Определение состава металла лаборатория

Обновлено: 01.01.2025

Исследования материалов проводятся для определения их элементного состава, физико-механических параметров и основных свойств. Анализ металлов и сплавов имеет целью контроль сортности и показатели содержания добавок и примесей. Количественные и качественные характеристики их устанавливаются с использованием химических и иных методов. Широко применяются неразрушающие методы контроля, позволяющие сохранить целостность и функциональность образцов.

В каких случаях проводят анализ металла?

Физико-химические исследования металлов и сплавов осуществляются специализированными лабораториями с применением реактивов и оборудования. Анализы проводятся по заявкам заинтересованных лиц и организаций в случаях, когда необходимо установить:

Элементный, количественный и качественный состав.

Технологию изготовления образца.

Условия эксплуатации металлического изделия.

Анализы черных и цветных металлов (сплавов) могут быть направлены на определения одного показателя, свойства или характеристики, а могут иметь комплексный характер. По результатам исследований, которые проводятся в соответствии с действующими нормативами и регламентами, составляется заключение.

Методы анализа металла

Свойства различных материалов в значительной мере определяются их составов и зависит от наличия добавок и примесей. При проведении исследований металлов и сплавов применяются следующие методы:

Маркировочные. Осуществляются в соответствии с требованиями РД РТМ 26-362-80 и применяется для определения химсостава сталей (высоко- и низколегированных), чугунов, сварочных швов и наплавлений. Позволяет установить наличие легирующих и маркировочных элементов.

Экспрессные. Проводится согласно РД 153-34.1-17.467-2001 для оценки остаточно ресурса сварных швов в трубопроводах высокого давления, в том числе и в местах установки коллекторов паровых котлов.

Контрольные. Требования к методам анализа устанавливаются положениями ГОСТ 25086 -2011. Цель контрольных исследований состоит в определении элементного состава и основных химических свойств изучаемого металла или сплава.

Арбитражные. Технические анализы регламентируются положениями ГОСТ 1756-72 и используются для контроля технологических процессов производства сталей, чугуна и различных сплавов.

Маркировочные, экспрессные, контрольные или арбитражные методы анализа цветных или черных металлов (сплавов) выбираются в зависимости от целей проводимого исследования. В некоторых случаях они носят оценочный характер и направлены на определение отдельных свойств и характеристик.

Механические и лабораторные исследования металлов

Методы анализа материалов обычно разрабатываются научными учреждениями или производственными предприятиями и утверждаются нормативными документами. Исследования металлов и сплавов комплексные или по отдельным направлениям проводятся металловедческими или металлургическими лабораториями с соответствующей аккредитацией. В своей работе они используют следующие методики:

Спектральные. Существуют следующие разновидности: стилоскопирование, фотоэлектрический и атомарно-эмиссионных методов. Спектральные анализы металлов применяются для сталей, меди и сплавов (титановых, алюминиевых, медно-цинковых или магниевых), а также для бронз. Порядок проведения исследований устанавливается соответствующими ГОСТами.

Химические. Позволяют точно установить элементный состав металла, содержание углерода и мышьяк в чугунах и легированных сталях. Для химического анализа металлов особо чистых применяются различные методы концентрирования примесей ионным обменом, экстракцией или осаживанием.

Коррозийные. Оценка стойкости металлов и сплавов к агрессивным факторам среды проводится в соответствии с ГОСТ ISO 9223-2017.

Рентгенографические. Относятся к неразрушающим методам и обеспечивают сохранение образца. Наибольшее распространение получил рентгенофлуоресцентный анализ сталей, основанный на зависимости характеристик вторичного излучения от содержания элемента в контрольной пробе.

Металлографические. Микроструктурные и макроструктурные анализы сталей, чугунов и сплавов, в том числе и жаропрочных, проводится с использованием методов, установленных соответствующими стандартами. Цель – исследования структурообразования.

Металлургические. Комплекс исследований включает описания микроструктуры, измерения размерных характеристик, выявление неметаллических примесей и включений.

Ультразвуковые. Применяются для дефектоскопии изделий из черных и цветных металлов и сплавов, а также сварных соединений. Позволяют выявлять микроскопические трещины и нарушения структуры материалов.

Механические. Относятся к разрушающим методам контроля, в рамках комплексных исследований проводятся испытание образцов на удар, на твердость, на растяжение или на изгиб.

Фрактографические. Такие методы исследований позволяют проанализировать строение изломов в металлических изделиях, в том числе работающих в условиях высокого давления и термических воздействий.

Исследования микро- и макроскопической структуры, а также хим. анализ металла позволяют оценить его физико-механические характеристики и эксплуатационные качества. Выбор того или иного метода зависит от марки материала или сплава, а также параметров изделия или конструкционного узла.

Металловедческая экспертиза

Точная стоимость зависит от конкретного случая. Оставьте заявку или уточняйте по телефону.

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.

Вид экспертизы	Стоимость экспертизы
Экспертиза химического состава металлов и сплавов	от 9 000
Определение химического состава органических соединений	от 22 500
Определение химического состава неорганических соединений	от 18 000
Установление идентичности лакокрасочного покрытия в случае ДТП	от 18 000

Цена химической экспертизы указана с учетом налогов. Транспортные расходы оплачиваются отдельно.

Химический анализ состава металла и сплавов

ООО «НДТ-контроль» оказывает услуги по химическому анализу металла с выездом на ваш объект и стационарно в лаборатории. Мы являемся аккредитованной лабораторией и проводим экспресс-анализ хим состава металла с выдачей заключения в этот же день.

Химический анализ металла — это комплексное исследование состава и характеристик материала посредством стилоскопирования (спектрального анализа), направленное на выявление его преимуществ и недостатков. Мы производим химический анализ стали всех марок и других металлов.

МЕТОДИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

В рамках химического анализа мы исследуем:

химический состав металла или сплава;
определение концентрации и массы того или иного элемента в металле (C, Be, Mg, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Nb, Mo, Sn, Sb, W, Pb и др.);
качество металла;
соответствие металла техническим условиям и стандартам.

Спектральный анализатор ЛИС-1

Для проведения спектрального анализа металла мы используем лазерный анализатор металлов ЛИС-01. Это портативный стилоскоп, предназначеный для оперативного входного контроля металлопроката, а также спектрального анализа при лабораторных исследованиях, обеспечиващий высокую точность при определении состава химических элементов стали, цветных и черных металлов и сплавов. Стилоскоп ЛИС-01 позволяет измерять концентрацию углерода в высоко- и низколегированных сталях прямо на воздухе без использования аргона.

Особенности хим анализа стали и других металлов

Одной из основных задач аналитической химии, также применительно к анализу химического состава металла, является обеспечение точного, высокочувствительного избирательного результата исследования. Наиболее востребованными и эффективными становятся методы, способные обеспечить анализ микрообъектов (микрохимические исследования веществ), локальный анализ, неразрушающий анализ, дистанционную диагностику (в некотором отдалении от основного объекта), непрерывный анализ. Кроме того, существует необходимость установки вида химических компонентов, из которых формируется элемент в материале. Такое исследование называется фазовым анализом.

Статьи на тему химический анализ металла

Как определить химический состав сплавов, марку стали и содержание углерода
Оптический анализ
Проверка металла
Экспертиза металла
Стилоскопирование
Спектральный анализ
Марка стали и ее определение
Анализ металла
Экспертиза металла

Принцип действия качественного и количественного анализов химического состава металлов

Качественный анализ подразумевает комплекс химических, физических, физико-химических методов, позволяющих выявить и определить элементы, радикалы и соединения, входящие в состав исследуемого металла или сплава металлов. При качественном исследовании состава металла применяются простейшие химические реакции. Данные процессы, как правило, предполагают при воздействии на образец появление или исчезновение окрашивания, образование осадка или его растворение, выделение газа или прочих веществ. Посредством качественного анализа определяется тот или иной элемент в металле.

Количественный анализ представляет собой систему методов аналитической химии и направлен на определение количества (содержания) элементов (ионов), радикалов, функциональных групп, соединений или фаз в анализируемом материале. Путем количественного анализа осуществляется определение концентрации и массы того, или иного элемента в металле.

Качественный анализ наиболее часто проходит в виде стилоскопирования, визуального определения и идентификации того или иного элемента в составе по уровню интенсивности его свечения при воздействии. Особенностями, затрудняющими простоту и доступность такого метода, считаются высокие требования к подготовке операторов, невозможность установки примесей, субъективность результатов, негативное влияние на здоровье оператора при длительной работе на стилоскопе. Помимо этого, при стилоскопировании не удастся получить данные о содержании в металле таких элементов, как углерод, сера и фосфора. Поэтому, если требуется полная сортировка и исследование углеродистых и карбидосодержащих сталей, рекомендуется прибегнуть к другому способу анализа химического состава металлов и сплавов. Например, можно воспользоваться пробирным методом.

Сущность пробирного метода анализа состава сталей и сплавов заключается в физико-химических закономерностях и свойствах восстановления металлов, шлакообразовании и смачивании расплавленными веществами. Минусом такого способа считается подготовка к забору проб, которая занимает много времени, требует серьезной подготовки и предполагает значительные трудозатраты.

Элементный анализ состава металла и его сплавов

Анализ состава металла и его сплавов может осуществляться с помощью различных методов:

спектрального анализа;
эмиссионного химического анализа.

Анализ состава металла дает возможность определить:

марку металла или сплава;
элементы, которые входят в состав анализируемого металла;
вес или число составных частей, элементов в металле или сплаве;
точность состава сплава.

Преимущество первого метода заключается в возможности проанализировать многие элементы с высокой долей точности, а также в неразрушающем типе проведения анализа.

Особенность эмиссионного метода выражается в количественном определении легких элементов сплавов с основанием железа (анализ серы, фосфора и углерода в стали).

Чтобы лучше подобрать металлы для сплава, необходимы знания типов их строения и элементарного состава. С этой целью на современном производстве пользуется спектральным анализом металлов. Применяют его наряду с химическим анализом, чтобы определить химический состав металла по спектру, который излучается его атомами. Применение новейших приборов дает возможность решения в любых эксплуатационных условиях аналитических вопросов по анализу металлических сплавов.

В основе такого анализа лежит высокоточное исследование спектров состава изделий, он является количественным и качественным определением молекулярного состава на физико-химическом уровне. Определение присутствия в спектре характерных линий в испытуемом образце тех или других элементов является качественным анализом, а процесс измерения интенсивности линий испытуемых элементов — количественным анализом.

Спектральный анализ представлен классификацией нескольких типов с учетом того, какие поставлены цели:

молекулярный анализ;
атомный анализ;
эмиссионный анализ;
абсорбционный анализ.

Молекулярным анализом определяется молекулярный состав сплава с использованием для этого спектров поглощения и комбинирования рассеяния света. Атомным анализом определяется элементный состав и заключается в анализе ионных спектров поглощения и испускания. Известны также эмиссионный и абсорбционный анализы, у которых собственные принципы работы для точного определения состава сплава.

Это замечательное изобретение, ведь в большом разнообразии металлов каждому из них присуща индивидуальность химического состава. На сегодняшний день спектральный анализ самый эффективный, точный и информативный вид исследования элементного состава металла.

Оно очень важно для качественного определения свойств сырья, образцов готовой продукции и отходов. А значит, это способствует значительному усовершенствованию и модернизации производства предприятий. Предприятия, пользующиеся спектральным методом анализа, выпускают более качественную и безопасную продукцию.

У спектрального анализа имеются преимущества по сравнению с химическим анализом. Он обладает высокой чувствительностью и точностью, быстротой проведения, дешевизной.

Метод спектрального анализа при определении состава металлов был широко известным и распространенным в советские годы.

Сегодня изобретены многие разработки для быстрого и качественного проведения спектрального анализа металла. Используются приборы с зарядовой связью, новые источники возбуждения. Имеется спектрометры, которые проводят точные анализы черных и цветных металлов, анализируют готовые образцы продукции, что дает возможность с высокой точностью проводить анализы состава металлических улик в криминалистике и судебной экспертизе.

Химический анализ — это средство контроля химического состава металлов и сплавов. Он представлен качественным и количественным анализом. В задачу качественного анализа входит определение того, какими элементами представлен состав анализируемого металла или сплава. Количественным анализом определяется вес (количество) составных частей, или элементов данного металла или сплава. Химический анализ — важнейший методом испытания металлов. Отклонения от определенного химического состава на десятую и даже сотую долю процента некоторых элементов резко меняет свойства сплавов.

Исследования металлов проводятся технически компетентными и опытными специалистами. Они используют только аттестованные методы аналитического исследования согласно государственным стандартам и ТУ.

Сегодня испытания металлов проводят различными методами, с помощью которых определяются механические свойства.

Выделяются механические испытания. Деталям машин, механизмам и сооружениям определяют работу под нагрузками. Нагрузки на детали относятся к различным видам: одни детали нагружают силой, которая постоянно действует в одном направлении. Другие подвергают ударам. Третьи детали нагружают силой, которая с определенной частой меняет величину и направление. Некоторые детали машин нагружают при повышенных температурах, под действием коррозии таким детали создают сложные условия работы.

Наиболее распространенные испытания представлены статическим растяжением, динамическими испытаниями и испытаниями на твердость.

При статических испытаниях на испытуемый металл воздействует постоянная сила или силы, которые возрастают медленно; при динамических — испытуемый металл подвергаются воздействию удара или силы, который возрастает очень быстро.

Помимо этого, в ряде случаев проводят испытания металла, связанные с усталостью, ползучестью и износом, с помощью которых дается более глубокая картина представления о свойствах металлов.

Проверка химического состава металла — необходимая процедура гарантии качества изготавливаемых металлоконструкций. При эксплуатации зданий и сооружений из металлоконструкций должны учитываться свойства металла, присущие его составу, строго соответствовать свойствам металла, которые предусмотрены конструктивными расчетами и проектной документацией.

Анализ состава металла нередко помогает определить вину пострадавшего или доказать его невиновность, определить причины обрушившейся крыши или причину автомобильной аварии. И если у вас возникли вопросы, связанные с анализом состава металла, или необходимость квалифицированной консультации, обращайтесь в НП «Федерация Судебных Экспертов», где вы сможете получить необходимую помощь и ответы на возникшие вопросы.

Стоимость экспертизы

Анализ металлов и сплавов:

Качественный и количественный анализ металлов и неметаллов в сплавах, установление марки сталей и сплавов. – от 38 000
Исследование образцов на присутствие драг. металлов.

Анализ:

Чугун легированный (всех марок)
Стали
Стали легированные – высоколегированные
Сплавы жаропрочные (на никелевой основе)
Сплавы и порошки жаропрочные, коррозионно-стойкие, прецизионные на основе никеля
Методы определения титана, меди
Железные порошки

(все испытания производятся по нормированным ГОСТам)

Механические испытания металлов и их сплавов — по следующим параметрам: – от 18 000

Твердость
прочность на растяжение
относительное удлинение
предел текучести.

Металлографический анализ металлов и сплавов: – от 16 000

Читайте также: