Undersøkelse av metaller og legeringer: egenskaper, beskrivelse og krav

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Kompetanse på metaller brukes i rettspraksis, i etterforskning av årsaker til ulykker, samt for å ta ansvarlige tekniske avgjørelser ved fremstilling av ulike gjenstander. Et trekk ved metaller og legeringer er at de godt "beholder" parametrene til de tidligere tilstandene som oppsto under påvirkning av eksterne faktorer (mekaniske belastninger, termiske effekter og andre). Denne egenskapen lar deg angi betingelsene som går foran en hendelse og identifisere en årsakssammenheng.

Oppgaver

Alle oppgaver innen metallurgisk ekspertise kan kombineres i 3 store grupper:

• Klassifisering - fastsettelse av tilhørighet til enhver type (type metall eller legering, kvalitet, omfang; forekomst som materialet ble hentet fra; samsvar med kravene i tegningen og annen teknisk dokumentasjon).
• Identifikasjon av individ: bestemmelse av helheten i deler (ved tegn på elementær sammensetning og struktur, spor etter prosessering og andre parametere), som tilhører en felles produksjonsgruppe, etablererkilde - utstyr eller produsent; gruppe - identifikasjon av identiske egenskaper til metaller og legeringer ved spesielle egenskaper (karakteristiske urenheter, krystallstruktur, mekaniske egenskaper, ødeleggelses natur, overflatetilstand: oksidasjon, korrosjon, riper, etc.).
• Diagnostisk: fastslå faktum av interaksjon med en metalldel, årsakene og funksjonene til destruksjonsprosessen, bestemme produksjonsteknologien, typen enheter som metallproduktet ble laget på, identifisere avvik fra kravene i teknisk forskrift.

Objects

Følgende mikro- og makro-emner kan tjene som gjenstander for undersøkelse av metallprodukter:

• ståldeler, emner, wire og ledninger, metallslanger, kabler, rør;
• smelting på ledninger og andre metallprodukter;
• detaljer om kjøretøy og teknologisk utstyr ødelagt som følge av ulykken;
• kniver (fabrikk og hjemmelagde) og andre kantvåpen;
• fragmenter eller deler av eksplosive enheter;
• solders;
• smykker, edle metaller og naturlig gull;
• metalliseringsspor;
• husholdningsartikler.

Trinn

Undersøkelse av metaller og legeringer utføres i henhold til følgende skjema for å bestemme egenskaper:

• materiell natur (tetthet, ferromagnetisme, farge, hardhet, metallisk glans, elektrisk ledningsevne, interaksjon med syrer);
• geometrisk ogdesignfunksjoner (størrelse, form, tilstedeværelse av metalliske og ikke-metalliske belegg);
• produksjonsteknologi og utstyr;
• driftsforhold (slitasje, korrosjon osv.);
• destruksjonsegenskaper (smelting, deformasjon, sjokk eller statiske belastninger, erosjon, kombinasjon av flere faktorer);
• klassifiseringstype og omfang;
• mikrostruktur;
• fysiske og mekaniske egenskaper, kjemisk sammensetning.

Avhengig av hvilke spørsmål som stilles før eksamen, avhenger konstruksjonen av eksamensmetodikken. Siden noen studiemetoder krever ødeleggelse av objektet som studeres, er det nødvendig å tydelig fastslå formålet med studien.

Metal Forensics

Rettsmedisinske undersøkelser utføres for å løse følgende vanligste problemer:

• bestemme metallmerket som kriminalitetsvåpenet ble laget av;
• identifiserer typen gull – innfødt eller industrielt;
• tilstedeværelse av metallpartikler på en annen gjenstand;
• bestemme ektheten til en mynt eller medalje, samt deres alder;
• deteksjon av typen og varigheten av eksponering for metallet;
• årsaker til ødeleggelse av en metalldel eller sammenstilling (for å trekke en konklusjon i nødstilfeller, branner);
• bestemme identiteten til delen og hovedmetalldelen/strukturen, samt metoden de ble separert med og andre.

Optisk og skannemikroskopi

Mikroskopisk undersøkelse av overflater gjøres i det innledende stadiet av metallurgisk ekspertise. Undersøkelse av metaller og legeringer avslører egenskapene som dannes i prosessen med produksjon og drift av deler og sammenstillinger. For å utføre dette arbeidet brukes skannings- og transmisjonselektronmikroskoper.

En av typene for slike undersøkelser er fraktografi – en mikroskopisk studie av bruddflater for å etablere årsak-og-virkning-forhold mellom tegn på skade og ytre eller indre faktorer som forårsaket ødeleggelsen.

forskning om kjemisk sammensetning

Den vanligste metoden for å studere den kjemiske sammensetningen av metaller og legeringer er emisjonsspektralanalyse (ESA), som er basert på egenskapene til emisjonsspekteret til materieatomer i det optiske området til elektromagnetiske bølger. Lysemisjon utløses av en gnistutladning mellom den studerte metallgjenstanden og hjelpeelektroden.

Denne metoden lar deg bestemme et kjemisk grunnstoff i nærvær av dens minste mengde (opptil 10-4%), som brukes i analysen av spormengder på både metallisk og ikke-metallisk kontaktmateriale. Denne teknikken brukes også i undersøkelsen av metallets kvalitet for å identifisere mikrourenheter som ikke er regulert av de tekniske spesifikasjonene for produksjonen av denne gjenstanden.

Ikke-destruktive og klassiske forskningsmetoder

Hvis forskning må gjøresikke-destruktiv metode, så gjøres det ved hjelp av røntgenfluorescensanalyse. Denne teknologien innebærer eksponering av materialet for røntgenstråler, som forårsaker fluorescerende stråling i overflatelaget. Hvert atomnummer i det periodiske systemet av kjemiske elementer har sin egen bølgelengde. Denne teknikken hjelper til med å bestemme både kvalitativ og kvantitativ sammensetning.

Undersøkelse av metaller kan utføres på klassiske måter. De tar lengre tid og krever en betydelig mengde prøvetaking. Disse metodene inkluderer:

• kvalitative kjemiske reaksjoner;
• kolorimetrisk analyse;
• polarography;
• konduktometri (måling av elektrisk ledningsevne til løsninger) og andre.

Mikrostrukturforskning

Strukturell metallografi brukes til å bestemme arten og antallet faser i undersøkelsen av ikke-jernholdige metaller, stål, støpejern og andre metaller. Studien er utført ved metoden for røntgendiffraksjon i pulverform. Prøven males til pulver, en monokromatisk røntgenstråle rettes mot den, og et bilde oppnås i form av ringer på en fotografisk film rullet rundt objektet som studeres. Tilstedeværelsen av en viss tekstur avsløres av endringen i intensiteten til linjene.

Spesielle røntgendiffraktometre brukes til å studere pulverrøntgenmønstre. De kan også brukes til å få informasjon om krystallstrukturen til metallet. PÅi praksis brukes dette til å bestemme typen varmebehandling.

Bestemmelse av fasesammensetningen er nødvendig for å identifisere de generelle parametrene til delene av objektet som studeres. En slik studie lar deg for eksempel få informasjon om hva som var primært - en kortslutning eller en brann (kobberkontakter), om en lampe med en wolframglødetråd brant da den ble ødelagt, og løse andre problemer.

For å oppdage tynne filmer av oksider, karbider, klorider, sulfider og andre s alter på overflaten av metallprodukter, brukes en elektrondiffraksjonsmetode. Den er basert på diffraksjonen av en strøm av bevegelige elektroner, hvis bølgelengde er kortere enn røntgenstråler. Analysen av metaller og legeringer utføres i vakuum-elektron-diffraksjonsmaskiner, som også kan produsere elektron-optiske skyggebilder.

Mekaniske egenskaper

For å bestemme de fysiske og mekaniske egenskapene til metaller og legeringer, brukes følgende testmetoder:

• for strekk/kompresjon (bestemmelse av strekkfasthet, elastisitet, flyt og andre egenskaper);
• bending;
• for hardhet og mikrohardhet;
• oppvarming for å finne temperaturen på fasetransformasjoner, termisk ledningsevne og lineær ekspansjon.

Slike metoder brukes vanligvis i kombinasjon når man undersøker årsakene til ulykker og ødeleggelse av metalldeler og sammenstillinger.

Ekspertuttalelse

Etter undersøkelsen av metaller avgir spesialisten en konklusjon som inneholder følgende informasjon:

• generelle data (tittel på forskningsoppgaven, start- og sluttdato, sted for eksamen, begrunnelse for utførelse, informasjon om eksperten, stilte spørsmål);
• metoder som er brukt og generelle vitenskapelige mønstre som arbeidet ble utført på grunnlag av;
• normative dokumenter og andre kilder;
• data innhentet under studiet av objektet;
• konklusjoner (eller grunner til at et definitivt svar ikke kan gis).

Eksempler

Eksempler på ekspertuttalelser inkluderer følgende:

• ødeleggelse av delen skjedde som et resultat av virkningen av en statisk bøyelast som virket samtidig;
• feilen i sammenstillingen var to-trinns: etter en enkelt dynamisk belastning dannet det seg en sprekk som økte med 80 % som følge av utmattingsspenninger; gjenstanden er delt inn i deler under påvirkning av en statisk strekkbelastning langs området som er svekket av denne sprekken;
• ødeleggelsen av fartøyet skjedde langs sveisen, som ble svekket av en defekt oppnådd under sveising (manglende penetrasjon av roten av sømmen), på tidspunktet for driftsstart hadde objektet ikke lenger den nødvendige styrken;
• feilen i strukturen var momentant, ved nagling, årsaken er virkningen av en dynamisk last, hvis verdi overstiger styrken som er fastsatt i designdokumentasjonen.

Fra saker om rettspraksis,som illustrerer anvendelsen av undersøkelsen av metaller, kan vi sitere følgende: et metallfragment ble funnet i kroppen til den drepte. Det var nødvendig å fastslå hvilken av de 3 knivene den er en del av. Spektralanalyse viste at sammensetningen av fragmentet f alt sammen med den til en av knivene. Mikrostrukturen til metallstykket skilte seg fra alle bladene, men under undersøkelsen ble det påvist at bladet ble slipt på en elektrisk sliper uten avkjøling, som et resultat av at disse endringene skjedde.

Laboratories

En uavhengig undersøkelse av metallet kan utføres av laboratorier med statlig akkreditering. Akkrediteringsbeviset skal angi innen hvilket virksomhetsområde det er innhentet tillatelse til å drive forskning, testmetoder og reguleringsdokumenter som de er utført på grunnlag av, samt referat fra møtet i akkrediteringskommisjonen.

I Moskva-regionen leveres slike tjenester av Metall-Expertise, Interregional Centre for Expertise and Evaluation (ICEA), Federation of Forensic Experts og andre organisasjoner.