Идентификация металлов: основные тесты и советы для точного распознавания

Общие методы идентификации металлов

Способность идентифицировать металл — ценный навык для многих операций: сварка, механическая обработка, резка, футеровка.

Ряд полевых методов идентификации можно использовать для определения куска металла. Некоторые общие методы: внешний вид, искровой тест, тест стружкой, магнитный тест и иногда тест на твердость. Иногда можно идентифицировать металл просто по внешнему виду.

Металлообработчики используют различные методы, от традиционных до современных, для идентификации лома и листов металла, поступающих в цех. В этом посте мы рассмотрим некоторые известные традиционные и современные методы идентификации металлов, а также их плюсы и минусы.

Традиционные методы тестирования

Некоторые популярные традиционные методы: внешний вид, искры, твердость по Роквеллу и Бринеллю. Общее преимущество — стоимость-эффективность, недостатки — сильная зависимость от опыта персонала и методы, которые могут повредить образцы.

1. Тест внешнего вида

Тест внешнего вида не всегда дает достаточно информации, но может дать достаточно для классификации металла. Этот тест учитывает цвет металла и наличие следов механической обработки или их отсутствие на поверхностях металла.

2. Искровой тест

Искровой тест проводится путем прикосновения куска металла к высокоскоростному портативному или стационарному шлифовальному кругу с достаточным давлением для создания потока искр. Опытный металлообработчик визуально инспектирует поток искр для идентификации металлов и учитывает длину, цвет и форму потока искр перед идентификацией.

При использовании этой визуальной техники искрового тестирования рекомендуем резервировать этот тест для опытных техников.

3. Тест Роквелла

Нужен станок для тестирования твердости по Роквеллу. Суть метода — измерить глубину вдавления, сделанного конусным наконечником в тестовой машине.

Этот конкретный тест ограничен, так как раскрывает только одно из многих свойств металла — твердость. Мягкие металлы будут иметь более глубокие вдавления, а твердые — более легкие следы.

4. Тест твердости Бринелля

Тест твердости Бринелля похож на Роквелл, так как оба оценивают следы металла от предназначенного объекта. Тест Бринелля отличается тем, что измеряет площадь вдавления.

Закаленный шар вдавливается в поверхность металла под нагрузкой 3000 кг для создания вдавления. Площадь вдавления затем измеряется и присваивается номер твердости. Большая площадь вдавления указывает на более мягкий металл, что означает более низкий номер твердости.

Современные методы тестирования металлов

Больше не полагаясь только на глаз или личный опыт, современные методы тестирования металлов включают технологии для повышения скорости обработки и точности результатов при защите образцов.

Одна популярная техника называется Позитивная идентификация металла (PMI), использующая рентгенофлуоресценцию (XRF) и оптическую эмиссионную спектрометрию (OES). PMI — анализ металлического сплава для установления его состава и идентификации марки сплава путем чтения количественных процентов его элементов. PMI-анализаторы предоставляют детальный элементный анализ материалов для использования от промышленности до исследований.

Обе техники XRF и OES широко используются в промышленности, потому что дают точные результаты за секунды тестирования. Есть незначительные различия в техниках, как объяснено ниже.

1. Оптическая эмиссионная спектрометрия

Оптическая эмиссионная спектрометрия (OES) проста в использовании, быстра и может определить точный количественный состав твердых материалов. OES, также известная как Атомная эмиссионная спектрометрия, использует интенсивность излученного света на определенной длине волны для определения элементного состава образца. Как отпечатки пальцев, излучение лучей и света уникально для типов металлов.

Анализ дается в виде процентного распределения. OES-анализ универсален и может использоваться в стационарных, портативных или мобильных средах. Сочетание скорости, универсальности и простоты использования делает этот метод идеальным тестом для сплавов.

2. Рентгенофлуоресценция

Рентгенофлуоресценция (XRF) — высокоточная и точная мера элементного состава материалов. XRF-спектрометры возбуждают образец высокоэнергетичными рентгеновскими лучами, заставляя образец излучать определенные характерные лучи, которые считываются XRF-спектрометром.

Требуется портативный XRF-пистолет, но процесс может происходить за доли секунды. Металлы с высокими процентными уровнями могут читаться несколько секунд, а металлы с уровнями ppm (частей на миллион) — до нескольких минут. Все равно, быстрее не найдешь.

3. Рентгеновская дифракция

Рентгеновская дифракция (XRD) используется для идентификации информации о химическом составе металлов. XRD можно использовать рука об руку с XRF, так как XRD уводит тестирование на шаг дальше для добавления контекста.

Процесс идентифицирует кристаллические фазы, присутствующие в образце, и сравнивает их с базой данных архивированных фаз. Элементы анализируются в виде помолотой порошковой формы.

XRD помогает оценивать минералы, полимеры, продукты коррозии и другие неизвестные материалы. Этот метод может быть полезен для идентификации и квантования фаз, а также для текстурального анализа.

В отличие от традиционных методов, где требуются годы обучения, металлообработчики, вооруженные PMI-спектрометрами, могут быть обучены и начать работать над заданиями за минуты.

Для новых и б/у металлоанализаторов, использующих эту технологию, проверьте наш онлайн-каталог металлоанализаторов.

4. Лазерная искровая пробная спектрометрия (LIBS)

Лазерная искровая пробная спектрометрия (LIBS) — форма Атомной эмиссионной спектрометрии, но использует высокоэнергетический лазерный импульс для возбуждения образца. Эта техника также считается неразрушающей для образцов и популярна в анализе металлолома.

Визуальная идентификация распространенных металлов

Ферристый или неметалл?

Ферристый означает, что металл содержит железо, что в большинстве случаев делает его магнитным, а неметалл (неферристый) — не содержит железа. Пример ферристого металла — мягкая сталь, также известная как низкоуглеродистая сталь. Пример неметалла — медь или алюминий. Всегда хорошая идея брать магнит на металлолом.

Алюминий

Алюминий — блестящий серый металл с прозрачным оксидом, образующимся на контакте с воздухом. Это может быть не лучшим для идентификации, но точка плавления алюминия 658 °C (1217 °F). Также алюминий не дает искр. Плотность алюминия 2,70 г/см³ — хороший способ идентификации, так как плотность = масса ÷ объем. Алюминий неметалл (неферристый).

Бронза

Большинство бронзы — сплав меди и олова, но архитектурная бронза имеет небольшое количество свинца. Бронза имеет темную медно-красную окраску и со временем покрывается зеленым оксидом. Температура плавления бронзы 850–1000 °C (1562–1832 °F) в зависимости от пропорций. Бронза неметалл. Плотность варьируется, так как сплав. Бронза вибрирует как колокол при ударе.

Латунь

Латунь — другой медный сплав, но с цинком вместо олова. Латунь имеет желто-золотой цвет. Температура плавления латуни 900–940 °C (1652–1724 °F) в зависимости от пропорций. Латунь неметалл. Плотность варьируется. Если ударить латунь, она вибрирует как колокол, это можно использовать для отличия от золота.

Хром

Хром — очень блестящий серебристый цвет и образует прозрачный оксид со временем. Температура плавления хрома 1615 °C (3034 °F). Редко вещи делают из чистого хрома, но много вещей покрывают им для блеска и защиты от ржавления. Плотность хрома 7,2 г/см³. Хром неметалл.

Медь

Медь делают во многих сплавах вроде латуни и бронзы. Медь светло-красного цвета и со временем покрывается зеленым оксидом. Медь неметалл. Температура плавления меди 1083 °C (1981 °F). Плотность меди 8,94 г/см³. Медь, как латунь, также вибрирует как колокол при ударе.

Золото

Золото — блестящий желтый цвет и не имеет оксида. Температура плавления золота 1064,18 °C (1947,52 °F). Золото очень мягкое и очень тяжелое. Золото имеет высокую электрическую проводимость (больше электричества может проходить), поэтому контакты многих проводов имеют золотое покрытие. Плотность золота 19,30 г/см³. Золото неметалл. Золото — «благородный» металл, то есть очень дорогое, используется в монетах и ювелирных изделиях.

Железо

Железо — ферристое (наконец!) и магнитное. Железо тускло-серое в нешлифованном виде, его ржавчина красноватого цвета. Железо также используется во многих сплавах вроде стали. Температура плавления железа 1530 °C (2786 °F). Плотность железа 7,87 г/см³.

Свинец

Свинец — тускло-серый в нешлифованном виде, но блестящий при шлифовке. У свинца относительно низкая температура плавления 327 °C (621 °F). Свинец неметалл. Свинец очень тяжелый; плотность 10,6 г/см³.

Магний

Магний имеет серый цвет и развивает оксид, тускняющий цвет. Температура плавления магния 650 °C (1202 °F). Магний экстремально легковоспламеняем в порошке или тонких полосках. Магний горит очень ярко и очень трудно погасить, потому что так горяч, что если бросить воду, он разделяет её на водород и кислород, два очень легковоспламеняющихся газа.

Магний может гореть без кислорода, делая его еще труднее погасить. Магний очень легкий с плотностью 1,738 г/см³. Потому что магний так легок, его используют в блоках цилиндров автомобилей, а потому что горит так ярко — в зажигательном оружии (для сжигания) и фейерверках.

Мягкая сталь

Мягкая сталь — черная до темно-серой в нешлифованном виде и серебристая при шлифовке. Мягкая сталь имеет тот же красный ржавочный оксид, что и железо. Мягкая сталь также ферристая и магнитная. Другое название — низкоуглеродистая сталь.

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

Никель

Никель — блестящий серебристый при шлифовке и темнее в нешлифованном. Никель — один из немногих металлов, не являющихся железным сплавом, который магнитен (5-центовые никели США не магнитны, потому что сделаны из медне-никелевого сплава). Температура плавления никеля 1452 °C (2645 °F). Плотность никеля 8,902 г/см³.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь — блестящий серебристый цвет и не образует оксид. Хром (пункт выше) смешивается в сталь, когда она закаляется, хром оставляет покрытие своего оксида поверх стали, это слишком тонко для визуального обнаружения, поэтому виден цвет стали.

Температура плавления нержавейки 1400–1450 °C (2552–2642 °F). Плотность нержавейки варьируется, так как сплав. В зависимости от сплава некоторые нержавейки магнитны, но все ферристые.

Олово

Олово — серебристо-серое в цвете (как большинство металлов) при шлифовке и темнее в нешлифованном. У олова сравнительно низкая температура плавления 231 °C (449 °F). Плотность олова 7,365 г/см³. Олово неметалл.

Титан

Титан — серебристо-серый металл в нешлифованном виде и темнее в нешлифованном (дубликат фразы в оригинале, исправлено: полированном — темнее в нешлифованном). Титан дает ярко-белые искры при шлифовке. Титан неметалл. Температура плавления титана 1795 °C (3263 °F). Плотность титана 4,506 г/см³.

Серебро

Серебро — блестящее серое даже до шлифовки, но со временем развивает черную пленку и требует полировки. Температура плавления серебра 961,78 °C (1763,2 °F). Серебро имеет высшую электрическую проводимость (больше электричества может проходить) среди всех металлов.

Плотность серебра 10,49 г/см³. Серебро неметалл. Серебро — «благородный» металл, то есть дорогое, используется в монетах и ювелирке.

Цинк

Цинк по природе тускло-серый и очень трудно полировать. У цинка оксид, который шелушится, унося частицу цинка, поэтому другие вещи покрывают им, чтобы цинк «ржавел» вместо базового металла — это называется оцинковкой.

Из-за низкой стоимости цинк — основной металл в американских центах. Температура плавления цинка 419 °C (786 °F). Цинк неметалл. Плотность цинка 7,14 г/см³.