Examen de metalls i aliatges: característiques, descripció i requisits

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

L'experiència dels metalls s'utilitza en la pràctica judicial, en la investigació de les causes dels accidents, així com per a la presa de decisions tècniques responsables en la fabricació d'objectes diversos. Una característica dels metalls i aliatges és que "retenen" bé els paràmetres dels estats anteriors que van sorgir sota la influència de factors externs (càrregues mecàniques, efectes tèrmics i altres). Aquesta propietat us permet establir les condicions que precedeixen un esdeveniment i identificar una relació causal.

Tasques

Totes les tasques d'experiència metal·lúrgica es poden combinar en 3 grans grups:

• Classificació - determinació de la pertinença a qualsevol tipus (tipus de metall o aliatge, grau, abast; dipòsit del qual s'ha extret el material; compliment dels requisits del dibuix i altra documentació tècnica).
• Identificació individual: determinació del conjunt en parts (mitjançant signes de composició i estructura elemental, traces de processament i altres paràmetres), pertanyent a un lot de producció comú, establintfont - equip o fabricant; grup: identificació de propietats idèntiques de metalls i aliatges per característiques particulars (impureses característiques, estructura cristal·lina, propietats mecàniques, naturalesa de la destrucció, estat de la superfície: oxidació, corrosió, rascades, etc.).
• Diagnòstic: establir el fet d'interacció amb una peça metàl·lica, les causes i característiques del procés de destrucció, determinar la tecnologia de fabricació, el tipus d'aparells en què s'ha fet el producte metàl·lic, identificant les desviacions dels requisits de la reglament tècnic.

Objectes

Els següents micro i macromatèries poden servir com a objecte d'examen de productes metàl·lics:

• peces d'acer, espais en blanc, filferro i cables, mànegues metàl·liques, cables, canonades;
• font sobre cables i altres productes metàl·lics;
• detalls de vehicles i equips tecnològics destruïts com a conseqüència de l'accident;
• ganivets (de fàbrica i casolans) i altres armes de tall;
• fragments o parts de dispositius explosius;
• soldadura;
• joieria, metalls preciosos i or natiu;
• traces de metallització;
• articles per a la llar.

Pasos

L'examen de metalls i aliatges es realitza segons l'esquema següent per determinar les característiques:

• natura del material (densitat, ferromagnetisme, color, duresa, brillantor metàl·lica, conductivitat elèctrica, interacció amb àcids);
• geomètric icaracterístiques del disseny (mida, forma, presència de recobriments metàl·lics i no metàl·lics);
• tecnologia i equips de producció;
• condicions de funcionament (desgast, corrosió, etc.);
• característiques de destrucció (fusió, deformació, xoc o càrregues estàtiques, erosió, combinació de diversos factors);
• tipus i abast de classificació;
• microestructura;
• propietats físiques i mecàniques, composició química.

Depenent de quines preguntes es facin abans de l'examen, depèn de la construcció de la metodologia de l'examen. Com que alguns mètodes d'estudi requereixen la destrucció de l'objecte en estudi, és necessari establir clarament el propòsit de l'estudi.

Metal Forensics

Els exàmens forenses es realitzen per resoldre els problemes més habituals següents:

• determinant la marca de metall a partir de la qual es va fabricar l'arma del crim;
• identificar el tipus d'or: nadiu o industrial;
• presencia de partícules metàl·liques en un altre objecte;
• determinar l'autenticitat d'una moneda o medalla, així com la seva edat;
• detecció del tipus i la durada de l'exposició al metall;
• motius per a la destrucció d'una peça o conjunt metàl·lic (per elaborar una conclusió en cas d'emergència, incendis);
• determinant la identitat de la peça i la part/estructura metàl·lica principal, així com el mètode pel qual es van separar i altres.

Microscòpia òptica i d'escaneig

L'examen microscòpic de superfícies es fa en l'etapa inicial de l'experiència metal·lúrgica. L'examen de metalls i aliatges revela les característiques formades en el procés de fabricació i funcionament de peces i conjunts. Per dur a terme aquest treball s'utilitzen microscopis electrònics de rastreig i transmissió.

Un dels tipus d'examen és la fractografia: un estudi microscòpic de les superfícies de fractura per establir relacions causa-efecte entre els signes de dany i els factors externs o interns que van causar la destrucció.

Investigació de composició química

El mètode més comú per estudiar la composició química de metalls i aliatges és l'anàlisi espectral d'emissió (ESA), que es basa en les característiques de l'espectre d'emissió d'àtoms de matèria en el rang òptic de les ones electromagnètiques. L'emissió de llum s'excita per una descàrrega d'espurna entre l'objecte metàl·lic estudiat i l'elèctrode auxiliar.

Aquest mètode us permet determinar un element químic en presència de la seva quantitat més petita (fins a 10-4%), que s'utilitza en l'anàlisi de quantitats traces en material de contacte tant metàl·lic com no metàl·lic. Aquesta tècnica també s'utilitza en l'examen de la qualitat del metall per identificar microimpureses que no estan regulades per les especificacions tècniques per a la fabricació d'aquest objecte.

Mètodes d'investigació clàssics i no destructius

Si cal fer recercamètode no destructiu, després es fa mitjançant l'anàlisi de fluorescència de raigs X. Aquesta tecnologia implica l'exposició del material als raigs X, que provoquen radiació fluorescent a la capa superficial. Cada nombre atòmic del sistema periòdic d'elements químics té la seva pròpia longitud d'ona. Aquesta tècnica ajuda a determinar la composició tant qualitativa com quantitativa.

L'examen dels metalls es pot dur a terme de maneres clàssiques. Triguen més temps i requereixen una quantitat important de mostreig. Aquests mètodes inclouen:

• reaccions químiques qualitatives;
• anàlisi colorimètrica;
• polarografia;
• conductometria (mesura de la conductivitat elèctrica de les solucions) i altres.

Recerca de microestructures

La metalografia estructural s'utilitza per determinar la naturalesa i el nombre de fases en l'examen de metalls no fèrrics, acer, ferro colat i altres metalls. L'estudi es realitza mitjançant el mètode de difracció de raigs X en pols. La mostra es tritura en pols, s'hi dirigeix un feix de raigs X monocromàtic i s'obté una imatge en forma d'anells en una pel·lícula fotogràfica enrotllada al voltant de l'objecte en estudi. La presència d'una certa textura es revela pel canvi en la intensitat de les línies.

S'utilitzen difractòmetres de raigs X especials per estudiar els patrons de raigs X en pols. També es poden utilitzar per obtenir informació sobre l'estructura cristal·lina del metall. ATen termes pràctics, això s'utilitza per determinar el tipus de tractament tèrmic.

La determinació de la composició de fase és necessària per identificar els paràmetres generals de les parts de l'objecte en estudi. Aquest estudi, per exemple, us permet obtenir informació sobre el que era principal: un curtcircuit o un incendi (contactes de coure), si una làmpada amb un filament de tungstè es va cremar en el moment de la seva destrucció i resoldre altres problemes.

Per detectar pel·lícules primes d'òxids, carburs, clorurs, sulfurs i altres sals a la superfície dels productes metàl·lics, s'utilitza un mètode de difracció d'electrons. Es basa en la difracció d'un corrent d'electrons en moviment, la longitud d'ona del qual és més curta que la dels raigs X. L'anàlisi de metalls i aliatges es porta a terme en màquines de difracció d'electrons al buit, que també poden produir imatges d'ombra electrònica-òptica.

Propietats mecàniques

Per determinar les propietats físiques i mecàniques de metalls i aliatges, s'utilitzen els mètodes de prova següents:

• per a tensió/compressió (determinació de la resistència a la tracció, elasticitat, flux i altres característiques);
• flexió;
• per a la duresa i la microduresa;
• escalfament per trobar la temperatura de les transformacions de fase, la conductivitat tèrmica i l'expansió lineal.

Aquests mètodes s'utilitzen normalment en combinació quan s'investiga les causes dels accidents i la destrucció de peces i conjunts metàl·lics.

Opinió d'experts

Després de l'examen dels metalls, l'especialista emet una conclusió que conté la informació següent:

• dades generals (títol del treball de recerca, data d'inici i finalització, lloc de l'examen, motius de la seva execució, informació sobre l'expert, preguntes formulades);
• mètodes utilitzats i patrons científics generals sobre la base dels quals es va fer el treball;
• documents normatius i altres fonts;
• dades obtingudes durant l'estudi de l'objecte;
• conclusions (o raons per les quals no es pot donar una resposta definitiva).

Exemples

Exemples d'opinió d'experts inclouen els següents:

• la destrucció de la peça es va produir com a resultat de l'acció d'una càrrega de flexió estàtica que actua simultàniament;
• la fallada del conjunt va ser en dues etapes: després d'una única càrrega dinàmica, es va formar una esquerda, que va augmentar un 80% com a conseqüència de les tensions de fatiga; l'objecte es divideix en parts sota l'acció d'una càrrega de tracció estàtica al llarg de la zona debilitada per aquesta esquerda;
• la destrucció del recipient es va produir al llarg de la soldadura, que es va afeblir per un defecte obtingut durant la soldadura (f alta de penetració de l'arrel de la costura), en el moment de l'inici de l'operació, l'objecte ja no tenia la força necessària;
• la fallada de l'estructura va ser instantània, per reblat, el motiu és l'impacte d'una càrrega dinàmica, el valor de la qual supera la resistència establerta a la documentació de disseny.

De casos de pràctica judicial,Per il·lustrar l'aplicació de l'examen dels metalls, podem citar el següent: es va trobar un fragment metàl·lic al cos de l'assassinat. Calia establir de quin dels 3 ganivets forma part. L'anàlisi espectral va demostrar que la composició del fragment coincideix amb la d'un dels ganivets. La microestructura de la peça metàl·lica era diferent de totes les fulles, però durant l'examen es va demostrar que la fulla estava esmolada en una esmoladora elèctrica sense refredar-se, com a conseqüència de la qual cosa es van produir aquests canvis.

Laboratoris

Els laboratoris amb acreditació estatal poden fer un examen independent del metall. El certificat d'acreditació ha d'indicar en quin camp d'activitat s'ha obtingut l'autorització per dur a terme investigacions, mètodes d'assaig i documents normatius sobre la base dels quals es duen a terme, així com l'acta de la reunió de la comissió d'acreditació..

A la regió de Moscou, aquests serveis els proporcionen Metall-Expertise, el Centre Interregional d'Expertència i Avaluació (ICEA), la Federació d'Experts Forenses i altres organitzacions.