Hoe identificeer je een Onbekend metaal
Begin met markeringen en de geschiedenis van het onderdeel, en combineer vervolgens de magnetische respons, de gemeten dichtheid en het uiterlijk van het oppervlak om de kandidaten te beperken. Deze controles kunnen een metaalfamilie suggereren, maar ze kunnen niet betrouwbaar een exacte legering of warmtebehandeling vaststellen. Wanneer de beslissing afhangt van de kwaliteit, gebruik dan geschikte positieve materiaalidentificatie (PMI) of laboratoriumtests die de bepalende elementen en eigenschappen meten.
Bepaal wat je moet identificeren.
Het scheiden van aluminiumachtig schroot van staalachtig schroot is een andere taak dan het controleren van 6061-T6-plaat of een roestvrijstaal met een laag koolstofgehalte. Noteer vóór de test de beslissing: voorlopige sortering, bewerking, lassen, acceptatie door de leverancier of hergebruik. Hoe meer de beslissing afhangt van een specifieke samenstelling of toestand, hoe minder bruikbaar een visuele inschatting wordt.
Leg een niet-gecontroleerd productieonderdeel apart, geef het een ID en fotografeer de markeringen. Controleer de tekening, de inkoopbon, het chargenummer en het materiaalrapport voor een betrouwbare koppeling met dat onderdeel of die partij. Inspecteer ook de constructie: een coating, stalen inzetstuk, hol profiel of bekleding kan ervoor zorgen dat de buitenkant zich anders gedraagt dan het basismateriaal.
De gepubliceerde reikwijdte en richtlijnen van ASTM E1476 maken onderscheid tussen methoden die de samenstelling meten en methoden die indirect reageren op materiaaleigenschappen. Kies de methode die het daadwerkelijke identificatieprobleem oplost.
Inspecteer het materiaal voordat er stof of vonken ontstaan. Slijp, boor, verhit of test een onbekende coating, verzegeld onderdeel of mogelijk reactief metaal niet chemisch zonder een passende beoordeling en procedure. Bewaar kritieke of waardevolle onderdelen totdat een toegestane bemonsteringsmethode is overeengekomen. Metaalpoeder kan zich heel anders gedragen dan een vast onderdeel; het onderzoek van de CSB naar titaniumpoeder documenteert het praktische belang van dit onderscheid.
Als een voorwerp een stralingswaarschuwing bevat of aanleiding geeft tot het vermoeden van een radioactieve bron, stop dan met het hanteren ervan en neem contact op met de veiligheidsverantwoordelijke op de locatie en de relevante stralingsautoriteit. De richtlijnen van de EPA voor vermoedelijk radioactief schroot leggen uit hoe te handelen.
Lees de magnetische respons en de kleur als aanwijzingen.
Gebruik dezelfde magneet en vergelijk verschillende locaties: vlakke gedeelten, bochten, randen en eventuele inlays. Noteer waar de aantrekkingskracht verandert. Controleer vervolgens of de zichtbare kleur afkomstig is van blank metaal, een coating of corrosie.
Een magneet kan geen "zacht staal" detecteren.
Sterke aantrekkingskracht komt vaak voor in koolstofstaal, gietijzer en ferritisch, martensitisch of duplex roestvast staal. Nikkel en kobalt kunnen ook een magneet aantrekken. Een magnetisch resultaat identificeert daarom een magnetisch bestanddeel, niet een commerciële kwaliteit. Zie de bespreking van magnetische sortering door BSSA.
Geen duidelijke aantrekkingskracht sluit staal niet uit. Gegloeid austenitisch roestvast staal kan weinig aantrekkingskracht vertonen; koudvervorming kan magnetisch martensiet vormen, waardoor er aantrekkingskracht ontstaat rond bochten of bewerkte gebieden. BSSA legt deze verandering in magnetische respons uit . Coatings, de dikte van het onderdeel en een verborgen inzetstuk kunnen de waarneming ook beïnvloeden.
Onderscheid de kleur van het oppervlak van de kleur van de ondergrond.
Rood-oranje blank metaal wijst op een koperrijk metaal; geel kan duiden op messing of een andere koperlegering. Geen van beide kleuren is doorslaggevend voor de kwaliteit. Zilvergrijs laat veel mogelijkheden open, terwijl verf, beplating en oxide het substraat volledig kunnen verbergen.
Bij een geel bevestigingsmiddel met sterke magnetische aantrekkingskracht is het raadzaam om eerst te onderzoeken of er sprake is van een geplateerde magnetische kern of een magnetische insert, alvorens het als massief messing te bestempelen. Gebruik eerst bestaande, zichtbare onderdelen; creëer alleen een nieuw testgebied als oppervlaktebewerking is toegestaan en de risico's ervan bekend zijn.
Meet de dichtheid met een volumemeter waarop u kunt vertrouwen.
Dichtheid is massa gedeeld door het volume van een materiaal: ρ = m / V. Een weegschaal geeft de massa aan; geschikte afmetingen of verplaatsing geven het volume aan. Bij grammen en kubieke centimeters is het resultaat g/cm³. Eén milliliter is gelijk aan één kubieke centimeter.
Voor een eenvoudig massief blok gebruikt u de gemeten lengte × breedte × dikte. Beschouw de buitenkant van een buis niet als een massieve cilinder. Holle delen, poriën, aangehechte onderdelen en meerdere materialen kunnen het resultaat vertekenen tot een schijnbaar gemiddelde in plaats van de dichtheid van één metaal.
Een kleine leesfout kan de vergelijking veranderen.
Stel dat een monster van 54 g het vloeistofniveau verhoogt van 40 naar 60 ml. Het nominale resultaat is 2.70 g/cm³. Als elke watermeting tot 1 ml kan afwijken, kan het verplaatste volume 18–22 cm³ bedragen. Als we in dit voorbeeld de massafout buiten beschouwing laten, zou de dichtheid ongeveer 2.45–3.00 g/cm³ kunnen zijn . Extra decimalen in een rekenmachine kunnen de ontbrekende meetnauwkeurigheid niet compenseren.
Herhaal de metingen en controleer of de onzekerheid klein genoeg is om de kandidaten van elkaar te onderscheiden. Een dichtheid die dicht bij een aluminiumreferentie ligt, kan een screening op familieniveau ondersteunen; het kan echter geen onderscheid maken tussen 5052 en 6061, noch tussen een gietkwaliteit of harding.
| Element | Referentiedichtheid, g/cm³ |
|---|---|
| Magnesium | 1.74 |
| Aluminium | 2.70 |
| Titanium | 4.54 |
| zink | 7.13 |
| IJzer | 7.87 |
| Nikkel | 8.90 |
| Koper | 8.96 |
| Lead | 11.35 |
Afgerond op basis van de elementaire-media-constanten van NIST . Dit zijn referentiewaarden voor elementen, geen toegestane bereiken voor legeringsfamilies of een volledige lijst met kandidaten. Samenstelling, temperatuur en monsterconstructie beïnvloeden de vergelijkingen. In het bijzonder is de ijzerwaarde geen specificatie voor elk staal.
Gebruik visuele vonkentests alleen als gecontroleerde vergelijking.
Een getrainde operator kan vonkenstromen van geschikte ijzerhoudende monsters vergelijken met bekende referentiewaarden om grote groepen te sorteren. Het wiel, de contactomstandigheden en het oppervlak beïnvloeden wat er verschijnt. De lengte, kleur en vertakking van de vonken zijn geen directe indicatie van het koolstofpercentage of bewijs voor een bepaalde staalsoort.
De klassieke studie uit 1933 van het Bureau of Standards door RW Buzzard toonde aan dat het waardevol was om staalsoorten met een vergelijkbare samenstelling te groeperen, terwijl de identificatie van onbekende staalsoorten expliciet werd beperkt. De bevindingen over de sortering waren gekoppeld aan de gebruikte slijpmachine. Dit wijst op de beperkingen van de methode, en niet op een moderne veiligheidsprocedure voor slijpmachines.
Voer pas een vonkvergelijking uit nadat het monster en de coating geschikt zijn bevonden, oppervlakteschade is toegestaan en getraind personeel beschikt over een goedgekeurde procedure met de benodigde machine-, blootstellings- en brandveiligheidsmaatregelen. Gebruik slijpen niet om te bepalen of een onbekend licht metaal veilig te slijpen is. Stop als het resultaat onverwacht is en kies een meer geschikte verificatiemethode.
Visuele vonken en vonk-OES zijn verschillende tests. Optische emissiespectrometrie meet een emissiespectrum met behulp van een instrument en kalibratie. Het observeren van de vonken van een slijpmachine levert geen equivalente chemische gegevens op.
Combineer aanwijzingen zonder er een cijferlabel van te maken.
Gebruik de observaties om mogelijke verklaringen uit te sluiten en een nuttige vervolgtest te kiezen. De onderstaande voorbeelden gaan uit van geschikte monsters en geldige metingen. Het zijn mogelijke interpretaties, geen uitputtende identificatietabel.
| Waargenomen combinatie | Wat het kan ondersteunen | Wat moet ik vervolgens controleren? |
|---|---|---|
| Geen duidelijke magnetische aantrekkingskracht; zilvergrijs vast materiaal; dichtheid circa 2.7 g/cm³ | Een kandidaat uit de aluminiumfamilie. De waarnemingen maken geen onderscheid tussen specifieke aluminiumsoorten of hardingsgraden. | Controleer de traceerbaarheid en gebruik een samenstellingsanalyse die geschikt is voor de betreffende legeringen; controleer de conditie indien nodig afzonderlijk. |
| Op een vlak oppervlak is de magnetische aantrekkingskracht gering, in hoeken is deze sterker. | Koudverwerkt austenitisch roestvrij staal is een mogelijke verklaring; constructie en geometrie blijven echter van belang. | Vergelijk de locaties en controleer op inlays of lagen. Gebruik chemische analyses om de roestvrijstaalkwaliteit te bevestigen. |
| Geel oppervlak met sterke magnetische aantrekkingskracht | Een magnetische ondergrond onder een afwerking, of een gemengde constructie, verdient nader onderzoek. | Geef aan welke laag wordt onderzocht. Een oppervlaktegevoelig resultaat mag niet automatisch als bulk-samenstelling worden gerapporteerd. |
| Rood-oranje blank metaal; dichtheid nabij de referentiewaarde voor koper | Een koperrijke kandidaat. Uiterlijk en dichtheid zeggen niets over de zuiverheid of de naam van de koperlegering. | Gebruik een geschikte elementanalyse wanneer de samenstelling of de waarde van belang is. |
| Sterke magnetische aantrekkingskracht, maar onverwacht lage schijnbare dichtheid. | Een holle sectie, inzetstuk, montagefout of volumefout kan het conflict verklaren. | Controleer de constructie en herhaal de volumemeting voordat u de materiaalkandidaten rangschikt. |
Op een smal scherm kunt u de tabel horizontaal scrollen.
Noteer een afgebakend resultaat, zoals: "Waarnemingen komen overeen met een aluminiumhoudend vast materiaal; legering en hardingsgraad niet geverifieerd." Als aanwijzingen tegenstrijdig zijn, vermeld deze dan in het verslag. Het meetellen van meerdere zwakke waarnemingen levert geen zinvol betrouwbaarheidspercentage op.
Kies PMI voor het element of de eigenschap die van belang is.
Voor een positieve materiaalidentificatie wordt een geschikte analysemethode gebruikt om de identiteit van het materiaal te controleren. Een softwarematige vergelijking is alleen nuttig als het monster, de gemeten elementen, de kalibratie en de acceptatiegrenzen overeenkomen met de vraag. Vraag naar de meetresultaten en details van de methode, niet alleen naar de naam die op het scherm wordt weergegeven.
Voor gecoate, beklede of kleine onderdelen dient u vóór de meting een representatief testgebied af te spreken. De coating kan een aparte analyse of een toegestane verwijdering vereisen. Gebruik referentiematerialen en kwaliteitscontroles die geschikt zijn voor het instrument en de legeringsfamilie. Handheld apparatuur vereist bovendien de door de fabrikant voorgeschreven stralings- of laserbeveiligingsvoorschriften.
Kies alleen voor aanvullende fysieke tests als die een resterende vraag beantwoorden. Gekalibreerde geleidbaarheids- of hardheidsvergelijkingen kunnen helpen bij het sorteren van geselecteerde materialen, maar ze zijn afhankelijk van factoren die verder gaan dan de chemische samenstelling. Warmtebehandeling, microstructuur of mechanische eigenschappen vereisen mogelijk aparte registraties of tests.
Voor specifieke verschillen tussen roestvrij staal, ga verder met de identificatiegids voor roestvrij staal 304 en 316.
Draagbare XRF
Röntgenfluorescentie kan veel legeringselementen meten en talloze legeringsfamilies onderscheiden. Een typische draagbare XRF-meter meet geen koolstof, waardoor een L- of H-koolstofachtervoegsel niet kan worden bevestigd. Coatings en de meetgeometrie vereisen aandacht.
LIBS
Laser-geïnduceerde doorslag spectroscopie analyseert een klein geablateerd gebied. Een instrument dat geschikt is voor koolstofanalyse en een gevalideerde methode gebruikt, kan onderscheid maken tussen koolstofgevoelige gebieden. Controleer het daadwerkelijke model, de elementen, de legeringsmatrix en de vereisten voor de oppervlaktevoorbereiding.
Spark OES
Met behulp van vonkemissiespectrometrie kunnen koolstof en andere elementen worden gemeten met een geschikte methode. Deze methode vereist doorgaans voorbereid materiaal, een geschikte hoeveelheid argon en kalibratie, en laat een lokaal testspoor achter.
Gerichte laboratoriumtests
Vraag om de analyse die nodig is voor het ontbrekende bewijsmateriaal, bijvoorbeeld een koolstofmeting of een conditiebepalingstest. Bevestig de methodiek, representatieve steekproefgrootte en rapportagegrenzen van het laboratorium. Een chemische overeenkomst alleen is niet voldoende om de hardheid of mechanische eigenschappen vast te stellen.
Instrumentprincipes en koolstofcapaciteit: vergelijking van XRF-, LIBS- en OES-instrumenten van Thermo Fisher Scientific . De capaciteiten moeten worden bevestigd voor het geselecteerde instrument en de gekozen methode.
Koppel het resultaat aan het onderdeel en het beoogde gebruik ervan.
Een test is alleen nuttig als het resultaat ervan herleidbaar is tot het bemonsterde materiaal. Noteer het stuk- of partijnummer, markeringen, foto's, constructie, testlocaties en ruwe metingen. Bewaar bij instrumentele testen de methode, relevante gemeten elementen, referentiecontroles, beperkingen en de specificatie die voor vergelijking is gebruikt.
Voorbeeld: een meting van "316" vóór het lassen.
Stel dat er voor gemengde roestvrijstalen reststukken geen betrouwbare materiaalgegevens beschikbaar zijn. Een XRF-meting bevestigt een samenstelling uit de 316-familie, maar de fabricage-eisen schrijven een geverifieerde koolstofarme kwaliteit voor. De meting geeft geen uitsluitsel over het koolstofgehalte. Vraag een geschikte koolstofmeting aan en bekijk alle materiaaleisen zorgvuldig voordat u de vereiste kwaliteit toewijst. Dit is een hypothetisch beslissingsvoorbeeld, geen testresultaat van Oceanplayer.
De beperking van XRF-koolstof wordt uitgelegd in de handleiding van Thermo Fisher over het gebruik van XRF en LIBS.
Gebruik niet één willekeurig stuk om de identiteit van een ongecontroleerde, gemengde partij vast te stellen. Spreek de regels voor bemonstering en afhandeling af en label alleen wat door het bewijsmateriaal wordt ondersteund. Neem voor laserreiniging, -lassen of -markering de geverifieerde substraatinformatie en coatingdetails mee naar een representatieve procesproef; het identificeren van het metaal is geen garantie voor de juiste laserinstellingen.