Metālu un sakausējumu pārbaude: īpašības, apraksts un prasības

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Metālu ekspertīze tiek izmantota tiesu praksē, negadījumu cēloņu noskaidrošanā, kā arī atbildīgu tehnisko lēmumu pieņemšanā dažādu priekšmetu ražošanā. Metālu un sakausējumu iezīme ir tāda, ka tie labi "saglabā" iepriekšējo stāvokļu parametrus, kas radušies ārējo faktoru ietekmē (mehāniskās slodzes, termiskie efekti un citi). Šis rekvizīts ļauj iestatīt nosacījumus, kas ir pirms notikuma, un identificēt cēloņsakarību.

Uzdevumi

Visus metalurģijas ekspertīzes uzdevumus var apvienot 3 lielās grupās:

• Klasifikācija - piederības noteikšana jebkuram tipam (metāla vai sakausējuma veids, marka, apjoms; atradne, no kuras iegūts materiāls; atbilstība rasējuma un citas tehniskās dokumentācijas prasībām).
• Identifikācijas indivīds: veseluma noteikšana pa daļām (pēc elementārā sastāva un struktūras pazīmēm, apstrādes pēdām un citiem parametriem), piederības kopējai ražošanas partijai, noteikšanaavots - iekārta vai ražotājs; grupa - metālu un sakausējumu identisku īpašību identificēšana pēc īpašām pazīmēm (raksturīgie piemaisījumi, kristāla struktūra, mehāniskās īpašības, iznīcināšanas veids, virsmas stāvoklis: oksidēšanās, korozija, skrāpējumi utt.).
• Diagnostika: mijiedarbības fakta ar metāla detaļu konstatēšana, iznīcināšanas procesa cēloņi un pazīmes, izgatavošanas tehnoloģijas noteikšana, ierīču veida, uz kurām izgatavots metālizstrādājums, identificēt novirzes no likuma prasībām. tehniskais regulējums.

Objekti

Par metālizstrādājumu pārbaudes objektiem var kalpot šādi mikro un makro priekšmeti:

• tērauda detaļas, sagataves, stieples un stieples, metāla šļūtenes, kabeļi, caurules;
• kausēšana uz stieplēm un citiem metāla izstrādājumiem;
• negadījuma rezultātā iznīcināto transportlīdzekļu un tehnoloģisko iekārtu detaļas;
• naži (rūpnīcas un paštaisīti) un citi griezīgie ieroči;
• sprādzienbīstamu ierīču fragmenti vai daļas;
• lodētāji;
• juvelierizstrādājumi, dārgmetāli un dabiskais zelts;
• metalizācijas pēdas;
• sadzīves priekšmeti.

Soļi

Metālu un sakausējumu pārbaude tiek veikta saskaņā ar šādu raksturlielumu noteikšanas shēmu:

• materiāla raksturs (blīvums, feromagnētisms, krāsa, cietība, metālisks spīdums, elektrovadītspēja, mijiedarbība ar skābēm);
• ģeometriskā undizaina iezīmes (izmērs, forma, metālisku un nemetālisku pārklājumu klātbūtne);
• ražošanas tehnoloģija un aprīkojums;
• ekspluatācijas apstākļi (nolietojums, korozija utt.);
• iznīcināšanas pazīmes (kušana, deformācija, trieciena vai statiskās slodzes, erozija, vairāku faktoru kombinācija);
• klasifikācijas veids un darbības joma;
• mikrostruktūra;
• fizikālās un mehāniskās īpašības, ķīmiskais sastāvs.

Atkarībā no tā, kādi jautājumi tiek uzdoti pirms eksāmena, ir atkarīga eksāmena metodikas uzbūve. Tā kā dažas izpētes metodes prasa pētāmā objekta iznīcināšanu, ir skaidri jānosaka pētījuma mērķis.

Metāla kriminālistika

Tiesu medicīnas ekspertīzes tiek veiktas, lai risinātu šādas visbiežāk sastopamās problēmas:

• metāla markas noteikšana, no kuras izgatavots nozieguma ierocis;
• zelta veida noteikšana - vietējais vai rūpnieciskais;
• metāla daļiņu klātbūtne uz cita objekta;
• monētas vai medaļas autentiskuma, kā arī vecuma noteikšana;
• metāla iedarbības veida un ilguma noteikšana;
• metāla daļas vai mezgla bojāejas iemesli (sastādīt slēdzienu avārijas, ugunsgrēka gadījumā);
• detaļas un galvenās metāla daļas/konstrukcijas identitātes noteikšana, kā arī metode, ar kādu tās tika atdalītas, un citi.

Optiskā un skenējošā mikroskopija

Virsmu mikroskopiskā izmeklēšana tiek veikta metalurģijas ekspertīzes sākumposmā. Pārbaudot metālus un sakausējumus, tiek atklātas pazīmes, kas veidojas detaļu un mezglu ražošanas un ekspluatācijas procesā. Lai veiktu šo darbu, tiek izmantoti skenējošie un transmisijas elektronu mikroskopi.

Viens no šādu izmeklējumu veidiem ir fraktogrāfija – lūzumu virsmu mikroskopiska izpēte, lai noteiktu cēloņsakarības starp bojājuma pazīmēm un ārējiem vai iekšējiem faktoriem, kas izraisījuši iznīcināšanu.

Ķīmiskā sastāva izpēte

Visizplatītākā metode metālu un sakausējumu ķīmiskā sastāva pētīšanai ir emisijas spektrālā analīze (ESA), kuras pamatā ir vielas atomu emisijas spektra pazīmes elektromagnētisko viļņu optiskajā diapazonā. Gaismas emisiju ierosina dzirksteļaizlāde starp pētīto metāla priekšmetu un palīgelektrodu.

Šī metode ļauj noteikt ķīmisko elementu tā mazākā daudzuma klātbūtnē (līdz 10-4%), ko izmanto, lai analizētu izsekotos daudzumus. gan metālisks, gan nemetālisks saskares materiāls. Šo paņēmienu izmanto arī metāla kvalitātes pārbaudē, lai identificētu mikropiemaisījumus, kas nav reglamentēti šī objekta ražošanas tehniskajās specifikācijās.

Nedestruktīvas un klasiskas pētījumu metodes

Ja ir jāveic izpēteNesagraujošā metode, tad to veic, izmantojot rentgena fluorescences analīzi. Šī tehnoloģija ietver materiāla pakļaušanu rentgena stariem, kas izraisa fluorescējošu starojumu virsmas slānī. Katram ķīmisko elementu periodiskās sistēmas atomskaitlim ir savs viļņa garums. Šis paņēmiens palīdz noteikt gan kvalitatīvo, gan kvantitatīvo sastāvu.

Metālu pārbaudi var veikt klasiskā veidā. Tie aizņem ilgāku laiku un prasa ievērojamu paraugu ņemšanu. Šīs metodes ietver:

• kvalitatīvas ķīmiskās reakcijas;
• kolorimetriskā analīze;
• polarogrāfija;
• konduktometrija (šķīdumu elektrovadītspējas mērīšana) un citas.

Mikrostruktūras izpēte

Strukturālo metalogrāfiju izmanto, lai noteiktu krāsaino metālu, tērauda, čuguna un citu metālu pārbaudē fāžu raksturu un skaitu. Pētījums tiek veikts ar pulvera rentgena difrakcijas metodi. Paraugu samaļ pulverī, uz to vērš monohromatisku rentgena staru un iegūst attēlu gredzenu veidā uz fotofilmas, kas apritināta ap pētāmo objektu. Noteiktas faktūras esamību atklāj līniju intensitātes izmaiņas.

Speciāli rentgenstaru difraktometri tiek izmantoti pulvera rentgenstaru modeļu pētīšanai. Tos var izmantot arī informācijas iegūšanai par metāla kristālisko struktūru. ATpraktiski to izmanto, lai noteiktu termiskās apstrādes veidu.

Fāzes sastāva noteikšana ir nepieciešama, lai identificētu pētāmā objekta daļu vispārīgos parametrus. Šāds pētījums, piemēram, ļauj iegūt informāciju par to, kas bija primārais - īssavienojums vai ugunsgrēks (vara kontakti), vai lampa ar volframa kvēldiega iznīcināšanas brīdi ir dega, kā arī atrisināt citus jautājumus.

Lai atklātu plānas oksīdu, karbīdu, hlorīdu, sulfīdu un citu sāļu kārtiņas uz metāla izstrādājumu virsmas, tiek izmantota elektronu difrakcijas metode. Tā pamatā ir kustīgu elektronu plūsmas difrakcija, kuras viļņa garums ir īsāks nekā rentgena stariem. Metālu un sakausējumu analīzi veic elektronu vakuuma difrakcijas iekārtās, kas var radīt arī elektronu optiskus ēnu attēlus.

Mehāniskās īpašības

Lai noteiktu metālu un sakausējumu fizikālās un mehāniskās īpašības, tiek izmantotas šādas pārbaudes metodes:

• spriedzei/spiešanai (stiepes stiprības, elastības, plūsmas un citu raksturlielumu noteikšana);
• locīšana;
• cietībai un mikrocietībai;
• apkure, lai atrastu fāzu transformāciju temperatūru, siltumvadītspēju un lineāro izplešanos.

Šādas metodes parasti izmanto kombinācijā, izmeklējot negadījumu cēloņus un metāla detaļu un mezglu iznīcināšanu.

Ekspertu atzinums

Pēc metālu pārbaudes speciālists izsniedz slēdzienu, kurā ir šāda informācija:

• vispārīgi dati (pētnieciskā darba nosaukums, sākuma un beigu datums, pārbaudes vieta, tās veikšanas pamatojums, informācija par ekspertu, uzdotie jautājumi);
• izmantotās metodes un vispārīgie zinātniskie modeļi, uz kuru pamata tika veikts darbs;
• normatīvie dokumenti un citi avoti;
• objekta izpētes laikā iegūtie dati;
• secinājumi (vai iemesli, kāpēc nevar sniegt konkrētu atbildi).

Piemēri

Ekspertu atzinumu piemēri ir šādi:

• detaļas iznīcināšana notikusi vienlaikus iedarbojoties statiskas lieces slodzes iedarbības rezultātā;
• montāžas atteice bija divpakāpju: pēc vienas dinamiskas slodzes izveidojās plaisa, kas noguruma spriegumu rezultātā palielinājās par 80%; objekts tiek sadalīts daļās statiskās stiepes slodzes iedarbībā gar šīs plaisas novājināto laukumu;
• trauka iznīcināšana notika gar metinājumu, kuru novājināja metināšanas laikā iegūts defekts (vīles saknes caurlaidības trūkums), ekspluatācijas uzsākšanas brīdī objektam vairs nebija nepieciešamo spēku;
• konstrukcijas bojājums bija acumirklīgs, kniedējot, iemesls ir dinamiskas slodzes ietekme, kuras vērtība pārsniedz projekta dokumentācijā noteikto stiprību.

No tiesu prakses lietām,ilustrējot metālu ekspertīzes pielietojumu, varam minēt sekojošo: noslepkavotā ķermenī tika atrasts metāla fragments. Bija nepieciešams noteikt, kura no 3 nažiem tā ir daļa. Spektrālā analīze parādīja, ka fragmenta sastāvs sakrita ar viena naža sastāvu. Metāla gabala mikrostruktūra atšķīrās no visiem asmeņiem, taču ekspertīzes laikā tika pierādīts, ka asmens tika uzasināts uz elektriskās dzirnaviņas bez dzesēšanas, kā rezultātā notika šīs izmaiņas.

Laboratorijas

Metāla neatkarīgu pārbaudi var veikt valsts akreditētas laboratorijas. Akreditācijas apliecībā jānorāda, kurā darbības jomā saņemta atļauja pētījumu veikšanai, testēšanas metodes un normatīvie dokumenti, uz kuru pamata tie tiek veikti, kā arī akreditācijas komisijas sēdes protokols.

Maskavas reģionā šādus pakalpojumus sniedz Metall-Expertise, Starpreģionālais ekspertīzes un novērtēšanas centrs (ICEA), Tiesu ekspertu federācija un citas organizācijas.