Come identificare un Metallo sconosciuto
Iniziate esaminando le marcature e la storia del componente, quindi combinate la risposta magnetica, la densità misurata e l'aspetto superficiale per restringere il campo dei possibili candidati. Questi controlli possono suggerire una famiglia di metalli, ma non possono stabilire con certezza una lega specifica o una determinata condizione di trattamento termico. Quando la decisione dipende dal grado del materiale, utilizzate un'identificazione positiva del materiale (PMI) o test di laboratorio che misurino gli elementi e le proprietà che lo definiscono.
Decidi cosa devi identificare
Separare i rottami simili all'alluminio da quelli simili all'acciaio è un'operazione diversa dal confermare la natura di una lamiera 6061-T6 o di un acciaio inossidabile a basso tenore di carbonio. Prima di eseguire i test, è necessario annotare la decisione: selezione preliminare, lavorazione, saldatura, accettazione da parte del fornitore o rimessa in servizio. Quanto più la decisione dipende da una composizione o condizione specifica, tanto meno utile diventa una valutazione visiva.
Mettete da parte un componente di produzione non verificato, assegnategli un ID e fotografatene le marcature. Controllate il disegno, la ricevuta d'acquisto, il numero di lotto e la distinta base per individuare un collegamento affidabile con quel pezzo o lotto. Ispezionatene anche la struttura: un rivestimento, un inserto in acciaio, una sezione cava o una placcatura possono far sì che la superficie esterna si comporti in modo diverso rispetto al materiale di base.
La norma ASTM E1476, nel suo ambito di applicazione e nelle sue linee guida, distingue i metodi che misurano la composizione da quelli che rispondono indirettamente alle proprietà del materiale. Selezionare il metodo più adatto a risolvere il problema di identificazione specifico.
Eseguire un'ispezione prima di generare polvere o scintille. Non smerigliare, forare, riscaldare o sottoporre a test chimici un rivestimento non identificato, un oggetto sigillato o un metallo potenzialmente reattivo senza un'adeguata valutazione e procedura. Conservare le parti critiche o di valore fino a quando non venga concordato un metodo di campionamento consentito. Le polveri metalliche possono comportarsi in modo molto diverso da un componente solido; l' indagine del CSB sulle polveri di titanio documenta l'importanza pratica di tale distinzione.
Se un oggetto reca un'avvertenza sulle radiazioni o dà motivo di sospettare una fonte radioattiva, interrompere immediatamente la manipolazione e contattare il responsabile della sicurezza del sito e l'autorità competente in materia di radiazioni. Le linee guida dell'EPA per i rifiuti sospettati di essere radioattivi spiegano la procedura da seguire.
Leggete la risposta magnetica e il colore come indizi.
Utilizzate lo stesso magnete e confrontate diverse posizioni: superfici piane, curve, bordi ed eventuali inserti. Annotate dove cambia l'intensità dell'attrazione. Quindi verificate se il colore visibile corrisponde al metallo nudo, a un rivestimento o alla corrosione.
Una calamita non identifica l'"acciaio dolce".
Una forte attrazione è comune nell'acciaio al carbonio, nella ghisa e negli acciai inossidabili ferritici, martensitici o duplex. Anche il nichel e il cobalto possono essere attratti da un magnete. Un risultato magnetico, pertanto, identifica un componente magnetico, non una specifica qualità commerciale. Si veda la discussione sulla selezione magnetica della BSSA.
L'assenza di un'attrazione evidente non esclude l'acciaio. L'acciaio inossidabile austenitico ricotto può mostrare una scarsa attrazione; la lavorazione a freddo può formare martensite magnetica, creando attrazione attorno alle curve o alle aree lavorate. La BSSA spiega questo cambiamento nella risposta magnetica . Anche i rivestimenti, lo spessore del pezzo e un inserto nascosto possono influenzare l'osservazione.
Separare il colore della superficie dal colore del substrato.
Il metallo nudo di colore rosso-arancio suggerisce un materiale ricco di rame; il giallo può indicare ottone o un'altra lega di rame. Nessuno dei due colori determina la qualità del materiale. Il grigio-argento lascia aperte molte possibilità, mentre vernice, placcatura e ossido possono nascondere completamente il substrato.
Per un elemento di fissaggio giallo con forte attrazione magnetica, prima di definirlo in ottone massiccio, è consigliabile valutare la presenza di un nucleo magnetico placcato o di un inserto. Utilizzare innanzitutto le superfici già esposte; creare una nuova area di appoggio solo se è consentita la modifica della superficie e se se ne comprendono i rischi.
Misura la densità con un volume di cui ti puoi fidare
La densità è data dalla massa divisa per il volume del materiale: ρ = m / V. Una bilancia fornisce la massa; dimensioni o spostamenti appropriati forniscono il volume. Con grammi e centimetri cubi, il risultato è g/cm³. Un millilitro equivale a un centimetro cubo.
Per un semplice blocco solido, utilizzare la formula lunghezza × larghezza × spessore misurata. Non trattare la superficie esterna di un tubo come un cilindro pieno. Parti cave, pori, componenti metallici e materiali diversi possono far sì che il risultato appaia come una media apparente anziché come la densità di un singolo metallo.
Un piccolo errore di lettura può modificare il confronto
Supponiamo che un campione di 54 g innalzi il livello da 40 a 60 mL. Il risultato nominale è 2.70 g/cm³. Se ogni lettura dell'acqua potesse essere errata fino a 1 mL, il volume spostato potrebbe essere di 18–22 cm³. Ignorando l'errore di massa per questa illustrazione, la densità potrebbe quindi essere di circa 2.45–3.00 g/cm³ . L'aggiunta di cifre decimali in una calcolatrice non può compensare la precisione di misurazione mancante.
Ripeti le misurazioni e verifica se l'incertezza è sufficientemente piccola da distinguere i candidati. Una densità vicina a un riferimento di alluminio può supportare uno screening a livello di famiglia; non può però dimostrare la differenza tra 5052 e 6061, tra una lega di fusione e una tempra.
| elemento | Densità di riferimento, g/cm³ |
|---|---|
| Magnesio | 1.74 |
| Alluminio | 2.70 |
| Titanio | 4.54 |
| Zinco | 7.13 |
| Ferro | 7.87 |
| Nichel | 8.90 |
| Rame | 8.96 |
| Guidare | 11.35 |
Valori arrotondati a partire dalle costanti elementari e dei mezzi del NIST . Si tratta di valori di riferimento per gli elementi, non di intervalli ammissibili per famiglie di leghe o di un elenco completo di candidati. La composizione, la temperatura e la costruzione del campione influenzano i confronti. In particolare, la voce relativa al ferro non rappresenta una specifica per ogni tipo di acciaio.
Utilizzare il test visivo della scintilla solo come confronto controllato
Un operatore esperto può confrontare le scintille generate da campioni ferrosi idonei con riferimenti noti per facilitare la classificazione di gruppi più ampi. La mola, le condizioni di contatto e la superficie influenzano l'aspetto della scintilla. La lunghezza, il colore e la ramificazione della scintilla non forniscono una lettura diretta della percentuale di carbonio né una prova dell'identificazione di un determinato acciaio.
Il classico studio del 1933 del Bureau of Standards, condotto da RW Buzzard, riscontrò l'utilità di raggruppare gli acciai di composizione simile, limitando esplicitamente l'identificazione di acciai sconosciuti. Le osservazioni relative alla classificazione erano legate alla configurazione di rettifica utilizzata. Questo dimostra i limiti del metodo, non rappresenta una moderna procedura di sicurezza per la rettifica.
Considerare un confronto tramite scintille solo dopo aver valutato l'idoneità del campione e del rivestimento, aver ammesso eventuali danni superficiali e aver messo a disposizione personale qualificato una procedura approvata, comprensiva di macchinari, dispositivi di protezione dall'esposizione e dispositivi antincendio. Non utilizzare la molatura per verificare se un metallo leggero sconosciuto può essere molato in sicurezza. Se il risultato è inatteso, interrompere la procedura e scegliere un metodo di verifica più appropriato.
Le scintille visibili e la spettrometria di emissione ottica (OES) delle scintille sono test diversi. La spettrometria di emissione ottica misura uno spettro di emissione con uno strumento e una calibrazione. Osservare le scintille di una smerigliatrice non fornisce dati chimici equivalenti.
Combina gli indizi senza trasformarli in un'etichetta di voto
Utilizzate le osservazioni per escludere spiegazioni e scegliere un test successivo utile. Gli esempi seguenti presuppongono campioni adeguati e misurazioni valide. Si tratta di possibili interpretazioni, non di una tabella di identificazione esaustiva.
| combinazione osservata | Cosa può supportare | Cosa controllare dopo |
|---|---|---|
| Nessuna attrazione magnetica evidente; solido grigio-argento; densità prossima a 2.7 g/cm³ | Un potenziale materiale appartenente alla famiglia dell'alluminio. Le osservazioni non distinguono specifici gradi o stati di tempra dell'alluminio. | Verificare la tracciabilità e utilizzare un'analisi della composizione appropriata alle leghe candidate; se necessario, verificare separatamente le condizioni. |
| Debole attrazione magnetica su una superficie piana, più forte in corrispondenza degli angoli sagomati. | Una possibile spiegazione è che l'acciaio inossidabile austenitico lavorato a freddo sia un'alternativa valida; tuttavia, la costruzione e la geometria rimangono comunque fattori importanti. | Confrontare le posizioni e verificare la presenza di inserti o strati. Utilizzare analisi chimiche se è necessario confermare il tipo di acciaio inossidabile. |
| Superficie gialla con forte attrazione magnetica | Un substrato magnetico posto sotto una finitura, o una struttura mista, merita di essere approfondito. | Identificare lo strato che viene esaminato. Un risultato sensibile alla superficie non deve essere riportato automaticamente come composizione complessiva. |
| Metallo nudo rosso-arancio; densità vicina al riferimento del rame | Un potenziale materiale ricco di rame. L'aspetto e la densità non sono sufficienti a stabilire la purezza o a identificare una specifica lega di rame. | Utilizzare un'analisi elementare appropriata quando la composizione o il valore sono rilevanti. |
| Forte attrazione magnetica ma densità apparente inaspettatamente bassa | Un problema relativo alla sezione cava, all'inserto, all'assemblaggio o al volume potrebbe spiegare il conflitto. | Ispezionare la costruzione e ripetere la misurazione del volume prima di classificare i materiali candidati. |
Su uno schermo stretto, scorri la tabella orizzontalmente.
Registra un risultato circoscritto, ad esempio "le osservazioni sono coerenti con un solido della famiglia dell'alluminio; lega e tempra non verificate". Se gli indizi sono contraddittori, riporta la contraddizione nella documentazione. Contare diverse osservazioni deboli non permette di ottenere una percentuale di confidenza significativa.
Scegli PMI per l'elemento o la proprietà che conta
L'identificazione positiva del materiale si avvale di un metodo analitico appropriato per verificarne l'identità. La corrispondenza tra grado e materiale tramite software è utile solo quando il campione, gli elementi misurati, la calibrazione e i limiti di accettazione corrispondono al quesito. Richiedete i risultati delle misurazioni e i dettagli del metodo, non solo il nome visualizzato sullo schermo.
Per componenti rivestiti, placcati o di piccole dimensioni, concordare un'area di prova rappresentativa prima della misurazione. Il rivestimento potrebbe richiedere un'analisi separata o una rimozione autorizzata. Utilizzare materiali di riferimento e controlli di qualità appropriati allo strumento e alla famiglia di leghe. Le apparecchiature portatili richiedono inoltre i dispositivi di protezione dalle radiazioni o dai laser del produttore.
Richiedere ulteriori test fisici solo se questi risolvono un quesito ancora irrisolto. I confronti di conducibilità o durezza calibrati possono aiutare a selezionare i materiali, ma dipendono da fattori che vanno oltre la composizione chimica. Le condizioni di trattamento termico, la microstruttura o le prestazioni meccaniche possono richiedere registrazioni o test separati.
Per le distinzioni specifiche relative all'acciaio inossidabile, consultare la guida all'identificazione dell'acciaio inossidabile 304 e 316.
XRF palmare
La fluorescenza a raggi X può misurare molti elementi di lega e distinguere numerose famiglie di leghe. I tipici spettrometri XRF portatili non misurano il carbonio, quindi non possono confermare la presenza di un suffisso di carbonio L o H. È necessario prestare attenzione ai rivestimenti e alla geometria di misurazione.
LIBS
La spettroscopia di emissione atomica indotta da laser (LIBS) analizza una piccola area ablata. Uno strumento in grado di analizzare il carbonio, dotato di un metodo validato, può gestire le distinzioni sensibili al carbonio. Verificare il modello effettivo, gli elementi, la matrice della lega e i requisiti di preparazione della superficie.
Scintilla OES
La spettrometria di emissione ottica a scintilla (SPECT) può misurare il carbonio e altri elementi con un metodo appropriato. Generalmente richiede materiale preparato, argon adeguato e calibrazione, e lascia un segno di prova locale.
Test di laboratorio mirati
Richiedete l'analisi necessaria per le prove mancanti, ad esempio la misurazione del carbonio o un test relativo alle condizioni di lavorazione. Confermate l'ambito del metodo di laboratorio, il campionamento rappresentativo e i limiti di refertazione. Una corrispondenza chimica da sola non è sufficiente a stabilire la tempra o le proprietà meccaniche.
Principi di funzionamento degli strumenti e capacità di analisi del carbonio: confronto tra XRF, LIBS e OES di Thermo Fisher Scientific . Le capacità dello strumento e del metodo selezionati devono essere verificate.
Mantenere il risultato collegato al componente e al suo utilizzo previsto.
Un test è utile solo se il suo risultato può essere ricondotto al materiale campionato. Annotare l'ID del pezzo o del lotto, le marcature, le foto, la costruzione, i punti di prova e le misurazioni grezze. Per i test strumentali, conservare il metodo, gli elementi misurati rilevanti, i controlli di riferimento, i limiti e le specifiche utilizzate per il confronto.
Esempio: una lettura di “316” prima della saldatura
Supponiamo che non esistano registrazioni affidabili dei materiali di scarti misti di acciaio inossidabile. Una lettura XRF indica una composizione della famiglia 316, ma i requisiti di fabbricazione richiedono un grado a basso tenore di carbonio verificato. La lettura non permette di determinare il contenuto di carbonio. Richiedere un'analisi del carbonio appropriata e rivedere i requisiti completi del materiale prima di assegnare il grado richiesto. Questo è un esempio decisionale ipotetico, non un risultato di un test Oceanplayer.
La limitazione del carbonio nella spettrometria a fluorescenza di raggi X (XRF) è spiegata nelle linee guida di Thermo Fisher sull'utilizzo di XRF e LIBS.
Non utilizzare un singolo pezzo di facile reperibilità per stabilire l'identità di un lotto misto non controllato. Concordare le regole di campionamento e smaltimento, quindi etichettare solo ciò che è supportato dalle prove. Per la pulizia, la saldatura o la marcatura laser, riportare le informazioni verificate sul substrato e i dettagli del rivestimento in una prova di processo rappresentativa; l'identificazione del metallo non qualifica le impostazioni del laser.