Экспертиза металлов применяется в судебной практике, при расследовании причин аварий, а также для принятия ответственных технических решений при изготовлении различных объектов. Особенностью металлов и сплавов является то, что они хорошо «сохраняют» параметры предшествующих состояний, которые возникали под влиянием внешних факторов (механических нагрузок, термического воздействия и других). Это свойство позволяет установить условия, предшествующие какому-либо событию, и выявить причинно-следственную связь.
Задачи
Вам будет интересно:Легкие металлоконструкции: фото, изготовление и монтаж
Все задачи металловедческой экспертизы можно объединить в 3 большие группы:
- Классификационные – определение принадлежности к какому-либо типу (вид металла или сплава, марка, область применения; месторождение, из которого был добыт материал; соответствие требованиям чертежа и другой технической документации).
- Идентификационные индивидуальные: определение целого по частям (по признакам элементного состава и структуры, следам обработки и другим параметрам), принадлежности к общей партии изготовления, установление источника – оборудования или предприятия-изготовителя; групповые – выявление тождественных свойств металлов и сплавов по частным признакам (характерные примеси, кристаллическая структура, механические свойства, характер разрушения, состояние поверхности: окисление, коррозия, царапины и другие).
- Диагностические: установление факта взаимодействия с металлической деталью, причин и особенностей процесса разрушения, определение технологии изготовления, типа устройств, на которых было сделано металлическое изделие, выявление отклонений от предписаний технического регламента.
Объекты
Вам будет интересно:Эмаль ЭП-773: технические характеристики, цветовая гамма и отзывы
Объектами экспертизы изделий из металлов могут служить следующие микро- и макропредметы:
- детали из стали, заготовки, проволока и провода, металлорукава, кабель, трубы;
- оплавления на проводах и других металлических изделиях;
- детали автомашин и технологического оборудования, разрушенного в результате аварии;
- ножи (заводские и самодельные) и другое холодное оружие;
- осколки или детали взрывных устройств;
- припои;
- ювелирные украшения, драгоценные металлы и самородное золото;
- следы металлизации;
- предметы бытового назначения.
Этапы
Вам будет интересно:Ракетное топливо "Гептил": свойства, характеристики, опасность для человека, применение
Экспертиза металлов и сплавов проводится по следующей схеме определения характеристик:
- природа материала (плотность, ферромагнетизм, цвет, твердость, металлический блеск, электропроводность, взаимодействие с кислотами);
- геометрические и конструктивные особенности (размер, форма, наличие металлических и неметаллических покрытий);
- технология получения и оборудование;
- условия эксплуатации (износ, коррозия и другие);
- особенности разрушения (оплавление, деформация, ударные или статические нагрузки, эрозии, сочетание нескольких факторов);
- классификационный вид и область применения;
- микроструктура;
- физико-механические свойства, химический состав.
В зависимости от того, какие поставлены вопросы перед экспертизой, зависит построение методики экспертизы. Так как некоторые способы изучения требуют разрушение изучаемого объекта, то необходимо четко установить цель исследования.
Судебная экспертиза металлов
Судебные экспертизы проводятся для решения следующих наиболее распространенных вопросов:
- определение марки металла, из которого изготовлено орудие преступления;
- выявление типа золота – самородное или промышленное;
- наличие металлических частиц на другой объекте;
- определение подлинности монеты или медали, а также их возраста;
- выявление типа и длительности воздействия на металл;
- причины разрушения металлической детали или узла (для выработки заключения при аварийных ситуациях, пожарах);
- определение идентичности части и основной металлической детали/конструкции, а также способа, при помощи которого произошло их разделение и другие.
Оптическая и растровая микроскопия
Микроскопическое исследование поверхностей делают на начальном этапе металловедческой экспертизы. Экспертиза металлов и сплавов выявляет особенности, сформировавшиеся в процессе изготовления и эксплуатации деталей и узлов. Для проведения этой работы применяются растровые и просвечивающие электронные микроскопы.
Вам будет интересно:Вольский механический завод: история и контакты
Одним из видов такой экспертизы является фрактография – микроскопическое изучение поверхностей излома для установления причинно-следственных связей между признаками повреждений и внешними или внутренними факторами, вызвавшими разрушения.
Исследование химического состава
Наиболее распространенным методом изучения химического состава металлов и сплавов является эмиссионно-спектральный анализ (ЭСА), в основе которого лежат особенности спектра испускания атомов вещества в оптическом диапазоне электромагнитных волн. Световое излучение возбуждают при помощи искрового разряда между изучаемым металлическим объектом и вспомогательным электродом.
Данный способ позволяет определить химический элемент при наличии самого небольшого его количества (до 10-4%), что применяется при анализе следовых количеств как на металлическом, так и на неметаллическом контактирующем материале. Эта методика используется также при экспертизе качества металла для выявления микропримесей, не регламентированных техническими условиями на изготовление данного объекта.
Неразрушающие и классические методы исследования
Если необходимо провести исследование неразрушающим методом, то его делают с помощью рентгеновского флуоресцентного анализа. Эта технология предусматривает воздействие на материал рентгеновскими лучами, вызывающими в поверхностном слое флуоресцентное излучение. Для каждого атомного номера периодической системы химических элементов характерна своя длина волны. Эта методика помогает определить как качественный, так и количественный состав.
Экспертиза металлов может проводиться и классическими способами. Они занимают больше времени и требуют отбора значительного количества проб. К таким методам относят:
- качественные химические реакции;
- колориметрический анализ;
- полярография;
- кондуктометрия (измерение электропроводности растворов) и другие.
Исследование микроструктуры
Структурная металлография служит для определения характера и количества фаз при экспертизе цветных металлов, стали, чугуна и других металлов. Исследование проводится методом порошковой рентгеновской дифракции. Образец измельчают в порошок, направляют на него монохроматический пучок рентгеновского излучения и получают изображение в виде колец на фотопленке, свернутой вокруг изучаемого объекта. Наличие определенной текстуры выявляют по изменению интенсивности линий.
Для изучения порошковых рентгенограмм применяются специальные рентгеновские дифрактометры. С их помощью можно также получить информацию о кристаллической структуре металла. В практическом аспекте это используется для определения вида термической обработки.
Определение фазового состава необходимо для идентификации общих параметров частей исследуемого объекта. Такое исследование, например, позволяет получить информацию о том, что было первично – короткое замыкание или пожар (медные контакты), горела ли лампа с вольфрамовой нитью накаливания в момент ее разрушения и решить другие вопросы.
Для выявления на поверхности металлических изделий тонких пленок из оксидов, карбидов, хлоридов, сульфидов и других солей, применяют электронографический метод. В его основе лежит дифракция потока движущихся электронов, длина волны которых меньше, чем у рентгеновского излучения. Анализ металлов и сплавов проводится в вакуумных электронографах, которые могут давать и теневые электронно-оптические изображения.
Механические свойства
Для определения физико-механических свойств металлов и сплавов используют следующие методы испытаний:
- на растяжение/сжатие (определение предела прочности, упругости, текучести и других характеристик);
- на изгиб;
- на твердость и микротвердость;
- нагрев для нахождения температуры фазовых превращений, коэффициента теплопроводности и линейного расширения.
Такие способы обычно используют в комплексе при исследовании причин аварий и разрушения металлических деталей и узлов.
Заключение эксперта
После проведения экспертизы металлов специалист выдает заключение, которое содержит следующую информацию:
- общие данные (наименование исследовательской работы, дата начала и окончания, место проведения экспертизы, основания для ее исполнения, сведения об эксперте, поставленные вопросы);
- использованные методы и общенаучные закономерности, на основании которых выполнена работа;
- нормативные документы и другие источники;
- данные, полученные в ходе изучения объекта;
- выводы (или причины, по которым невозможно дать определенный ответ).
Примеры
В качестве примеров заключения эксперта можно привести следующие:
- разрушение детали произошло в результате действия статической изгибающей нагрузки, воздействовавшей одномоментно;
- поломка узла была двухстадийной: после однократной динамической нагрузки образовалась трещина, которая в результате усталостных напряжений увеличилась на 80%; объект разделился на части под действием статической растягивающей нагрузки по участку, ослабленному данной трещиной;
- разрушение сосуда произошло по сварному шву, который был ослаблен дефектом, полученным во время проведения сварочных работ (непровар корня шва), на момент начала эксплуатации объект уже не обладал необходимой прочностью;
- поломка конструкции была одномоментной, по заклепочному соединению, причиной является воздействие динамической нагрузки, величина которой превышает прочность, заложенную в проектной документации.
Из случаев судебной практики, иллюстрирующих применение экспертизы металлов, можно привести следующий: в теле убитого был обнаружен металлический фрагмент. Необходимо было установить, частью какого из 3 ножей он является. Спектральный анализ показал совпадение фрагмента по составу с одним из ножей. По микроструктуре кусок металла отличался от всех лезвий, но в ходе экспертизы было доказано, что лезвие затачивалось на электроточиле без охлаждения, в результате чего и произошли эти изменения.
Лаборатории
Независимую экспертизу металла могут проводить лаборатории, имеющие государственную аккредитацию. В свидетельстве об аккредитации должно быть указано, в какой сфере деятельности получено разрешение на проведение исследований, методы испытаний и нормативные документы, на основании которых они осуществляются, а также протокол заседания комиссии по аккредитации.
В Московской области такие услуги оказывают компания «Металл-экспертиза», межрегиональный центр экспертизы и оценки (МЦЭО), Федерация судебных экспертов и другие организации.