Esame di metalli e leghe: caratteristiche, descrizione e requisiti

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

L'esperienza dei metalli viene utilizzata nella pratica giudiziaria, nell'indagare sulle cause degli incidenti, nonché per prendere decisioni tecniche responsabili nella fabbricazione di vari oggetti. Una caratteristica di metalli e leghe è che "mantengono" bene i parametri degli stati precedenti sorti sotto l'influenza di fattori esterni (carichi meccanici, effetti termici e altri). Questa proprietà consente di impostare le condizioni che precedono un evento e identificare una relazione causale.

Compiti

Tutti i compiti di competenza metallurgica possono essere combinati in 3 grandi gruppi:

• Classificazione - determinazione dell'appartenenza a qualsiasi tipo (tipo di metallo o lega, grado, scopo; deposito da cui è stato estratto il materiale; conformità ai requisiti del disegno e di altra documentazione tecnica).
• Identificazione individuale: determinazione dell'insieme in parti (dai segni di composizione e struttura elementare, tracce di lavorazione e altri parametri), appartenenti ad un lotto di produzione comune, stabilendofonte - attrezzatura o produttore; gruppo - identificazione di proprietà identiche di metalli e leghe per caratteristiche particolari (impurità caratteristiche, struttura cristallina, proprietà meccaniche, natura di distruzione, stato superficiale: ossidazione, corrosione, graffi, ecc.).
• Diagnostica: stabilire il fatto di interazione con una parte metallica, le cause e le caratteristiche del processo di distruzione, determinare la tecnologia di fabbricazione, il tipo di dispositivi su cui è stato realizzato il manufatto metallico, identificare gli scostamenti dai requisiti del regolamento tecnico.

Oggetti

I seguenti micro e macro-soggetti possono servire come oggetti di esame dei prodotti in metallo:

• parti in acciaio, pezzi grezzi, fili e fili, tubi metallici, cavi, tubi;
• fusione su fili e altri prodotti in metallo;
• dettagli dei veicoli e delle attrezzature tecnologiche distrutte a seguito dell'incidente;
• coltelli (di fabbrica e fatti in casa) e altre armi da taglio;
• frammenti o parti di ordigni esplosivi;
• saldatori;
• gioielli, metalli preziosi e oro nativo;
• tracce di metallizzazione;
• articoli per la casa.

Passaggi

L'esame di metalli e leghe viene effettuato secondo il seguente schema per determinare le caratteristiche:

• natura materiale (densità, ferromagnetismo, colore, durezza, lucentezza metallica, conducibilità elettrica, interazione con acidi);
• geometrico ecaratteristiche progettuali (dimensioni, forma, presenza di rivestimenti metallici e non);
• tecnologia e attrezzature di produzione;
• condizioni operative (usura, corrosione, ecc.);
• caratteristiche di distruzione (fusione, deformazione, urti o carichi statici, erosione, combinazione di diversi fattori);
• tipo e ambito di classificazione;
• microstruttura;
• proprietà fisiche e meccaniche, composizione chimica.

A seconda di quali domande vengono poste prima dell'esame, dipende la costruzione della metodologia d'esame. Poiché alcuni metodi di studio richiedono la distruzione dell'oggetto in studio, è necessario stabilire chiaramente lo scopo dello studio.

Metal Forensics

Gli esami forensi sono condotti per affrontare i seguenti problemi più comuni:

• determinare la marca di metallo da cui è stata realizzata l'arma del crimine;
• identificare il tipo di oro - nativo o industriale;
• presenza di particelle metalliche su un altro oggetto;
• determinare l'autenticità di una moneta o medaglia, nonché la loro età;
• rilevamento del tipo e della durata dell'esposizione al metallo;
• motivi della distruzione di una parte metallica o di un assieme (per stilare una conclusione in caso di emergenze, incendi);
• determinare l'identità della parte e della parte/struttura metallica principale, nonché il metodo con cui sono state separate e altre.

Microscopia ottica ea scansione

L'esame microscopico delle superfici viene eseguito nella fase iniziale dell'esperienza metallurgica. L'esame di metalli e leghe rivela le caratteristiche formate nel processo di produzione e funzionamento di parti e assiemi. Per eseguire questo lavoro vengono utilizzati microscopi elettronici a scansione ea trasmissione.

Uno dei tipi di tale esame è la frattografia, uno studio microscopico delle superfici della frattura per stabilire relazioni di causa ed effetto tra segni di danno e fattori esterni o interni che hanno causato la distruzione.

Ricerca sulla composizione chimica

Il metodo più comune per studiare la composizione chimica di metalli e leghe è l'analisi spettrale di emissione (ESA), che si basa sulle caratteristiche dello spettro di emissione di atomi di materia nella gamma ottica delle onde elettromagnetiche. L'emissione di luce è eccitata da una scarica di scintille tra l'oggetto metallico studiato e l'elettrodo ausiliario.

Questo metodo consente di determinare un elemento chimico in presenza della sua minima quantità (fino a 10-4%), che viene utilizzata nell'analisi delle tracce su materiale a contatto sia metallico che non metallico. Questa tecnica viene utilizzata anche nell'esame della qualità del metallo per identificare le microimpurezze che non sono regolate dalle specifiche tecniche per la fabbricazione di questo oggetto.

Metodi di ricerca non distruttivi e classici

Se è necessario fare ricerchemetodo non distruttivo, quindi viene eseguito utilizzando l'analisi della fluorescenza a raggi X. Questa tecnologia prevede l'esposizione del materiale ai raggi X, che causano radiazioni fluorescenti nello strato superficiale. Ogni numero atomico del sistema periodico degli elementi chimici ha una propria lunghezza d'onda. Questa tecnica aiuta a determinare la composizione sia qualitativa che quantitativa.

L'esame dei metalli può essere effettuato in modo classico. Richiedono più tempo e richiedono una quantità significativa di campionamento. Questi metodi includono:

• reazioni chimiche qualitative;
• analisi colorimetrica;
• polarografia;
• conduttometria (misurazione della conducibilità elettrica di soluzioni) e altri.

Ricerca sulle microstrutture

La metallografia strutturale viene utilizzata per determinare la natura e il numero delle fasi nell'esame di metalli non ferrosi, acciaio, ghisa e altri metalli. Lo studio viene effettuato con il metodo della diffrazione dei raggi X della polvere. Il campione viene macinato in polvere, su di esso viene diretto un raggio di raggi X monocromatico e si ottiene un'immagine sotto forma di anelli su una pellicola fotografica arrotolata attorno all'oggetto in studio. La presenza di una certa trama è rivelata dal cambiamento nell'intensità delle linee.

Speciali diffrattometri a raggi X vengono utilizzati per studiare i modelli di raggi X delle polveri. Possono anche essere usati per ottenere informazioni sulla struttura cristallina del metallo. Ain termini pratici viene utilizzato per determinare il tipo di trattamento termico.

La determinazione della composizione di fase è necessaria per identificare i parametri generali delle parti dell'oggetto in studio. Tale studio, ad esempio, consente di ottenere informazioni su ciò che era primario: un cortocircuito o un incendio (contatti in rame), se una lampada con un filamento di tungsteno bruciata al momento della sua distruzione e risolvere altri problemi.

Per rilevare film sottili di ossidi, carburi, cloruri, solfuri e altri sali sulla superficie dei prodotti metallici, viene utilizzato un metodo di diffrazione elettronica. Si basa sulla diffrazione di un flusso di elettroni in movimento, la cui lunghezza d'onda è inferiore a quella dei raggi X. L'analisi di metalli e leghe viene eseguita in macchine a diffrazione elettronica sotto vuoto, che possono anche produrre immagini ombra elettrone-ottiche.

Proprietà meccaniche

Per determinare le proprietà fisiche e meccaniche di metalli e leghe, vengono utilizzati i seguenti metodi di prova:

• per tensione/compressione (determinazione della resistenza alla trazione, elasticità, flusso e altre caratteristiche);
• piegamento;
• per durezza e microdurezza;
• riscaldamento per trovare la temperatura delle trasformazioni di fase, conducibilità termica ed espansione lineare.

Tali metodi vengono solitamente utilizzati in combinazione quando si indaga sulle cause degli incidenti e sulla distruzione di parti metalliche e assiemi.

Parere dell'esperto

Dopo l'esame dei metalli, lo specialista emette una conclusione che contiene le seguenti informazioni:

• dati generali (titolo del documento di ricerca, data di inizio e di fine, luogo dell'esame, motivazione della sua esecuzione, informazioni sull'esperto, domande poste);
• metodi utilizzati e modelli scientifici generali sulla base dei quali è stato svolto il lavoro;
• documenti normativi e altre fonti;
• dati ottenuti durante lo studio dell'oggetto;
• conclusioni (o motivi per cui non è possibile fornire una risposta definitiva).

Esempi

Esempi di opinione di esperti includono quanto segue:

• distruzione del pezzo avvenuta a seguito dell'azione simultanea di un carico flettente statico;
• Il cedimento dell'assieme è stato in due stadi: dopo un singolo carico dinamico, si è formata una cricca, che è aumentata dell'80% a causa delle sollecitazioni a fatica; l'oggetto viene suddiviso in parti sotto l'azione di un carico statico di trazione lungo l'area indebolita da tale fessura;
• la distruzione del vaso è avvenuta lungo la saldatura, che era indebolita da un difetto ottenuto durante la saldatura (mancata penetrazione della radice del cordone), al momento dell'inizio dell'operazione l'oggetto non aveva più la forza necessaria;
• il cedimento della struttura è stato istantaneo, per rivettatura, il motivo è l'impatto di un carico dinamico, il cui valore supera la resistenza prevista nella documentazione di progetto.

Da casi di pratica giudiziaria,illustrando l'applicazione dell'esame dei metalli, si può citare quanto segue: nel corpo dell'assassinato è stato rinvenuto un frammento di metallo. Era necessario stabilire di quale dei 3 coltelli facesse parte. L'analisi spettrale ha mostrato che la composizione del frammento coincideva con quella di uno dei coltelli. La microstruttura del pezzo di metallo differiva da tutte le lame, ma durante l'esame è stato dimostrato che la lama è stata affilata su una smerigliatrice elettrica senza raffreddamento, a seguito della quale si sono verificati questi cambiamenti.

Laboratori

Un esame indipendente del metallo può essere effettuato da laboratori con accreditamento statale. Il certificato di accreditamento deve indicare in quale ambito di attività è stata ottenuta l'autorizzazione a condurre ricerche, metodi di prova e documenti normativi sulla base dei quali vengono effettuati, nonché il verbale della riunione della commissione di accreditamento.

Nella regione di Mosca, tali servizi sono forniti da Metall-Expertise, il Centro interregionale per le competenze e la valutazione (ICEA), la Federazione degli esperti forensi e altre organizzazioni.