Exame de metais e ligas: características, descrição e requisitos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

A perícia em metais é utilizada na prática judiciária, na investigação das causas de acidentes, bem como na tomada de decisões técnicas responsáveis na fabricação de diversos objetos. Uma característica dos metais e ligas é que eles "retêm" bem os parâmetros dos estados anteriores que surgiram sob a influência de fatores externos (cargas mecânicas, efeitos térmicos e outros). Esta propriedade permite definir as condições que precedem um evento e identificar uma relação causal.

Tarefas

Todas as tarefas de perícia metalúrgica podem ser combinadas em 3 grandes grupos:

• Classificação - determinação de pertencimento a qualquer tipo (tipo de metal ou liga, grau, escopo; depósito de onde o material foi extraído; atendimento aos requisitos do desenho e demais documentação técnica).
• Identificação individual: determinação do todo em partes (por sinais de composição e estrutura elementar, traços de processamento e outros parâmetros), pertencentes a um lote de produção comum, estabelecendofonte - equipamento ou fabricante; grupo - identificação de propriedades idênticas de metais e ligas por características particulares (impurezas características, estrutura cristalina, propriedades mecânicas, natureza de destruição, condição da superfície: oxidação, corrosão, arranhões, etc.).
• Diagnóstico: estabelecendo o fato da interação com uma peça metálica, as causas e características do processo de destruição, determinando a tecnologia de fabricação, o tipo de dispositivos em que o produto metálico foi feito, identificando desvios dos requisitos do regulamento técnico.

Objetos

Os seguintes micro e macros assuntos podem servir como objetos de exame de produtos metálicos:

• peças de aço, blanks, fios e fios, mangueiras metálicas, cabos, tubos;
• fusão em fios e outros produtos metálicos;
• detalhes de veículos e equipamentos tecnológicos destruídos em decorrência do acidente;
• facas (de fábrica e caseiras) e outras armas afiadas;
• fragmentos ou partes de artefatos explosivos;
• solds;
• joias, metais preciosos e ouro nativo;
• traços de metalização;
• utensílios domésticos.

Passos

O exame de metais e ligas é realizado de acordo com o seguinte esquema para determinação das características:

• natureza material (densidade, ferromagnetismo, cor, dureza, brilho metálico, condutividade elétrica, interação com ácidos);
• geométrico ecaracterísticas de design (tamanho, forma, presença de revestimentos metálicos e não metálicos);
• tecnologia e equipamentos de produção;
• condições de operação (desgaste, corrosão, etc.);
• características de destruição (fusão, deformação, choque ou cargas estáticas, erosão, combinação de vários fatores);
• tipo de classificação e escopo;
• microestrutura;
• propriedades físicas e mecânicas, composição química.

Dependendo de quais questões são colocadas antes do exame, a construção da metodologia do exame depende. Como alguns métodos de estudo exigem a destruição do objeto em estudo, é necessário estabelecer claramente o objetivo do estudo.

Metal Forense

Os exames forenses são realizados para resolver os seguintes problemas mais comuns:

• determinando a marca de metal do qual a arma do crime foi feita;
• identificando o tipo de ouro - nativo ou industrial;
• presença de partículas metálicas em outro objeto;
• determinando a autenticidade de uma moeda ou medalha, bem como sua idade;
• detecção do tipo e duração da exposição ao metal;
• motivos para a destruição de uma peça ou conjunto metálico (para elaborar uma conclusão em caso de emergências, incêndios);
• determinando a identidade da peça e da peça/estrutura metálica principal, bem como o método pelo qual foram separadas e outros.

Microscopia óptica e de varredura

O exame microscópico de superfícies é feito na fase inicial da perícia metalúrgica. O exame de metais e ligas revela as características formadas no processo de fabricação e operação de peças e conjuntos. Para realizar este trabalho, são utilizados microscópios eletrônicos de varredura e transmissão.

Um dos tipos de exame é a fractografia - um estudo microscópico das superfícies da fratura para estabelecer relações de causa e efeito entre sinais de dano e fatores externos ou internos que causaram a destruição.

Pesquisa de composição química

O método mais comum para estudar a composição química de metais e ligas é a análise espectral de emissão (ESA), que se baseia nas características do espectro de emissão dos átomos da matéria na faixa óptica das ondas eletromagnéticas. A emissão de luz é excitada por uma descarga de faísca entre o objeto de metal estudado e o eletrodo auxiliar.

Este método permite determinar um elemento químico na presença de sua menor quantidade (até 10-4%), que é usado na análise de traços em material de contato metálico e não metálico. Esta técnica também é utilizada no exame da qualidade do metal para identificação de microimpurezas que não são regulamentadas pelas especificações técnicas de fabricação deste objeto.

Métodos de pesquisa não destrutivos e clássicos

Se a pesquisa precisar ser feitamétodo não destrutivo, então é feito usando análise de fluorescência de raios-X. Essa tecnologia envolve a exposição do material aos raios X, que causam radiação fluorescente na camada superficial. Cada número atômico do sistema periódico de elementos químicos tem seu próprio comprimento de onda. Esta técnica ajuda a determinar a composição qualitativa e quantitativa.

O exame de metais pode ser realizado de maneira clássica. Eles levam mais tempo e exigem uma quantidade significativa de amostragem. Esses métodos incluem:

• reações químicas qualitativas;
• análise colorimétrica;
• polarografia;
• conductometria (medição da condutividade elétrica das soluções) e outros.

Pesquisa de microestrutura

A metalografia estrutural é usada para determinar a natureza e o número de fases no exame de metais não ferrosos, aço, ferro fundido e outros metais. O estudo é realizado pelo método de difração de raios X em pó. A amostra é moída em pó, um feixe monocromático de raios X é direcionado a ela e uma imagem é obtida na forma de anéis em um filme fotográfico enrolado em torno do objeto em estudo. A presença de uma certa textura é revelada pela mudança na intensidade das linhas.

Difratômetros especiais de raios X são usados para estudar padrões de raios X em pó. Eles também podem ser usados para obter informações sobre a estrutura cristalina do metal. NOem termos práticos, isso é usado para determinar o tipo de tratamento térmico.

A determinação da composição das fases é necessária para identificar os parâmetros gerais das partes do objeto em estudo. Tal estudo, por exemplo, permite obter informações sobre o que era primário - um curto-circuito ou um incêndio (contatos de cobre), se uma lâmpada com filamento de tungstênio queimado no momento de sua destruição, e resolver outras questões.

Para detectar filmes finos de óxidos, carbonetos, cloretos, sulfetos e outros sais na superfície de produtos metálicos, é utilizado um método de difração de elétrons. Baseia-se na difração de um fluxo de elétrons em movimento, cujo comprimento de onda é menor que o dos raios X. A análise de metais e ligas é realizada em máquinas de difração de elétrons a vácuo, que também podem produzir imagens de sombras elétron-ópticas.

Propriedades mecânicas

Para determinar as propriedades físicas e mecânicas de metais e ligas, são utilizados os seguintes métodos de ensaio:

• para tensão/compressão (determinação da resistência à tração, elasticidade, fluxo e outras características);
• dobra;
• para dureza e microdureza;
• aquecimento para encontrar a temperatura das transformações de fase, condutividade térmica e expansão linear.

Tais métodos são geralmente usados em combinação ao investigar as causas de acidentes e a destruição de peças e montagens metálicas.

Opinião de especialista

Após o exame dos metais, o especialista emite uma conclusão que contém as seguintes informações:

• dados gerais (título do trabalho de pesquisa, data de início e término, local do exame, fundamentos para sua execução, informações sobre o especialista, perguntas feitas);
• métodos usados e padrões científicos gerais com base nos quais o trabalho foi feito;
• documentos normativos e outras fontes;
• dados obtidos durante o estudo do objeto;
• conclusões (ou razões pelas quais uma resposta definitiva não pode ser dada).

Exemplos

Exemplos de opinião de especialistas incluem o seguinte:

• destruição da peça ocorrida como resultado da ação de uma carga estática de flexão atuando simultaneamente;
• a falha do conjunto foi em dois estágios: após uma única carga dinâmica, formou-se uma trinca, que aumentou 80% como resultado das tensões de fadiga; o objeto é dividido em partes sob a ação de uma carga de tração estática ao longo da área enfraquecida por esta fissura;
• a destruição do vaso ocorreu ao longo da solda, que estava enfraquecida por um defeito obtido durante a soldagem (f alta de penetração da raiz da costura), no momento do início da operação, o objeto não tinha mais a força necessária;
• a ruptura da estrutura foi instantânea, por rebitagem, o motivo é o impacto de uma carga dinâmica, cujo valor excede a resistência prevista na documentação de projeto.

De casos de prática judicial,ilustrando a aplicação do exame de metais, podemos citar o seguinte: um fragmento de metal foi encontrado no corpo do assassinado. Foi necessário estabelecer de qual das 3 facas faz parte. A análise espectral mostrou que a composição do fragmento coincidiu com a de uma das facas. A microestrutura da peça de metal diferia de todas as lâminas, mas durante o exame comprovou-se que a lâmina foi afiada em uma esmerilhadeira elétrica sem refrigeração, o que fez com que essas mudanças ocorressem.

Laboratórios

Um exame independente do metal pode ser realizado por laboratórios com acreditação estadual. O certificado de acreditação deve indicar em qual área de atividade foi obtida a permissão para realizar pesquisas, métodos de ensaio e documentos normativos com base nos quais são realizados, bem como a ata da reunião da comissão de acreditação.

Na região de Moscou, esses serviços são fornecidos pela Metall-Expertise, o Centro Inter-regional de Perícia e Avaliação (ICEA), a Federação de Peritos Forenses e outras organizações.