Untersuchung von Metallen und Legierungen: Merkmale, Beschreibung und Anforderungen

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Metallgutachten werden in der Gerichtspraxis, bei der Untersuchung von Unfallursachen sowie für verantwortungsvolle technische Entscheidungen bei der Herstellung verschiedener Gegenstände eingesetzt. Ein Merkmal von Metallen und Legierungen ist, dass sie die Parameter der vorherigen Zustände, die unter dem Einfluss äußerer Faktoren (mechanische Belastungen, thermische Effekte und andere) entstanden sind, gut "beibeh alten". Mit dieser Eigenschaft können Sie die Bedingungen festlegen, die einem Ereignis vorausgehen, und eine kausale Beziehung identifizieren.

Aufgaben

Alle Aufgaben des metallurgischen Gutachtens lassen sich in 3 große Gruppen zusammenfassen:

• Klassifizierung - Bestimmung der Zugehörigkeit zu einem beliebigen Typ (Art des Metalls oder der Legierung, Sorte, Umfang; Lagerstätte, aus der das Material gewonnen wurde; Einh altung der Anforderungen der Zeichnung und anderer technischer Unterlagen).
• Identifikation Individuum: Bestimmung des Ganzen in Teilen (durch Zeichen der elementaren Zusammensetzung und Struktur, Verarbeitungsspuren und andere Parameter), Zugehörigkeit zu einer gemeinsamen Produktionscharge, FeststellungQuelle - Ausrüstung oder Hersteller; Gruppe - Identifizierung identischer Eigenschaften von Metallen und Legierungen durch besondere Merkmale (charakteristische Verunreinigungen, Kristallstruktur, mechanische Eigenschaften, Art der Zerstörung, Oberflächenzustand: Oxidation, Korrosion, Kratzer usw.).
• Diagnose: Feststellung der Tatsache der Wechselwirkung mit einem Metallteil, der Ursachen und Merkmale des Zerstörungsprozesses, Bestimmung der Herstellungstechnologie, der Art der Geräte, auf denen das Metallprodukt hergestellt wurde, Identifizierung von Abweichungen von den Anforderungen des Technische Vorschrift.

Objekte

Folgende Mikro- und Makrothemen können als Untersuchungsobjekte für Metallprodukte dienen:

• Stahlteile, Rohlinge, Drähte und Drähte, Metallschläuche, Kabel, Rohre;
• Schmelzen von Drähten und anderen Metallprodukten;
• Details zu Fahrzeugen und technischen Geräten, die infolge des Unfalls zerstört wurden;
• Messer (fabrik- und selbstgefertigt) und andere Blankwaffen;
• Fragmente oder Teile von Sprengkörpern;
• Solder;
• Schmuck, Edelmetalle und heimisches Gold;
• Metallisierungsspuren;
• Haush altsgegenstände.

Schritte

Die Untersuchung von Metallen und Legierungen erfolgt nach folgendem Schema zur Merkmalsbestimmung:

• Materialbeschaffenheit (Dichte, Ferromagnetismus, Farbe, Härte, metallischer Glanz, elektrische Leitfähigkeit, Wechselwirkung mit Säuren);
• geometrisch undKonstruktionsmerkmale (Größe, Form, Vorhandensein von metallischen und nichtmetallischen Beschichtungen);
• Produktionstechnik und -ausrüstung;
• Betriebsbedingungen (Verschleiß, Korrosion etc.);
• Zerstörungsmerkmale (Schmelzen, Verformung, Stoß- oder statische Belastungen, Erosion, Kombination mehrerer Faktoren);
• Art und Geltungsbereich der Klassifizierung;
• Mikrostruktur;
• physikalische und mechanische Eigenschaften, chemische Zusammensetzung.

Je nachdem, welche Fragen vor die Prüfung gestellt werden, hängt der Aufbau der Prüfungsmethodik ab. Da einige Untersuchungsmethoden die Zerstörung des untersuchten Objekts erfordern, ist es notwendig, den Zweck der Untersuchung klar festzulegen.

Metallforensik

Forensische Untersuchungen werden durchgeführt, um die folgenden häufigsten Probleme anzugehen:

• Bestimmung der Metallmarke, aus der die Tatwaffe hergestellt wurde;
• Identifizierung der Art des Goldes - heimisch oder industriell;
• Vorhandensein von Metallpartikeln auf einem anderen Objekt;
• Bestimmung der Echtheit einer Münze oder Medaille sowie ihres Alters;
• Nachweis von Art und Dauer der Einwirkung des Metalls;
• Gründe für die Zerstörung eines Metallteils oder einer Baugruppe (zur Schlussfolgerung bei Notfällen, Bränden);
• Bestimmung der Identität des Teils und des Hauptmetallteils / der Hauptstruktur sowie der Methode, mit der sie getrennt wurden, und andere.

Optische und Rastermikroskopie

Die mikroskopische Untersuchung von Oberflächen erfolgt in der Anfangsphase der metallurgischen Expertise. Die Untersuchung von Metallen und Legierungen zeigt die Merkmale, die im Prozess der Herstellung und des Betriebs von Teilen und Baugruppen entstehen. Zur Durchführung dieser Arbeiten werden Raster- und Transmissionselektronenmikroskope verwendet.

Eine der Arten einer solchen Untersuchung ist die Fraktographie - eine mikroskopische Untersuchung von Bruchflächen, um Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Anzeichen von Schäden und externen oder internen Faktoren, die die Zerstörung verursacht haben, festzustellen.

Forschung zur chemischen Zusammensetzung

Die gebräuchlichste Methode zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Metallen und Legierungen ist die Emissionsspektralanalyse (ESA), die auf den Merkmalen des Emissionsspektrums von Materieatomen im optischen Bereich elektromagnetischer Wellen basiert. Die Lichtemission wird durch eine Funkenentladung zwischen dem untersuchten Metallobjekt und der Hilfselektrode angeregt.

Diese Methode ermöglicht es Ihnen, ein chemisches Element in Gegenwart seiner kleinsten Menge (bis zu 10-4%) zu bestimmen, die bei der Analyse von Spurenmengen verwendet wird sowohl metallisches als auch nichtmetallisches Kontaktmaterial. Diese Technik wird auch bei der Prüfung der Metallqualität verwendet, um Mikroverunreinigungen zu identifizieren, die nicht in den technischen Spezifikationen für die Herstellung dieses Objekts geregelt sind.

Zerstörungsfreie und klassische Forschungsmethoden

Wenn Nachforschungen angestellt werden müssenzerstörungsfreie Methode, dann erfolgt dies mittels Röntgenfluoreszenzanalyse. Bei dieser Technologie wird das Material Röntgenstrahlen ausgesetzt, die eine Fluoreszenzstrahlung in der Oberflächenschicht verursachen. Jede Ordnungszahl des Periodensystems der chemischen Elemente hat ihre eigene Wellenlänge. Diese Technik hilft bei der Bestimmung sowohl der qualitativen als auch der quantitativen Zusammensetzung.

Untersuchungen von Metallen können auf klassische Weise durchgeführt werden. Sie dauern länger und erfordern eine erhebliche Menge an Stichproben. Zu diesen Methoden gehören:

• qualitative chemische Reaktionen;
• farbmetrische Analyse;
• Polarographie;
• Konduktometrie (Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Lösungen) und andere.

Mikrostrukturforschung

Die Strukturmetallographie dient der Bestimmung von Art und Anzahl der Phasen bei der Untersuchung von Nichteisenmetallen, Stahl, Gusseisen und anderen Metallen. Die Untersuchung wird mit der Methode der Pulver-Röntgenbeugung durchgeführt. Die Probe wird zu Pulver gemahlen, ein monochromatischer Röntgenstrahl wird darauf gerichtet und ein Bild in Form von Ringen auf einem fotografischen Film erh alten, der um das zu untersuchende Objekt gerollt wird. Das Vorhandensein einer bestimmten Textur wird durch die Änderung der Intensität der Linien angezeigt.

Spezielle Röntgendiffraktometer werden verwendet, um Pulverröntgenmuster zu untersuchen. Sie können auch verwendet werden, um Informationen über die Kristallstruktur des Metalls zu erh alten. BEIpraktisch wird hiermit die Art der Wärmebehandlung bestimmt.

Die Bestimmung der Phasenzusammensetzung ist notwendig, um die allgemeinen Parameter der Teile des untersuchten Objekts zu identifizieren. Eine solche Studie ermöglicht es Ihnen beispielsweise, Informationen darüber zu erh alten, was primär war - ein Kurzschluss oder ein Feuer (Kupferkontakte), ob eine Lampe mit einem Wolframfaden zum Zeitpunkt ihrer Zerstörung brannte, und andere Probleme zu lösen.

Um dünne Filme aus Oxiden, Carbiden, Chloriden, Sulfiden und anderen Salzen auf der Oberfläche von Metallprodukten zu erkennen, wird ein Elektronenbeugungsverfahren verwendet. Sie basiert auf der Beugung eines Stroms sich bewegender Elektronen, deren Wellenlänge kürzer ist als die von Röntgenstrahlen. Die Analyse von Metallen und Legierungen erfolgt in Vakuumelektronenbeugungsgeräten, die auch elektronenoptische Schattenbilder erzeugen können.

Mechanische Eigenschaften

Zur Bestimmung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Metallen und Legierungen werden folgende Prüfverfahren angewendet:

• für Zug/Druck (Bestimmung von Zugfestigkeit, Elastizität, Fließverh alten und anderen Eigenschaften);
• biegen;
• für Härte und Mikrohärte;
• Erhitzen, um die Temperatur von Phasenumwandlungen, Wärmeleitfähigkeit und Längenausdehnung zu ermitteln.

Bei der Untersuchung von Unfallursachen und der Zerstörung metallischer Teile und Baugruppen werden solche Methoden meist kombiniert eingesetzt.

Gutachten

Nach der Untersuchung der Metalle stellt der Facharzt ein Gutachten aus, das folgende Angaben enthält:

• allgemeine Daten (Titel der wissenschaftlichen Arbeit, Beginn- und Enddatum, Ort der Prüfung, Begründung der Durchführung, Angaben zum Gutachter, gestellte Fragen);
• verwendete Methoden und allgemeine wissenschaftliche Muster, auf deren Grundlage die Arbeit geleistet wurde;
• normative Dokumente und andere Quellen;
• Daten, die während der Untersuchung des Objekts gewonnen wurden;
• Schlussfolgerungen (oder Gründe, warum keine eindeutige Antwort gegeben werden kann).

Beispiele

Beispiele für Expertenmeinungen sind:

• Zerstörung des Teils durch Einwirkung einer gleichzeitig einwirkenden statischen Biegebelastung;
• das Versagen der Baugruppe war zweistufig: nach einmaliger dynamischer Belastung bildete sich ein Riss, der durch Ermüdungsspannungen um 80 % zunahm; das Objekt wird unter Einwirkung einer statischen Zugbelastung entlang des durch diesen Riss geschwächten Bereichs in Teile geteilt;
• die Zerstörung des Behälters erfolgte entlang der Schweißnaht, die durch einen beim Schweißen entstandenen Defekt (mangelnde Durchdringung der Nahtwurzel) geschwächt war, zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme hatte das Objekt nicht mehr die nötige Kraft;
• das Versagen der Struktur erfolgte sofort durch Nieten, der Grund ist die Auswirkung einer dynamischen Belastung, deren Wert die in der Konstruktionsdokumentation festgelegte Festigkeit übersteigt.

Aus Fällen der Gerichtspraxis,Zur Veranschaulichung der Anwendung der Untersuchung von Metallen können wir folgendes anführen: Im Körper des Ermordeten wurde ein Metallfragment gefunden. Es musste festgestellt werden, zu welchem der 3 Messer es gehört. Die Spektralanalyse zeigte, dass die Zusammensetzung des Fragments mit der eines der Messer übereinstimmte. Die Mikrostruktur des Metallstücks unterschied sich von allen Klingen, aber bei der Untersuchung wurde nachgewiesen, dass die Klinge auf einem Elektroschleifer ohne Kühlung geschärft wurde, wodurch diese Veränderungen auftraten.

Labore

Eine unabhängige Untersuchung des Metalls kann durch staatlich akkreditierte Laboratorien durchgeführt werden. Aus der Akkreditierungsurkunde muss hervorgehen, in welchem Tätigkeitsbereich die Erlaubnis zur Durchführung von Forschungsarbeiten eingeholt wurde, Prüfverfahren und behördliche Dokumente, auf deren Grundlage sie durchgeführt werden, sowie das Protokoll der Sitzung der Akkreditierungskommission.

In der Moskauer Region werden solche Dienstleistungen von Metall-Expertise, dem Interregional Center for Expertise and Evaluation (ICEA), der Federation of Forensic Experts und anderen Organisationen erbracht.