Ispitivanje metala i legura: karakteristike, opis i zahtjevi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Vještačenje metala koristi se u sudskoj praksi, u istraživanju uzroka nezgoda, kao i za donošenje odgovornih tehničkih odluka u izradi raznih predmeta. Značajka metala i legura je da dobro "zadržavaju" parametre prethodnih stanja koja su nastala pod utjecajem vanjskih faktora (mehanička opterećenja, toplinski efekti i drugi). Ovo svojstvo vam omogućava da postavite uslove koji prethode događaju i identifikujete uzročnu vezu.

Zadaci

Svi poslovi metalurške ekspertize mogu se kombinovati u 3 velike grupe:

• Klasifikacija - utvrđivanje pripadnosti bilo kojoj vrsti (vrsta metala ili legure, vrsta, obim; ležište iz kojeg je materijal izvađen; usklađenost sa zahtjevima crteža i druge tehničke dokumentacije).
• Identifikacija pojedinca: određivanje cjeline po dijelovima (po znacima elementarnog sastava i strukture, tragovima obrade i drugim parametrima), pripadnosti zajedničkoj proizvodnoj seriji, utvrđivanjeizvor - oprema ili proizvođač; grupa - identifikacija identičnih svojstava metala i legura prema određenim karakteristikama (karakteristične nečistoće, kristalna struktura, mehanička svojstva, priroda razaranja, stanje površine: oksidacija, korozija, ogrebotine, itd.).
• Dijagnostika: utvrđivanje činjenice interakcije sa metalnim dijelom, uzroka i karakteristika procesa uništavanja, utvrđivanje tehnologije proizvodnje, vrste uređaja na kojima je metalni proizvod izrađen, utvrđivanje odstupanja od zahtjeva tehnički propis.

Objekti

Sljedeći mikro- i makro-predmeti mogu poslužiti kao objekti ispitivanja metalnih proizvoda:

• čelični dijelovi, praznine, žice i žice, metalna crijeva, kablovi, cijevi;
• topljenje na žicama i drugim metalnim proizvodima;
• detalji vozila i tehnološke opreme uništenih kao rezultat nesreće;
• noževi (fabrički i domaći) i ostalo oštrice;
• fragmenti ili dijelovi eksplozivnih naprava;
• solders;
• nakit, plemeniti metali i samorodno zlato;
• tragovi metalizacije;
• predmeti za domaćinstvo.

Koraci

Ispitivanje metala i legura vrši se prema sljedećoj šemi za određivanje karakteristika:

• priroda materijala (gustina, feromagnetizam, boja, tvrdoća, metalni sjaj, električna provodljivost, interakcija sa kiselinama);
• geometrijski ikarakteristike dizajna (veličina, oblik, prisustvo metalnih i nemetalnih premaza);
• tehnologija i oprema za proizvodnju;
• radni uslovi (habanje, korozija, itd.);
• karakteristike razaranja (otopljenje, deformacija, udarna ili statička opterećenja, erozija, kombinacija nekoliko faktora);
• vrsta i obim klasifikacije;
• mikrostruktura;
• fizička i mehanička svojstva, hemijski sastav.

U zavisnosti od toga koja se pitanja postavljaju prije ispita, zavisi i konstrukcija metodologije ispita. Budući da neke metode proučavanja zahtijevaju uništavanje objekta koji se proučava, potrebno je jasno utvrditi svrhu studije.

Metal Forenzika

Forenzička ispitivanja se provode radi rješavanja sljedećih najčešćih problema:

• određivanje marke metala od kojeg je napravljeno zločinačko oružje;
• prepoznavanje vrste zlata - prirodnog ili industrijskog;
• prisustvo metalnih čestica na drugom objektu;
• određivanje autentičnosti novčića ili medalje, kao i njihove starosti;
• detekcija vrste i trajanja izloženosti metalu;
• razlozi za uništenje metalnog dijela ili sklopa (za izradu zaključka u slučaju vanrednih situacija, požara);
• određivanje identiteta dijela i glavnog metalnog dijela/strukture, kao i načina na koji su razdvojeni i drugo.

Optička i skenirajuća mikroskopija

Mikroskopski pregled površina radi se u početnoj fazi metalurške ekspertize. Ispitivanjem metala i legura otkrivaju se osobine nastale u procesu proizvodnje i rada dijelova i sklopova. Za obavljanje ovog posla koriste se skenirajući i transmisioni elektronski mikroskopi.

Jedan od tipova takvog pregleda je fraktografija - mikroskopsko proučavanje površina loma radi utvrđivanja uzročno-posljedične veze između znakova oštećenja i vanjskih ili unutrašnjih faktora koji su uzrokovali destrukciju.

Istraživanje hemijskog sastava

Najčešća metoda za proučavanje hemijskog sastava metala i legura je emisiona spektralna analiza (ESA), koja se zasniva na karakteristikama emisionog spektra atoma materije u optičkom opsegu elektromagnetnih talasa. Emisija svjetlosti se pobuđuje iskričnim pražnjenjem između proučavanog metalnog predmeta i pomoćne elektrode.

Ova metoda vam omogućava da odredite hemijski element u prisustvu njegove najmanje količine (do 10-4%), koji se koristi u analizi tragova na i metalni i nemetalni kontaktni materijal. Ova tehnika se takođe koristi u ispitivanju kvaliteta metala za identifikaciju mikronečistoća koje nisu regulisane tehničkim specifikacijama za izradu ovog predmeta.

Nedestruktivne i klasične metode istraživanja

Ako je potrebno istraživanjenedestruktivnom metodom, tada se radi rendgenskom fluorescentnom analizom. Ova tehnologija uključuje izlaganje materijala rendgenskim zracima, koji uzrokuju fluorescentno zračenje u površinskom sloju. Svaki atomski broj periodnog sistema hemijskih elemenata ima svoju talasnu dužinu. Ova tehnika pomaže da se odredi i kvalitativni i kvantitativni sastav.

Pregled metala se može obaviti na klasične načine. Traju duže i zahtijevaju značajnu količinu uzorkovanja. Ove metode uključuju:

• kvalitativne hemijske reakcije;
• kolorimetrijska analiza;
• polarografija;
• konduktometrija (mjerenje električne provodljivosti otopina) i drugi.

Istraživanje mikrostrukture

Strukturna metalografija se koristi za određivanje prirode i broja faza u ispitivanju obojenih metala, čelika, livenog gvožđa i drugih metala. Studija se provodi metodom difrakcije rendgenskih zraka praha. Uzorak se melje u prah, na njega se usmjerava monohromatski snop rendgenskog zraka i dobiva se slika u obliku prstenova na fotografskom filmu koji se kotrlja oko predmeta koji se proučava. Prisustvo određene teksture otkriva se promjenom intenziteta linija.

Specijalni rendgenski difraktometri se koriste za proučavanje rendgenskih uzoraka praha. Mogu se koristiti i za dobijanje informacija o kristalnoj strukturi metala. ATu praktičnom smislu, ovo se koristi za određivanje vrste termičke obrade.

Određivanje faznog sastava je neophodno za identifikaciju opštih parametara delova objekta koji se proučava. Takva studija, na primjer, omogućava vam da dobijete informacije o tome šta je bilo primarno - kratki spoj ili požar (bakreni kontakti), da li je lampa sa volframovim vlaknom izgorjela u trenutku njenog uništenja i riješite druge probleme.

Za detekciju tankih filmova oksida, karbida, hlorida, sulfida i drugih soli na površini metalnih proizvoda koristi se metoda difrakcije elektrona. Zasnovan je na difrakciji struje elektrona u pokretu, čija je valna dužina kraća od rendgenskih zraka. Analiza metala i legura vrši se u vakuumskim mašinama za difrakciju elektrona, koje takođe mogu proizvesti elektronske optičke slike senke.

Mehanička svojstva

Za određivanje fizičkih i mehaničkih svojstava metala i legura, koriste se sljedeće metode ispitivanja:

• za napetost/kompresiju (određivanje vlačne čvrstoće, elastičnosti, protoka i drugih karakteristika);
• bending;
• za tvrdoću i mikrotvrdoću;
• grijavanje za pronalaženje temperature faznih transformacija, toplotne provodljivosti i linearne ekspanzije.

Ovakve metode se obično koriste u kombinaciji kada se istražuju uzroci nesreća i uništavanja metalnih dijelova i sklopova.

Stručno mišljenje

Nakon pregleda metala, specijalista izdaje zaključak koji sadrži sljedeće podatke:

• opći podaci (naziv istraživačkog rada, datum početka i završetka, mjesto ispitivanja, osnov za njegovo izvođenje, podaci o stručnjaku, postavljena pitanja);
• korišćene metode i opšti naučni obrasci na osnovu kojih je rad rađen;
• normativni dokumenti i drugi izvori;
• podaci dobijeni tokom proučavanja objekta;
• zaključci (ili razlozi zašto se ne može dati konačan odgovor).

Primjeri

Primjeri stručnog mišljenja uključuju sljedeće:

• do uništenja dijela došlo je kao rezultat djelovanja statičkog opterećenja savijanja koje djeluje istovremeno;
• otpad sklopa bio je dvostepeni: nakon jednog dinamičkog opterećenja nastala je pukotina, koja se povećala za 80% kao rezultat naprezanja od zamora; predmet se pod dejstvom statičkog vlačnog opterećenja deli na delove duž površine oslabljene ovom pukotinom;
• do uništenja posude došlo je duž šava, koji je oslabljen defektom dobijenim tokom zavarivanja (nedostatak prodora korijena šava), u trenutku početka rada predmet više nije imao potrebna snaga;
• otpad konstrukcije je bio trenutan, zakivanjem, razlog je uticaj dinamičkog opterećenja čija je vrijednost veća od čvrstoće predviđene projektnom dokumentacijom.

Iz slučajeva sudske prakse,ilustrujući primenu ispitivanja metala, možemo navesti sledeće: u telu ubijenog pronađen je metalni fragment. Bilo je potrebno utvrditi kojem od 3 noža pripada. Spektralna analiza je pokazala da se sastav fragmenta poklapao sa sastavom jednog od noževa. Mikrostruktura komada metala se razlikovala od svih sečiva, ali je tokom ispitivanja dokazano da je sečivo naoštreno na električnoj brusilici bez hlađenja, usled čega je došlo do ovih promena.

Laboratorije

Nezavisno ispitivanje metala mogu obaviti laboratoriji sa državnom akreditacijom. U uverenju o akreditaciji mora biti navedeno u kojoj oblasti delatnosti je dobijena dozvola za sprovođenje istraživanja, metoda ispitivanja i regulatornih dokumenata na osnovu kojih se ona provode, kao i zapisnik sa sastanka akreditacione komisije.

U Moskovskoj regiji takve usluge pružaju Metall-Expertise, Međuregionalni centar za ekspertizu i procjenu (ICEA), Federacija forenzičkih eksperata i druge organizacije.