Что такое идентификация металлов? - Тесты и советы по идентификации

Распространенные методы идентификации металлов

Способность идентифицировать металл является ценным навыком для многих операций, таких как сварка, механическая обработка, резка и изготовление.

Для идентификации куска металла можно использовать ряд методов полевой идентификации. Некоторыми распространенными методами являются внешний вид поверхности, искровой тест, тест на стружку, магнитный тест и иногда тест на твердость. Иногда металл можно определить просто по внешнему виду.

Металлисты используют различные методы, от традиционных до современных, для идентификации металлолома и листового металла, поступающего в цех. В этом посте мы рассмотрим некоторые известные традиционные и современные методы идентификации металлов, а также плюсы и минусы их использования.

Традиционный метод тестирования

Некоторыми популярными традиционными методами испытаний являются внешний вид, искра, твердость по Роквеллу и твердость по Бринеллю. Как правило, преимущество этих тестов заключается в их экономической эффективности, а к недостаткам относятся сильная зависимость от опыта персонала и методы, которые могут повредить образцы.

1. Проверка внешнего вида

Проверка внешнего вида не всегда дает достаточную информацию, но может дать достаточно информации для классификации металла. Этот тест учитывает цвет металла и наличие или отсутствие следов механической обработки на поверхности металла.

2. Искровой тест

Искровой тест проводится путем касания куском металла высокоскоростной переносной или стационарной шлифовальной машины с давлением, достаточным для создания искры струи. Опытный слесарь визуально осматривает поток искры, чтобы идентифицировать металлы, и рассматривает длину, цвет и форму потока искры, прежде чем идентифицировать металл.

При использовании этой визуальной методики проверки искры мы рекомендуем доверить эту проверку опытным техникам.

3. Тест Роквелла

Для проведения этого испытания необходима машина для определения твердости по Роквеллу. Суть этого метода заключается в измерении глубины отпечатка, сделанного конусообразным наконечником в испытательной машине.

Этот специальный тест ограничен, поскольку он показывает только одно из многих свойств металла — твердость металла. Мягкие металлы будут иметь более глубокие вмятины, а твердые - более легкие.

4. Испытание на твердость по Бринеллю

Тест на твердость по Бринеллю похож на тест Роквелла, поскольку они оба оценивают металлический отпечаток, оставленный предполагаемым объектом. Тест на твердость по Бринеллю отличается тем, что измеряет площадь отпечатка.

Закаленный шарик прижимается к металлической поверхности под нагрузкой в ​​3000 кг, чтобы создать отпечаток. Затем площадь вдавливания измеряется и ей присваивается число твердости. Большая вдавленная область указывает на более мягкий металл, что означает более низкий показатель твердости.

Современные методы испытаний металлов

Современные методы испытаний металлов больше не полагаются только на глаз или личный опыт. Они включают в себя технологии, повышающие скорость обработки и обеспечивающие точность при одновременной защите образцов.

Один из популярных методов называется положительной идентификацией металлов (PMI), в котором используются рентгеновская флуоресценция (XRF) и оптическая эмиссионная спектрометрия (OES). PMI - это анализ металлического сплава для установления его состава и идентификации марки сплава путем считывания количества в процентах его элементов. Анализаторы PMI обеспечивают детальный элементный анализ материалов для различных целей, от промышленных до исследовательских.

И XRF, и OES широко используются в промышленности, потому что они дают точные результаты в течение нескольких секунд после тестирования. Как описано ниже, в методах есть небольшие различия.

1. Оптическая эмиссионная спектрометрия

Оптическая эмиссионная спектрометрия (ОЭС) проста в использовании, быстра и может определить точный количественный распад твердых материалов. OES, также известная как атомно-эмиссионная спектрометрия, использует интенсивность света, излучаемого на определенной длине волны, для определения элементного состава образца. Как и отпечатки пальцев, испускание лучей и света уникальны для металлов.

Анализ дается в процентном соотношении. Анализ OES универсален и может использоваться в стационарных, портативных или мобильных средах. Сочетание скорости, универсальности и простоты использования этого метода делает его идеальным испытанием для сплавов.

2. Рентгеновская флуоресценция

Рентгеновская флуоресценция (XRF) является высокоточной и точной мерой элементного состава материалов. Спектрометры XRF возбуждают образец рентгеновскими лучами высокой энергии, заставляя образец излучать определенные характерные лучи, которые считываются спектрометром XRF.

Требуется ручной XRF-пушка, но процесс может происходить за доли секунды. Металлы с высоким процентным содержанием могут считываться в течение нескольких секунд, в то время как металлы с содержанием частиц на миллион могут занимать до нескольких минут. Тем не менее, вы не можете найти более быстрое чтение.

3. Рентгеновская дифракция 

Рентгеновская дифракция (XRD) используется для определения информации о химическом составе металлов. XRD можно использовать рука об руку с XRF, поскольку XRD продвигает тестирование на один шаг вперед, чтобы дать дополнительный контекст.

Процесс идентифицирует присутствующие кристаллические фазы и сравнивает их с базой данных заархивированных фаз. Элементы анализируют в виде измельченного порошка.

XRD помогает оценивать минералы, полимеры, коррозионно-активные вещества, а также другие различные неизвестные материалы. Этот метод может быть полезен для идентификации и количественной оценки фаз, а также для анализа текстуры.

В отличие от традиционных методов, требующих многолетнего обучения, металлургов, вооруженных спектрометрами PMI, можно обучить и приступить к работе за считанные минуты.

Новые и бывшие в употреблении анализаторы металлов, использующие эту технологию, можно найти в нашем онлайн-каталоге анализаторов металлов.

4. Спектрометр лазерного пробоя (Libs)

Спектрометр лазерного пробоя (LIBS) представляет собой разновидность атомно-эмиссионной спектрометрии, но в нем для возбуждения образца используется высокоэнергетический лазерный импульс. Этот метод также считается неразрушающим для образцов и популярен при анализе металлолома.

Визуальная идентификация распространенных металлов

Черные или цветные?

Черный означает, что металл содержит железо, что в большинстве случаев делает его магнитным, а цветной означает, что в нем нет железа. Примером черного металла является мягкая сталь, также известная как низкоуглеродистая сталь. Примером цветного металла является медь или алюминий. Всегда полезно принести магнит на свалку.

Алюминий

Алюминий представляет собой блестящий серый металл и имеет прозрачный оксид, который образуется при контакте с воздухом. Возможно, это не самый лучший показатель для его идентификации, но температура плавления алюминия составляет 658°C (1217°F). Кроме того, алюминий не дает искр. Плотность алюминия составляет 2,70 г/см3, это хороший способ определить его, потому что вы можете найти плотность материала по формуле плотность =масса ÷ объем. Как я уже говорил, алюминий — цветной металл.

Бронзовый

Большая часть бронзы представляет собой сплав меди и олова, но на самом деле в архитектурной бронзе содержится небольшое количество свинца. Бронза имеет темно-медный цвет и со временем окисляется в зеленый цвет. температура плавления бронзы составляет 850-1000°C (1562-1832°F) в зависимости от того, сколько в ней каждого металла. Бронза цветная. Поскольку бронза - это сплав, плотность которого варьируется. Бронза вибрирует, как колокольчик при ударе.

Латунь

Латунь — еще один медный сплав, но вместо олова в нем цинк. Латунь имеет цвет желтого золота. Температура плавления латуни составляет 900-940°C (1652-1724°F) в зависимости от того, сколько каждого металла они использовали. Латунь цветная. Поскольку латунь представляет собой сплав, ее плотность варьируется. Если ударная латунь вибрирует, как колокольчик, это можно использовать, чтобы определить, является ли что-то латунным, а не золотым.

Хром

Хром имеет очень блестящий серебристый цвет и со временем образует прозрачный оксид. Температура плавления хрома составляет 1615°C (3034°F). Вещи редко делают из чистого хрома, но многие вещи покрывают им, чтобы они блестели и не ржавели. Плотность хрома 7,2 г/см3. Хром цветной.

Медь

Медь превращается во многие сплавы, такие как латунь и бронза. Медь имеет светло-красный цвет и со временем окисляется в зеленый цвет. Медь цветная. Температура плавления меди составляет 1083°C (1981°F). Плотность меди 8,94 г/см3. Медь, как и латунь, при ударе вибрирует, как колокольчик.

Золотой

Золото имеет блестящий желтый цвет и не имеет оксида. Температура плавления золота составляет 1064,18°C (1947,52°F). Золото очень мягкое и очень тяжелое. Золото обладает высокой электропроводностью (через него может проходить больше электричества), а это значит, что разъемы на многих шнурах имеют позолоту. Плотность золота 19,30 г/см^3. Золото цветное. Золото — это «драгоценный» металл, а это означает, что он очень дорогой и используется в монетах и ​​украшениях.

Железо

Железо двухвалентное (наконец-то!) и магнитное. Железо в неполированном виде имеет тускло-серый цвет, а его ржавчина имеет красноватый цвет. Железо также используется во многих сплавах, таких как сталь. Температура плавления железа составляет 1530°C (2786°F). Плотность железа 7,87 г/см3.

Лид

Свинец имеет тусклый серый цвет в неполированном виде, но более блестящий в полированном виде. Свинец имеет относительно низкую температуру плавления, 327°C (621°F). Свинец цветной. Поводки очень тяжелые; их плотность составляет 10,6 г/см3.

Магний

Магний имеет серый цвет и образует оксид, который делает цвет тусклым. Температура плавления магния составляет 650°C (1202°F). Магний чрезвычайно легко воспламеняется в виде порошка или тонких полосок. Магний горит очень ярко, и его очень трудно потушить, потому что он настолько горячий, что если на него бросить воду, он разделится на водород и кислород, два легковоспламеняющихся газа.

Магний также может гореть без доступа кислорода, что делает его еще более трудным для тушения. Магний очень легкий с плотностью 1,738 г/см^3. Поскольку магний очень легкий, его используют в блоках двигателей автомобилей, а поскольку он так ярко горит, его используют в зажигательных снарядах (для сжигания вещей) и фейерверках.

Мягкая сталь

Мягкая сталь имеет цвет от черного до темно-серого неполированного и полированного до серебристого цвета. Мягкая сталь имеет тот же красный оксид ржавчины, что и железо. Мягкая сталь также является черной и магнитной. Другое название мягкой стали – низкоуглеродистая сталь.

Мягкая сталь дает желтые искры при шлифовке. Плотность мягких сталей составляет около 7,86 г/см3, но она варьируется, так как это сплав железа и углерода (низкоуглеродистая сталь). Температура плавления низкоуглеродистой стали составляет 1350–1530°C (2462–2786°F).

Никель

Никель имеет блестящий серебристый цвет в полированном виде и темнее в неполированном виде. Никель — один из немногих металлов, который не является магнитным сплавом железа (никелевые монеты США за 5 центов не обладают магнитными свойствами, поскольку сделаны из медно-никелевого сплава). Температура плавления никеля составляет 1452°C (2645°F). Плотность никеля 8,902 г/см3.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь имеет блестящий серебристый цвет и не образует оксида. Хром (этап 5) смешивается со сталью, когда он затвердевает, хром оставляет слой своего оксида на поверхности стали, он слишком тонкий, чтобы его можно было увидеть, поэтому цвет стали просвечивает.

Температура плавления нержавеющих сталей составляет 1400–1450 °C (2552–2642 °F). Плотность нержавеющей стали варьируется, потому что это сплав. В зависимости от сплава некоторые нержавеющие стали являются магнитными, но все они ферромагнитные.

Олово

Олово имеет серебристо-серый цвет (как и большинство металлов) в полированном виде и темнее в неполированном виде. Олово имеет сравнительно низкую температуру плавления 231°C (449°F). Плотность банок 7,365 г/см3. Олово цветное

Титан

Титан представляет собой серебристо-серый металл в неполированном виде и более темный в неполированном виде. Титан испускает яркие белые искры при шлифовке. Титан цветной. Температура плавления титана составляет 1795°C (3263°F). Плотность титана 4,506 г/см3.

Серебряный

Серебро имеет блестящий серый цвет даже до полировки, но со временем на нем образуется черная пленка, и его необходимо полировать. Температура плавления серебра составляет 961,78°C (1763,2°F). Серебро имеет самую высокую электропроводность (через него может пройти больше электричества), чем любой другой металл.

Плотность серебра составляет 10,49 г/см^3. Серебро цветное. Серебро — это «драгоценный» металл, что означает, что он дорогой и используется в монетах и ​​украшениях.

Цинк

Цинк естественно тускло-серый, и его очень трудно полировать. У цинка есть оксид, который отслаивается, унося часть цинка, поэтому другие вещи покрываются им, поэтому цинк «ржавеет» вместо основного металла, это называется гальванизацией.

Из-за своей дешевизны цинк является основным металлом в копейках США. Температура плавления цинка составляет 419°C (786°F). Цинк цветной. Плотность цинка 7,14 г/см3.