Металловедческая экспертиза
Объектами металловедческой экспертизы могут являться практически любые изделия из металлических материалов – сталей, чугунов и цветных металлов, в том числе драгоценных и редкоземельных. Целями проведения металловедческой экспертизы является определение химического состава металла, его механических свойств, микро- и макроструктуры. Результаты исследования данных параметров позволяют установить причины разрушения металлических изделий, причины коррозионных повреждений, а также сделать выводы о соответствии или несоответствии фактических свойств материала свойствам, регламентированным ГОСТами, что как раз является необходимым в большинстве случаев проведения судебной экспертизы металлических изделий.
Наиболее распространенными объектами судебной металловедческой экспертизы являются детали промышленного оборудования, элементы энергетического оборудования (котлы, теплообменники), автомобильные запчасти, металлические конструкции зданий и сооружений, металлопрокат, металлические изделия общепромышленного и бытового назначения.
Металловедческая экспертиза содержит в себе три основных направления: определение химического состава металла, определение его механических свойств и металлографическое исследование структуры металла. Данные направления отличаются друг от друга, прежде всего, методиками исследования и видами лабораторных испытаний, рассмотрим каждое из них в отдельности.
1. Определение химического состава металла
Определение химического состава металла необходимо для установления марки предоставленного на исследование материала. От марки зависят фактические свойства сталей, чугунов и сплавов цветных металлов, предъявляемые к ним нормативные требования и методики испытаний. Говоря об исследовании по установлению фактической марки стали или сплава следует обратить внимание, что определение марки само по себе не дает ответа на вопрос о причинах разрушения или деформации металлического изделия, что является необходимым в 90% случаев проведения судебной металловедческой экспертизы. Само по себе определение марки стали или сплава без других дополнительных исследований (о них пойдет речь далее) может потребоваться только в случае сомнения покупателя металлопродукции в том, что он приобретает металлопродукцию именно из того материала, который заявлен в сертификате качества или который предусмотрен условиями договора поставки. Во всех других случаях результаты определения химического состава марки стали, чугуна или сплава являются только начальными данными, исходя из которых, эксперты определяют какими именно методами и какие именно исследования должны быть проведены дополнительно. Сделать полноценный вывод о причинах разрушения, деформации или быстрого износа металлического изделия (детали) возможно только проведя исследование по определению механических свойств и металлографическое исследование макро- и микроструктуры металла.
Другим распространенным обывательским заблуждением является то, что техническую металловедческую экспертизу причисляют к классу химических экспертиз. В действительности техническое металловедение не имеет ничего общего с химической экспертизой и химией вообще. Материаловедение является технической прикладной наукой изучаемой на инженерных машиностроительных, станкостроительных и т. п. специальностях. В судебной практике металловедческая экспертиза проводится экспертами инженерных специальностей зачастую в рамках инженерно-технологической экспертизы. Единственное, что объединяет химию как науку и металловедческую экспертизу — это общий корень в словосочетании «химический состав металла».
В судебной экспертизе для определения химического состава металла на сегодняшний день применяются спектроскопические методы исследования. Основными, наиболее часто используемыми, в судебной экспертизе являются метод рентгенофлуоресцентного анализа и атомно-эмиссионная спектроскопия. Не вдаваясь в особенности технической реализации того и другого метода можно сказать, что метод атомно-эмиссионной спектроскопии является более точным и более универсальным, что является значимым при исследовании объектов судебной экспертизы. Данный метод представляет собой возбуждение атомов элементов материала, разложение излучения атомов элементов в спектр и измерении сигналов, пропорциональных интенсивности спектральных линий, с последующим определением массовых долей элементов с помощью градуировочной характеристики. Эксперты АНО центр технических экспертиз используют в работе метод атомно-эмиссионного анализа, что позволяет добиться точности определения химического состава металла до одной тысячной процента.
2. Определение механических свойств металлов
Основными механическими свойствами металлов являются: твердость, предел текучести, предел прочности, относительное удлинение, ударная вязкость, выносливость при усталостном нагружении.
Твердость наиболее важна для изделий, работающих при трении и высоких контактных напряжениях, предел прочности и предел текучести являются характеристиками, непосредственно отражающими прочность металла, относительное удлинение является характеристикой пластичности материала, показатели ударной вязкости особенно важны для изделий, работающих при отрицательных температурах или высоких динамических нагрузках, предел выносливости характеризует сопротивление металла процессу усталостного разрушения при циклических повторяющихся нагрузках.
Каждая из данных характеристик важна для определенного рода металлических изделий. Например, колесные пары железнодорожного транспорта подвержены усталостному разрушению, поэтому для металлов, используемых при производстве колесных пар, наиболее важны циклические испытания на усталость. Для металлорежущего инструмента в особенности важны прочность и твердость недостаточная твердость резцов и фрез будет приводить к быстрому их износу. То есть для каждого металлического изделия или детали характерны определенные механические свойства, которые определяют надежность при функционировании. Соответственно исходя из функционального назначения детали, характера нагрузок, которым она подвергается при использовании, и вида разрушения эксперты делают вывод о необходимости проведения тех или иных исследований и по результатам исследования определяют причины, которые привели к повышенному износу, разрушению, деформации и т. п. неприятным последствия для изделия из металла или сплава. Механические свойства металлов определяются на специализированном оборудовании и специально обработанных образцах металла в соответствии со стандартизованными методиками.
3. Металлография.
Металлография — это наука о структуре металла и влиянии структуры на их физические свойства. Главной задачей металлографического исследования при проведении судебной металловедческой экспертизы является определение типа микроструктуры и выявление в металле различного рода дефектов микроструктуры таких как: пористость, неоднородность, неметаллические включения, усадочные раковины и т. д. Данные дефекты существенно снижают прочность металлических изделий и могут являться причиной их разрушения. Для сталей определенных видов характерны определенные эталонные структуры, регламентированные стандартами, поэтому металлографическому исследованию всегда предшествует определение химического состава металла, поскольку микроструктура металла определяется его химическим составом и проведенный термической обработкой. Проводятся металловедческие исследования на микрошлифах металла — специально подготовленных фрагментах металлического изделия, вырезанных из соответствующего места в изделии и прошедших шлифовку, полировку и травление.
Металлографическими методами также проводится исследование сварных швов, при этом выявляются такие дефекты как: непровары, свищи, шлаковые включения и т. п.
Следует обратить особое внимание на то, что производство металловедческой экспертизы в целом и каждое из описанных выше исследований в частности должны проводиться в аттестованной лаборатории, в противном случае результаты исследования будут являться недействительными суде.
Эксперты АНО «Центр технических экспертиз» готовы провести все виды описанных выше исследований, определить причины повреждения деталей машин и механизмов, металлоконструкций зданий, трубопроводов и других металлических изделий. При этом, все исследования будут проведены в соответствии с стандартизированным методиками на высокотехнологичном современном оборудовании.
