Εξέταση μετάλλων και κραμάτων: χαρακτηριστικά, περιγραφή και απαιτήσεις

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Η τεχνογνωσία των μετάλλων χρησιμοποιείται στη δικαστική πρακτική, στη διερεύνηση των αιτιών των ατυχημάτων, καθώς και στη λήψη υπεύθυνων τεχνικών αποφάσεων στην κατασκευή διαφόρων αντικειμένων. Ένα χαρακτηριστικό των μετάλλων και των κραμάτων είναι ότι "διατηρούν" καλά τις παραμέτρους των προηγούμενων καταστάσεων που προέκυψαν υπό την επίδραση εξωτερικών παραγόντων (μηχανικά φορτία, θερμικές επιδράσεις και άλλα). Αυτή η ιδιότητα σάς επιτρέπει να ορίσετε τις συνθήκες που προηγούνται ενός συμβάντος και να προσδιορίσετε μια αιτιακή σχέση.

Εργασίες

Όλες οι εργασίες της μεταλλουργικής τεχνογνωσίας μπορούν να συνδυαστούν σε 3 μεγάλες ομάδες:

• Ταξινόμηση - προσδιορισμός του ανήκειν σε οποιονδήποτε τύπο (τύπος μετάλλου ή κράματος, ποιότητα, εμβέλεια, κατάθεση από την οποία εξήχθη το υλικό, συμμόρφωση με τις απαιτήσεις του σχεδίου και της άλλης τεχνικής τεκμηρίωσης).
• Αναγνώριση ατόμου: προσδιορισμός του συνόλου σε μέρη (με σημάδια στοιχειακής σύνθεσης και δομής, ίχνη επεξεργασίας και άλλες παραμέτρους), που ανήκουν σε μια κοινή παρτίδα παραγωγής, καθορισμόςπηγή - εξοπλισμός ή κατασκευαστής. ομάδα - αναγνώριση πανομοιότυπων ιδιοτήτων μετάλλων και κραμάτων με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά (χαρακτηριστικές ακαθαρσίες, κρυσταλλική δομή, μηχανικές ιδιότητες, φύση καταστροφής, κατάσταση επιφάνειας: οξείδωση, διάβρωση, γρατσουνιές κ.λπ.).
• Διαγνωστικό: διαπίστωση του γεγονότος της αλληλεπίδρασης με ένα μεταλλικό μέρος, των αιτιών και των χαρακτηριστικών της διαδικασίας καταστροφής, προσδιορισμός της τεχνολογίας κατασκευής, του τύπου των συσκευών στις οποίες κατασκευάστηκε το μεταλλικό προϊόν, προσδιορισμός αποκλίσεων από τις απαιτήσεις του τεχνικός κανονισμός.

Αντικείμενα

Τα ακόλουθα μικρο-και μακρο-θέματα μπορούν να χρησιμεύσουν ως αντικείμενα εξέτασης μεταλλικών προϊόντων:

• μεταλλικά μέρη, κενά, σύρματα και σύρματα, μεταλλικοί σωλήνες, καλώδια, σωλήνες;
• τήξη σε σύρματα και άλλα μεταλλικά προϊόντα;
• λεπτομέρειες οχημάτων και τεχνολογικού εξοπλισμού που καταστράφηκαν ως αποτέλεσμα του ατυχήματος,
• μαχαίρια (εργοστασιακά και σπιτικά) και άλλα όπλα με κοπές,
• θραύσματα ή μέρη εκρηκτικών μηχανισμών;
• κολλήσεις;
• κοσμήματα, πολύτιμα μέταλλα και εγγενής χρυσός;
• ίχνη μεταλλοποίησης;
• οικιακά είδη.

Βήματα

Η εξέταση μετάλλων και κραμάτων πραγματοποιείται σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών:

• υλική φύση (πυκνότητα, σιδηρομαγνητισμός, χρώμα, σκληρότητα, μεταλλική λάμψη, ηλεκτρική αγωγιμότητα, αλληλεπίδραση με οξέα);
• γεωμετρική καισχεδιαστικά χαρακτηριστικά (μέγεθος, σχήμα, παρουσία μεταλλικών και μη μεταλλικών επικαλύψεων),
• τεχνολογία και εξοπλισμός παραγωγής;
• συνθήκες λειτουργίας (φθορά, διάβρωση, κ.λπ.);
• χαρακτηριστικά καταστροφής (τήξη, παραμόρφωση, κρουστικά ή στατικά φορτία, διάβρωση, συνδυασμός πολλών παραγόντων),
• τύπος και εύρος ταξινόμησης;
• μικροδομή;
• φυσικές και μηχανικές ιδιότητες, χημική σύνθεση.

Ανάλογα με το ποιες ερωτήσεις τίθενται πριν από την εξέταση, εξαρτάται η κατασκευή της μεθοδολογίας της εξέτασης. Εφόσον ορισμένες μέθοδοι μελέτης απαιτούν την καταστροφή του υπό μελέτη αντικειμένου, είναι απαραίτητο να καθοριστεί με σαφήνεια ο σκοπός της μελέτης.

Metal Forensics

Διεξάγονται ιατροδικαστικές εξετάσεις για την αντιμετώπιση των ακόλουθων πιο συνηθισμένων προβλημάτων:

• καθορισμός της μάρκας του μετάλλου από το οποίο κατασκευάστηκε το όπλο του εγκλήματος,
• προσδιορισμός του τύπου χρυσού - εγγενούς ή βιομηχανικού;
• παρουσία μεταλλικών σωματιδίων σε άλλο αντικείμενο;
• καθορισμός της γνησιότητας ενός νομίσματος ή μεταλλίου, καθώς και της ηλικίας τους;
• ανίχνευση του τύπου και της διάρκειας της έκθεσης στο μέταλλο;
• Λόγοι για την καταστροφή μεταλλικού εξαρτήματος ή συγκροτήματος (για τη σύνταξη πορίσματος σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, πυρκαγιάς);
• καθορισμός της ταυτότητας του εξαρτήματος και του κύριου μεταλλικού τμήματος/κατασκευής, καθώς και της μεθόδου με την οποία διαχωρίστηκαν και άλλα.

Οπτική και μικροσκοπία σάρωσης

Μικροσκοπική εξέταση επιφανειών γίνεται στο αρχικό στάδιο της μεταλλουργικής πραγματογνωμοσύνης. Η εξέταση μετάλλων και κραμάτων αποκαλύπτει τα χαρακτηριστικά που σχηματίζονται στη διαδικασία κατασκευής και λειτουργίας εξαρτημάτων και συγκροτημάτων. Για την εκτέλεση αυτής της εργασίας, χρησιμοποιούνται ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης και μετάδοσης.

Ένας από τους τύπους τέτοιων εξετάσεων είναι η φρακτογραφία - μια μικροσκοπική μελέτη επιφανειών κατάγματος για τη δημιουργία σχέσεων αιτίου-αποτελέσματος μεταξύ σημείων βλάβης και εξωτερικών ή εσωτερικών παραγόντων που προκάλεσαν την καταστροφή.

Έρευνα χημικής σύνθεσης

Η πιο κοινή μέθοδος για τη μελέτη της χημικής σύστασης μετάλλων και κραμάτων είναι η φασματική ανάλυση εκπομπής (ESA), η οποία βασίζεται στα χαρακτηριστικά του φάσματος εκπομπής των ατόμων ύλης στο οπτικό εύρος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Η εκπομπή φωτός διεγείρεται από μια εκκένωση σπινθήρα μεταξύ του μελετημένου μεταλλικού αντικειμένου και του βοηθητικού ηλεκτροδίου.

Αυτή η μέθοδος σάς επιτρέπει να προσδιορίσετε ένα χημικό στοιχείο παρουσία της μικρότερης ποσότητας του (έως 10-4%), η οποία χρησιμοποιείται στην ανάλυση ιχνοποσοτήτων σε τόσο μεταλλικό όσο και μη μεταλλικό υλικό επαφής. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται επίσης στην εξέταση της ποιότητας του μετάλλου για τον εντοπισμό μικροακαθαρσιών που δεν ρυθμίζονται από τις τεχνικές προδιαγραφές για την κατασκευή αυτού του αντικειμένου.

Μη καταστροφικές και κλασικές μέθοδοι έρευνας

Εάν χρειάζεται να γίνει έρευναμη καταστροφική μέθοδο, στη συνέχεια γίνεται με τη χρήση ανάλυσης φθορισμού ακτίνων Χ. Αυτή η τεχνολογία περιλαμβάνει έκθεση του υλικού σε ακτίνες Χ, οι οποίες προκαλούν φθορίζουσα ακτινοβολία στο επιφανειακό στρώμα. Κάθε ατομικός αριθμός του περιοδικού συστήματος των χημικών στοιχείων έχει το δικό του μήκος κύματος. Αυτή η τεχνική βοηθά στον προσδιορισμό τόσο της ποιοτικής όσο και της ποσοτικής σύνθεσης.

Η εξέταση των μετάλλων μπορεί να πραγματοποιηθεί με κλασικούς τρόπους. Διαρκούν περισσότερο και απαιτούν σημαντική ποσότητα δειγματοληψίας. Αυτές οι μέθοδοι περιλαμβάνουν:

• ποιοτικές χημικές αντιδράσεις;
• χρωματομετρική ανάλυση;
• πολαρογραφία;
• αγωγιμότητα (μέτρηση ηλεκτρικής αγωγιμότητας διαλυμάτων) και άλλα.

Έρευνα μικροδομών

Η δομική μεταλλογραφία χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της φύσης και του αριθμού των φάσεων στην εξέταση των μη σιδηρούχων μετάλλων, του χάλυβα, του χυτοσιδήρου και άλλων μετάλλων. Η μελέτη πραγματοποιείται με τη μέθοδο της περίθλασης ακτίνων Χ σκόνης. Το δείγμα αλέθεται σε σκόνη, μια μονοχρωματική δέσμη ακτίνων Χ κατευθύνεται σε αυτό και λαμβάνεται μια εικόνα με τη μορφή δακτυλίων σε ένα φωτογραφικό φιλμ που τυλίγεται γύρω από το αντικείμενο μελέτης. Η παρουσία μιας συγκεκριμένης υφής αποκαλύπτεται από την αλλαγή στην ένταση των γραμμών.

Ειδικά περιθλασίμετρα ακτίνων Χ χρησιμοποιούνται για τη μελέτη μοτίβων ακτίνων Χ σκόνης. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη πληροφοριών σχετικά με την κρυσταλλική δομή του μετάλλου. ΣΤΟπρακτικά, χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του τύπου θερμικής επεξεργασίας.

Ο προσδιορισμός της σύνθεσης φάσης είναι απαραίτητος για τον προσδιορισμό των γενικών παραμέτρων των τμημάτων του υπό μελέτη αντικειμένου. Μια τέτοια μελέτη, για παράδειγμα, σας επιτρέπει να λάβετε πληροφορίες σχετικά με το τι ήταν πρωτεύον - βραχυκύκλωμα ή φωτιά (επαφές χαλκού), εάν μια λάμπα με νήμα βολφραμίου κάηκε τη στιγμή της καταστροφής της και να λύσετε άλλα ζητήματα.

Για την ανίχνευση λεπτών μεμβρανών οξειδίων, καρβιδίων, χλωριδίων, σουλφιδίων και άλλων αλάτων στην επιφάνεια μεταλλικών προϊόντων, χρησιμοποιείται μια μέθοδος περίθλασης ηλεκτρονίων. Βασίζεται στην περίθλαση ενός ρεύματος κινούμενων ηλεκτρονίων, του οποίου το μήκος κύματος είναι μικρότερο από αυτό των ακτίνων Χ. Η ανάλυση μετάλλων και κραμάτων πραγματοποιείται σε μηχανές περίθλασης ηλεκτρονίων κενού, οι οποίες μπορούν επίσης να παράγουν ηλεκτρονιακές-οπτικές σκιώδεις εικόνες.

Μηχανικές ιδιότητες

Για τον προσδιορισμό των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων των μετάλλων και των κραμάτων, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες μέθοδοι δοκιμής:

• για τάση/συμπίεση (προσδιορισμός αντοχής σε εφελκυσμό, ελαστικότητα, ροή και άλλα χαρακτηριστικά),
• κάμψη;
• για σκληρότητα και μικροσκληρότητα;
• θέρμανση για εύρεση της θερμοκρασίας των μετασχηματισμών φάσης, της θερμικής αγωγιμότητας και της γραμμικής διαστολής.

Τέτοιες μέθοδοι χρησιμοποιούνται συνήθως σε συνδυασμό κατά τη διερεύνηση των αιτιών των ατυχημάτων και της καταστροφής μεταλλικών μερών και συγκροτημάτων.

Γνώμη ειδικού

Μετά την εξέταση των μετάλλων, ο ειδικός εκδίδει ένα συμπέρασμα που περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες:

• γενικά δεδομένα (τίτλος της ερευνητικής εργασίας, ημερομηνία έναρξης και λήξης, τόπος εξέτασης, λόγοι για την εκτέλεσή της, πληροφορίες για τον εμπειρογνώμονα, ερωτήσεις που υποβλήθηκαν);
• μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν και γενικά επιστημονικά πρότυπα βάσει των οποίων έγινε η εργασία;
• κανονιστικά έγγραφα και άλλες πηγές;
• δεδομένα που ελήφθησαν κατά τη μελέτη του αντικειμένου;
• συμπεράσματα (ή λόγοι για τους οποίους δεν μπορεί να δοθεί σαφής απάντηση).

Παραδείγματα

Παραδείγματα γνώμης ειδικού περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• καταστροφή του εξαρτήματος συνέβη ως αποτέλεσμα της δράσης ενός στατικού φορτίου κάμψης που ενεργούσε ταυτόχρονα.
• η αποτυχία της συναρμολόγησης ήταν δύο σταδίων: μετά από ένα μόνο δυναμικό φορτίο, σχηματίστηκε μια ρωγμή, η οποία αυξήθηκε κατά 80% ως αποτέλεσμα των τάσεων κόπωσης. το αντικείμενο χωρίζεται σε μέρη υπό τη δράση ενός στατικού εφελκυστικού φορτίου κατά μήκος της περιοχής που εξασθενεί από αυτή τη ρωγμή·
• η καταστροφή του δοχείου συνέβη κατά μήκος της συγκόλλησης, η οποία αποδυναμώθηκε από ένα ελάττωμα που προέκυψε κατά τη συγκόλληση (έλλειψη διείσδυσης της ρίζας της ραφής), κατά την έναρξη της λειτουργίας, το αντικείμενο δεν είχε πλέον την απαραίτητη δύναμη;
• η αστοχία της κατασκευής ήταν στιγμιαία, με καρφώματα, ο λόγος είναι η πρόσκρουση ενός δυναμικού φορτίου, η τιμή του οποίου υπερβαίνει την αντοχή που ορίζεται στην τεκμηρίωση σχεδιασμού.

Από υποθέσεις δικαστικής πρακτικής,απεικονίζοντας την εφαρμογή της εξέτασης μετάλλων, μπορούμε να αναφέρουμε τα εξής: βρέθηκε μεταλλικό θραύσμα στο σώμα του δολοφονηθέντος. Ήταν απαραίτητο να διαπιστωθεί σε ποιο από τα 3 μαχαίρια ανήκει. Η φασματική ανάλυση έδειξε ότι η σύνθεση του θραύσματος συνέπεσε με εκείνη ενός από τα μαχαίρια. Η μικροδομή του κομματιού μετάλλου διέφερε από όλες τις λεπίδες, αλλά κατά την εξέταση αποδείχθηκε ότι η λεπίδα ήταν ακονισμένη σε ηλεκτρικό μύλο χωρίς ψύξη, με αποτέλεσμα να συμβούν αυτές οι αλλαγές.

Εργαστήρια

Μπορεί να πραγματοποιηθεί ανεξάρτητη εξέταση του μετάλλου από εργαστήρια με κρατική διαπίστευση. Το πιστοποιητικό διαπίστευσης πρέπει να αναφέρει σε ποιο τομέα δραστηριότητας λήφθηκε άδεια για τη διεξαγωγή έρευνας, τις μεθόδους δοκιμών και τα κανονιστικά έγγραφα βάσει των οποίων διενεργούνται, καθώς και τα πρακτικά της συνεδρίασης της επιτροπής διαπίστευσης.

Στην περιοχή της Μόσχας, τέτοιες υπηρεσίες παρέχονται από τη Metall-Expertise, το Διαπεριφερειακό Κέντρο Εμπειρογνωμοσύνης και Αξιολόγησης (ICEA), την Ομοσπονδία Εγκληματολογικών Εμπειρογνωμόνων και άλλους οργανισμούς.