Examen de metales y aleaciones: características, descripción y requisitos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

La experiencia en metales se utiliza en la práctica judicial, en la investigación de las causas de los accidentes, así como para tomar decisiones técnicas responsables en la fabricación de diversos objetos. Una característica de los metales y las aleaciones es que "retienen" bien los parámetros de los estados anteriores que surgieron bajo la influencia de factores externos (cargas mecánicas, efectos térmicos y otros). Esta propiedad le permite establecer las condiciones que preceden a un evento e identificar una relación causal.

Tareas

Todas las tareas de especialización metalúrgica se pueden combinar en 3 grandes grupos:

• Clasificación: determinación de pertenencia a cualquier tipo (tipo de metal o aleación, grado, alcance; depósito del que se extrajo el material; cumplimiento de los requisitos del dibujo y otra documentación técnica).
• Identificación individual: determinación del todo en partes (por signos de composición y estructura elemental, rastros de procesamiento y otros parámetros), pertenecientes a un lote de producción común, estableciendofuente - equipo o fabricante; grupo - identificación de propiedades idénticas de metales y aleaciones por características particulares (impurezas características, estructura cristalina, propiedades mecánicas, naturaleza de la destrucción, estado de la superficie: oxidación, corrosión, rayones, etc.).
• Diagnóstico: establecer el hecho de la interacción con una pieza metálica, las causas y características del proceso de destrucción, determinar la tecnología de fabricación, el tipo de dispositivos en los que se fabricó el producto metálico, identificar las desviaciones de los requisitos del reglamento técnico.

Objetos

Los siguientes micro y macrotemas pueden servir como objetos de examen de productos metálicos:

• piezas de acero, piezas en bruto, alambres y alambres, mangueras metálicas, cables, tuberías;
• fusión en alambres y otros productos metálicos;
• detalles de vehículos y equipos tecnológicos destruidos como consecuencia del accidente;
• cuchillos (de fábrica y caseros) y otras armas blancas;
• fragmentos o partes de artefactos explosivos;
• soldaduras;
• joyería, metales preciosos y oro nativo;
• rastros de metalización;
• artículos para el hogar.

Pasos

El examen de metales y aleaciones se lleva a cabo de acuerdo con el siguiente esquema para determinar las características:

• naturaleza material (densidad, ferromagnetismo, color, dureza, brillo metálico, conductividad eléctrica, interacción con ácidos);
• geométrica ycaracterísticas de diseño (tamaño, forma, presencia de revestimientos metálicos y no metálicos);
• tecnología y equipos de producción;
• condiciones de funcionamiento (desgaste, corrosión, etc.);
• características de destrucción (fusión, deformación, choque o cargas estáticas, erosión, combinación de varios factores);
• tipo de clasificación y alcance;
• microestructura;
• propiedades físicas y mecánicas, composición química.

Dependiendo de las preguntas que se hagan antes del examen, la construcción de la metodología del examen depende. Dado que algunos métodos de estudio requieren la destrucción del objeto de estudio, es necesario establecer claramente el propósito del estudio.

Metal Forense

Los exámenes forenses se llevan a cabo para abordar los siguientes problemas más comunes:

• determinar la marca de metal con la que se fabricó el arma del crimen;
• identificar el tipo de oro - nativo o industrial;
• presencia de partículas de metal en otro objeto;
• determinar la autenticidad de una moneda o medalla, así como su antigüedad;
• detección del tipo y duración de la exposición al metal;
• motivos para la destrucción de una pieza o conjunto metálico (para sacar una conclusión en caso de emergencias, incendios);
• determinando la identidad de la pieza y la parte/estructura metálica principal, así como el método por el cual fueron separadas y demás.

Microscopía óptica y de barrido

El examen microscópico de las superficies se realiza en la etapa inicial de la experiencia metalúrgica. El examen de metales y aleaciones revela las características formadas en el proceso de fabricación y operación de piezas y conjuntos. Para llevar a cabo este trabajo se utilizan microscopios electrónicos de barrido y de transmisión.

Uno de los tipos de examen de este tipo es la fractografía: un estudio microscópico de las superficies de fractura para establecer las relaciones de causa y efecto entre los signos de daño y los factores externos o internos que causaron la destrucción.

Investigación de composición química

El método más común para estudiar la composición química de metales y aleaciones es el análisis espectral de emisión (ESA), que se basa en las características del espectro de emisión de los átomos de la materia en el rango óptico de las ondas electromagnéticas. La emisión de luz es excitada por una descarga de chispa entre el objeto de metal estudiado y el electrodo auxiliar.

Este método le permite determinar un elemento químico en presencia de su cantidad más pequeña (hasta 10-4%), que se utiliza en el análisis de cantidades traza en material de contacto tanto metálico como no metálico. Esta técnica también se utiliza en el examen de la calidad del metal para identificar microimpurezas que no están reguladas por las especificaciones técnicas para la fabricación de este objeto.

Métodos de investigación clásicos y no destructivos

Si es necesario investigarmétodo no destructivo, luego se realiza mediante análisis de fluorescencia de rayos X. Esta tecnología implica la exposición del material a los rayos X, que provocan una radiación fluorescente en la capa superficial. Cada número atómico del sistema periódico de elementos químicos tiene su propia longitud de onda. Esta técnica ayuda a determinar la composición tanto cualitativa como cuantitativa.

El examen de metales se puede realizar de forma clásica. Toman más tiempo y requieren una cantidad significativa de muestreo. Estos métodos incluyen:

• reacciones químicas cualitativas;
• análisis colorimétrico;
• polarografía;
• conductometría (medida de la conductividad eléctrica de soluciones) y otros.

Investigación de microestructuras

La metalografía estructural se utiliza para determinar la naturaleza y el número de fases en el examen de metales no ferrosos, acero, hierro fundido y otros metales. El estudio se lleva a cabo por el método de difracción de rayos X en polvo. La muestra se tritura hasta convertirla en polvo, se le dirige un haz monocromático de rayos X y se obtiene una imagen en forma de anillos en una película fotográfica enrollada alrededor del objeto de estudio. La presencia de cierta textura se revela por el cambio en la intensidad de las líneas.

Los difractómetros de rayos X especiales se utilizan para estudiar patrones de rayos X de polvo. También se pueden utilizar para obtener información sobre la estructura cristalina del metal. Aen términos prácticos, se utiliza para determinar el tipo de tratamiento térmico.

La determinación de la composición de fase es necesaria para identificar los parámetros generales de las partes del objeto en estudio. Tal estudio, por ejemplo, le permite obtener información sobre lo que fue primario: un cortocircuito o un incendio (contactos de cobre), si una lámpara con un filamento de tungsteno se quemó en el momento de su destrucción y resolver otros problemas.

Para detectar películas delgadas de óxidos, carburos, cloruros, sulfuros y otras sales en la superficie de productos metálicos, se utiliza un método de difracción de electrones. Se basa en la difracción de una corriente de electrones en movimiento, cuya longitud de onda es más corta que la de los rayos X. El análisis de metales y aleaciones se lleva a cabo en máquinas de difracción de electrones al vacío, que también pueden producir imágenes de sombras electrónicas-ópticas.

Propiedades mecánicas

Para determinar las propiedades físicas y mecánicas de metales y aleaciones, se utilizan los siguientes métodos de prueba:

• para tensión/compresión (determinación de la resistencia a la tracción, elasticidad, fluidez y otras características);
• doblar;
• para dureza y microdureza;
• calentamiento para encontrar la temperatura de las transformaciones de fase, la conductividad térmica y la expansión lineal.

Tales métodos se usan generalmente en combinación cuando se investigan las causas de accidentes y la destrucción de piezas y ensamblajes metálicos.

Opinión de expertos

Luego del examen de los metales, el especialista emite una conclusión que contiene la siguiente información:

• datos generales (título del trabajo de investigación, fecha de inicio y finalización, lugar de examen, motivos para su ejecución, información sobre el experto, preguntas formuladas);
• métodos utilizados y patrones científicos generales sobre la base de los cuales se realizó el trabajo;
• documentos normativos y otras fuentes;
• datos obtenidos durante el estudio del objeto;
• conclusiones (o razones por las que no se puede dar una respuesta definitiva).

Ejemplos

Los ejemplos de opiniones de expertos incluyen lo siguiente:

• la destrucción de la pieza se produjo como resultado de la acción de una carga de flexión estática actuando simultáneamente;
• la falla del conjunto fue de dos etapas: después de una sola carga dinámica, se formó una fisura, que aumentó en un 80% como resultado de los esfuerzos de fatiga; el objeto se divide en partes bajo la acción de una carga de tracción estática a lo largo del área debilitada por esta fisura;
• la destrucción del recipiente ocurrió a lo largo de la soldadura, que fue debilitada por un defecto obtenido durante la soldadura (f alta de penetración de la raíz de la costura), en el momento del inicio de la operación, el objeto ya no tenía la fuerza necesaria;
• la falla de la estructura fue instantánea, por remachado, la causa es el impacto de una carga dinámica, cuyo valor excede la resistencia establecida en la documentación de diseño.

De casos de práctica judicial,ilustrando la aplicación del examen de metales, podemos citar lo siguiente: se encontró un fragmento de metal en el cuerpo del asesinado. Era necesario establecer de cuál de los 3 cuchillos forma parte. El análisis espectral mostró que la composición del fragmento coincidía con la de uno de los cuchillos. La microestructura de la pieza de metal difería de todas las cuchillas, pero durante el examen se comprobó que la cuchilla se afiló en una amoladora eléctrica sin enfriamiento, como resultado de lo cual ocurrieron estos cambios.

Laboratorios

Los laboratorios acreditados por el estado pueden realizar un examen independiente del metal. El certificado de acreditación debe indicar en qué campo de actividad se obtuvo el permiso para realizar investigaciones, métodos de prueba y documentos reglamentarios en base a los cuales se llevan a cabo, así como las actas de la reunión de la comisión de acreditación.

En la Región de Moscú, estos servicios son proporcionados por Metall-Expertise, el Centro Interregional de Peritaje y Evaluación (ICEA), la Federación de Expertos Forenses y otras organizaciones.