Ispitivanje metala i legura: značajke, opis i zahtjevi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

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 čimbenika (mehanička opterećenja, toplinski učinci i drugi). Ovo svojstvo omogućuje postavljanje uvjeta koji prethode događaju i identificiranje uzročne veze.

Zadaci

Svi zadaci metalurške stručnosti mogu se kombinirati u 3 velike grupe:

• Klasifikacija - utvrđivanje pripadnosti bilo kojoj vrsti (vrsta metala ili legure, vrsta, opseg; ležište iz kojeg je materijal izvađen; usklađenost sa zahtjevima crteža i druge tehničke dokumentacije).
• Identifikacija pojedinca: određivanje cjeline u dijelovima (prema znakovima 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 pojedinim karakteristikama (karakteristične nečistoće, kristalna struktura, mehanička svojstva, priroda razaranja, stanje površine: oksidacija, korozija, ogrebotine, itd.).
• Dijagnostika: utvrđivanje činjenice interakcije s metalnim dijelom, uzroka i značajki 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, kabeli, cijevi;
• taljenje na žicama i drugim metalnim proizvodima;
• pojedinosti vozila i tehnološke opreme uništenih kao posljedica nesreće;
• noževi (tvornički i domaći) i ostalo oštrice;
• fragmenti ili dijelovi eksplozivnih naprava;
• lemnici;
• nakit, plemeniti metali i samorodno zlato;
• tragovi metalizacije;
• predmeti za kućanstvo.

Koraci

Ispitivanje metala i legura provodi se prema sljedećoj shemi za određivanje karakteristika:

• priroda materijala (gustoća, feromagnetizam, boja, tvrdoća, metalni sjaj, električna vodljivost, interakcija s kiselinama);
• geometrijski iznačajke dizajna (veličina, oblik, prisutnost metalnih i nemetalnih premaza);
• tehnologija i oprema proizvodnje;
• radni uvjeti (trošenje, korozija, itd.);
• razarajuće značajke (otopljenje, deformacija, udarna ili statička opterećenja, erozija, kombinacija nekoliko čimbenika);
• vrsta i opseg klasifikacije;
• mikrostruktura;
• fizička i mehanička svojstva, kemijski sastav.

Ovisno o tome koja se pitanja postavljaju prije ispita, ovisi o konstrukciji ispitne metodologije. Budući da neke metode proučavanja zahtijevaju uništavanje objekta koji se proučava, potrebno je jasno utvrditi svrhu studije.

Metalna forenzika

Forenzička ispitivanja provode se radi rješavanja sljedećih najčešćih problema:

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

Optička i skenirajuća mikroskopija

Mikroskopski pregled površina radi se u početnoj fazi metalurškog vještačenja. Ispitivanje metala i legura otkriva osobine nastale u procesu proizvodnje i rada dijelova i sklopova. Za obavljanje ovog posla koriste se skenirajući i transmisijski elektronski mikroskopi.

Jedna od vrsta takvog pregleda je fraktografija - mikroskopsko proučavanje površina prijeloma radi utvrđivanja uzročno-posljedične veze između znakova oštećenja i vanjskih ili unutarnjih čimbenika koji su uzrokovali uništenje.

Istraživanje kemijskog sastava

Najčešća metoda za proučavanje kemijskog sastava metala i legura je emisijska spektralna analiza (ESA), koja se temelji na značajkama spektra emisije atoma tvari u optičkom rasponu elektromagnetskih valova. Emisija svjetlosti pobuđuje se iskričnim pražnjenjem između proučavanog metalnog predmeta i pomoćne elektrode.

Ova metoda vam omogućuje da odredite kemijski element u prisutnosti njegove najmanje količine (do 10-4%), koji se koristi u analizi tragova na i metalni i nemetalni kontaktni materijal. Ova tehnika se također koristi u ispitivanju kvalitete metala za identifikaciju mikronečistoća koje nisu regulirane 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 X-zrakama, koje uzrokuju fluorescentno zračenje u površinskom sloju. Svaki atomski broj periodnog sustava kemijskih elemenata ima svoju valnu duljinu. Ova tehnika pomaže odrediti i kvalitativni i kvantitativni sastav.

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

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

Istraživanje mikrostrukture

Strukturna metalografija koristi se za određivanje prirode i broja faza u ispitivanju obojenih metala, čelika, lijevanog željeza i drugih metala. Istraživanje se provodi metodom difrakcije rendgenskih zraka praha. Uzorak se melje u prah, na njega se usmjerava monokromatska rendgenska zraka i dobiva se slika u obliku prstenova na fotografskom filmu koji se kotrlja oko predmeta koji se proučava. Prisutnost određene teksture otkriva se promjenom intenziteta linija.

Posebni difraktometri X-zraka koriste se za proučavanje uzoraka X-zraka praha. Također se mogu koristiti za dobivanje informacija o kristalnoj strukturi metala. NAu praktičnom smislu, ovo se koristi za određivanje vrste toplinske obrade.

Određivanje faznog sastava potrebno je za identifikaciju općih parametara dijelova objekta koji se proučava. Takva studija, na primjer, omogućuje vam da dobijete informacije o tome što je bilo primarno - kratki spoj ili požar (bakreni kontakti), da li je žarulja s volframovom niti izgorjela u trenutku njezina uništenja i riješite druge probleme.

Za detekciju tankih filmova oksida, karbida, klorida, sulfida i drugih soli na površini metalnih proizvoda koristi se metoda difrakcije elektrona. Temelji se na difrakciji struje pokretnih elektrona čija je valna duljina kraća od rendgenskih zraka. Analiza metala i legura provodi se u vakuumskim strojevima za difrakciju elektrona, koji također mogu proizvesti elektroničko-optičke slike sjene.

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);
• savijanje;
• za tvrdoću i mikrotvrdoću;
• grijanje za pronalaženje temperature faznih transformacija, toplinske vodljivosti i linearne ekspanzije.

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

Stručno mišljenje

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

• opći podaci (naziv istraživačkog rada, datum početka i završetka, mjesto ispitivanja, razlozi za njegovo izvođenje, podaci o stručnjaku, postavljena pitanja);
• korištene metode i opći znanstveni obrasci na temelju kojih je rad rađen;
• normativni dokumenti i drugi izvori;
• podaci dobiveni tijekom 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 dvostupanjski: nakon jednog dinamičkog opterećenja nastala je pukotina, koja se povećala za 80% kao rezultat zamornog naprezanja; predmet se pod djelovanjem statičkog vlačnog opterećenja dijeli na dijelove duž područja oslabljene ovom pukotinom;
• do uništenja posude došlo je uz zavar koji je oslabljen defektom dobivenim tijekom zavarivanja (nedostatak prodora korijena šava), u trenutku početka rada predmet više nije imao potrebna snaga;
• otpad konstrukcije bio je trenutan, zakivanjem, razlog je utjecaj dinamičkog opterećenja čija vrijednost premašuje čvrstoću propisanu projektnom dokumentacijom.

Iz slučajeva sudske prakse,ilustrirajući primjenu ispitivanja metala, možemo navesti sljedeće: u tijelu ubijenog pronađen je metalni ulomak. Trebalo je ustanoviti kojem od 3 noža pripada. Spektralna analiza pokazala je da se sastav ulomka podudara sa sastavom jednog od noževa. Mikrostruktura komada metala razlikovala se od svih oštrica, ali je tijekom ispitivanja dokazano da je oštrica naoštrena na električnoj brusilici bez hlađenja, uslijed čega je došlo do ovih promjena.

Laboratoriji

Neovisno ispitivanje metala mogu provesti laboratoriji s državnom akreditacijom. U potvrdi o akreditaciji mora biti navedeno u kojem području djelatnosti je dobiveno dopuštenje za provođenje istraživanja, metode ispitivanja i regulatorni dokumenti na temelju kojih se provode, kao i zapisnik sa sjednice akreditacijske komisije.

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