Examen des métaux et alliages : caractéristiques, description et exigences

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

L'expertise des métaux est utilisée dans la pratique judiciaire, pour enquêter sur les causes d'accidents, ainsi que pour prendre des décisions techniques responsables dans la fabrication de divers objets. Une caractéristique des métaux et alliages est qu'ils "conservent" bien les paramètres des états précédents apparus sous l'influence de facteurs externes (charges mécaniques, effets thermiques et autres). Cette propriété vous permet de définir les conditions qui précèdent un événement et d'identifier une relation causale.

Tâches

Toutes les tâches d'expertise métallurgique peuvent être regroupées en 3 grands groupes:

• Classification - détermination de l'appartenance à tout type (type de métal ou d'alliage, nuance, domaine d'application; gisement d'où le matériau a été extrait; conformité aux exigences du dessin et autre documentation technique).
• Identification individuelle: détermination du tout en parties (par des signes de composition et de structure élémentaires, des traces de transformation et d'autres paramètres), appartenant à un lot de production commun, établissantsource - équipement ou fabricant; groupe - identification des propriétés identiques des métaux et alliages par des caractéristiques particulières (impuretés caractéristiques, structure cristalline, propriétés mécaniques, nature de la destruction, état de surface: oxydation, corrosion, rayures, etc.).
• Diagnostic: établir le fait de l'interaction avec une pièce métallique, les causes et les caractéristiques du processus de destruction, déterminer la technologie de fabrication, le type d'appareils sur lesquels le produit métallique a été fabriqué, identifier les écarts par rapport aux exigences de la règlement technique.

Objets

Les micro- et macro-sujets suivants peuvent servir d'objets d'examen des produits métalliques:

• pièces en acier, ébauches, fils et fils, tuyaux métalliques, câbles, tuyaux;
• fusion sur fils et autres produits métalliques;
• détails des véhicules et équipements technologiques détruits à la suite de l'accident;
• couteaux (d'usine et faits maison) et autres armes blanches;
• fragments ou parties d'engins explosifs;
• soudures;
• joaillerie, métaux précieux et or natif;
• traces de métallisation;
• articles ménagers.

Étapes

L'examen des métaux et alliages est effectué selon le schéma suivant pour la détermination des caractéristiques:

• nature du matériau (densité, ferromagnétisme, couleur, dureté, éclat métallique, conductivité électrique, interaction avec les acides);
• géométrique etcaractéristiques de conception (taille, forme, présence de revêtements métalliques et non métalliques);
• technologie et équipement de production;
• conditions de fonctionnement (usure, corrosion, etc.);
• caractéristiques de destruction (fusion, déformation, chocs ou charges statiques, érosion, combinaison de plusieurs facteurs);
• type et portée de la classification;
• microstructure;
• propriétés physiques et mécaniques, composition chimique.

Selon les questions posées avant l'examen, la construction de la méthodologie de l'examen dépend. Étant donné que certaines méthodes d'étude nécessitent la destruction de l'objet étudié, il est nécessaire d'établir clairement le but de l'étude.

Metal Forensics

Les examens médico-légaux sont effectués pour résoudre les problèmes les plus courants suivants:

• déterminer la marque de métal à partir de laquelle l'arme du crime a été fabriquée;
• identifier le type d'or - natif ou industriel;
• présence de particules métalliques sur un autre objet;
• déterminer l'authenticité d'une pièce ou d'une médaille, ainsi que son ancienneté;
• détection du type et de la durée d'exposition au métal;
• raisons de la destruction d'une pièce ou d'un ensemble métallique (pour tirer une conclusion en cas d'urgence, d'incendie);
• déterminer l'identité de la pièce et de la pièce/structure métallique principale, ainsi que la méthode par laquelle elles ont été séparées et autres.

Microscopie optique et à balayage

L'examen microscopique des surfaces se fait au stade initial de l'expertise métallurgique. L'examen des métaux et des alliages révèle les caractéristiques formées au cours du processus de fabrication et de fonctionnement des pièces et des assemblages. Pour effectuer ce travail, des microscopes électroniques à balayage et à transmission sont utilisés.

L'un des types d'examen de ce type est la fractographie - une étude microscopique des surfaces de fracture pour établir des relations de cause à effet entre les signes de dommages et les facteurs externes ou internes qui ont causé la destruction.

Recherche de composition chimique

La méthode la plus courante pour étudier la composition chimique des métaux et alliages est l'analyse spectrale d'émission (ESA), qui est basée sur les caractéristiques du spectre d'émission des atomes de matière dans la gamme optique des ondes électromagnétiques. L'émission de lumière est excitée par une décharge d'étincelle entre l'objet métallique étudié et l'électrode auxiliaire.

Cette méthode permet de déterminer un élément chimique en présence de sa plus petite quantité (jusqu'à 10-4%), qui est utilisée dans l'analyse des traces sur matériau de contact métallique et non métallique. Cette technique est également utilisée dans l'examen de la qualité du métal pour identifier les microimpuretés non réglementées par les spécifications techniques de fabrication de cet objet.

Méthodes de recherche classiques et non destructives

Si des recherches doivent être faitesméthode non destructive, elle est alors effectuée à l'aide d'une analyse par fluorescence X. Cette technologie implique l'exposition du matériau aux rayons X, qui provoquent un rayonnement fluorescent dans la couche de surface. Chaque numéro atomique du système périodique des éléments chimiques a sa propre longueur d'onde. Cette technique permet de déterminer à la fois la composition qualitative et quantitative.

L'examen des métaux peut être effectué de manière classique. Ils prennent plus de temps et nécessitent une quantité importante d'échantillonnage. Ces méthodes incluent:

• réactions chimiques qualitatives;
• analyse colorimétrique;
• polarographie;
• conductométrie (mesure de la conductivité électrique des solutions) et autres.

Recherche en microstructure

La métallographie structurale est utilisée pour déterminer la nature et le nombre de phases dans l'examen des métaux non ferreux, de l'acier, de la fonte et d'autres métaux. L'étude est réalisée par la méthode de diffraction des rayons X sur poudre. L'échantillon est broyé en poudre, un faisceau de rayons X monochromatique est dirigé vers lui et une image est obtenue sous la forme d'anneaux sur un film photographique enroulé autour de l'objet à étudier. La présence d'une certaine texture est révélée par le changement d'intensité des lignes.

Des diffractomètres de rayons X spéciaux sont utilisés pour étudier les diagrammes de rayons X des poudres. Ils peuvent également être utilisés pour obtenir des informations sur la structure cristalline du métal. Àconcrètement, cela sert à déterminer le type de traitement thermique.

La détermination de la composition de phase est nécessaire pour identifier les paramètres généraux des parties de l'objet à l'étude. Une telle étude, par exemple, vous permet d'obtenir des informations sur ce qui était primaire - un court-circuit ou un incendie (contacts en cuivre), si une lampe à filament de tungstène a brûlé au moment de sa destruction, et de résoudre d'autres problèmes.

Pour détecter les couches minces d'oxydes, de carbures, de chlorures, de sulfures et d'autres sels à la surface des produits métalliques, une méthode de diffraction d'électrons est utilisée. Elle est basée sur la diffraction d'un flux d'électrons en mouvement dont la longueur d'onde est plus courte que celle des rayons X. L'analyse des métaux et des alliages est effectuée dans des machines de diffraction d'électrons sous vide, qui peuvent également produire des images d'ombre électro-optique.

Propriétés mécaniques

Pour déterminer les propriétés physiques et mécaniques des métaux et alliages, les méthodes d'essai suivantes sont utilisées:

• pour la traction/compression (détermination de la résistance à la traction, de l'élasticité, de l'écoulement et d'autres caractéristiques);
• flexion;
• pour la dureté et la microdureté;
• chauffage pour trouver la température des transformations de phase, la conductivité thermique et la dilatation linéaire.

Ces méthodes sont généralement utilisées en combinaison pour rechercher les causes d'accidents et la destruction de pièces et d'assemblages métalliques.

Avis d'expert

Après l'examen des métaux, le spécialiste émet une conclusion qui contient les informations suivantes:

• données générales (titre du document de recherche, date de début et de fin, lieu de l'examen, motifs de son exécution, informations sur l'expert, questions posées);
• méthodes utilisées et schémas scientifiques généraux sur la base desquels le travail a été effectué;
• documents normatifs et autres sources;
• données obtenues lors de l'étude de l'objet;
• conclusions (ou raisons pour lesquelles une réponse définitive ne peut être donnée).

Exemples

Exemples d'opinions d'experts:

• destruction de la pièce suite à l'action d'une charge de flexion statique agissant simultanément;
• la rupture de l'assemblage s'est déroulée en deux temps: après une seule charge dynamique, une fissure s'est formée, qui a augmenté de 80 % sous l'effet des contraintes de fatigue; l'objet est divisé en parties sous l'action d'une charge de traction statique le long de la zone affaiblie par cette fissure;
• la destruction de la cuve s'est produite le long de la soudure, qui a été fragilisée par un défaut obtenu lors de la soudure (manque de pénétration de la racine de la couture), au moment du début de l'opération, l'objet n'avait plus la force nécessaire;
• la rupture de la structure a été instantanée, par rivetage, la raison en est l'impact d'une charge dynamique dont la valeur dépasse la résistance prévue dans la documentation de conception.

Des cas de pratique judiciaire,illustrant l'application de l'examen des métaux, on peut citer ce qui suit: un fragment de métal a été retrouvé dans le corps de l'assassiné. Il fallait établir auquel des 3 couteaux il faisait partie. L'analyse spectrale a montré que la composition du fragment coïncidait avec celle de l'un des couteaux. La microstructure de la pièce de métal différait de toutes les lames, mais lors de l'examen, il a été prouvé que la lame était affûtée sur une meuleuse électrique sans refroidissement, à la suite de quoi ces changements se sont produits.

Laboratoires

Un examen indépendant du métal peut être effectué par des laboratoires accrédités par l'État. Le certificat d'accréditation doit indiquer dans quel domaine d'activité l'autorisation a été obtenue pour mener des recherches, les méthodes d'essai et les documents réglementaires sur la base desquels elles sont effectuées, ainsi que le procès-verbal de la réunion de la commission d'accréditation.

Dans la région de Moscou, ces services sont fournis par Metall-Expertise, le Centre interrégional d'expertise et d'évaluation (ICEA), la Fédération des experts médico-légaux et d'autres organisations.