平板凹齒復制鑰匙開啟彈子鎖痕跡的研究

朱紅慧，蔣敬

（南京森林警察學院，江蘇南京 210046）

平板凹齒復制鑰匙開啟彈子鎖痕跡的研究

朱紅慧，蔣敬

（南京森林警察學院，江蘇南京 210046）

為了探索平板凹齒復制鑰匙開啟彈子鎖痕跡的規律，尋求檢驗復制鑰匙是探知開啟彈子鎖痕跡的方法。通過實驗的方法對鎖芯相關構件上的加工痕跡、原配鑰匙開啟鎖具的痕跡、復制鑰匙開鎖形成的痕跡和材質硬度對復制鑰匙開鎖痕跡的影響進行研究，發現平板凹齒復制鑰匙開啟彈子鎖痕跡主要集中于圓頭彈子球面的原配鑰匙痕跡區域，痕跡為線條狀且與原配鑰匙痕跡同向，痕跡的反映程度受鎖具的使用時間和材質的影響。

復制鑰匙；鎖芯；開鎖痕跡；材質硬度

齒呈凹陷狀排列于鑰匙板上的鑰匙稱之為平板凹齒鑰匙，其鎖具有高防盜性能而被廣泛使用。平板凹齒復制鑰匙（以下簡稱復制鑰匙），是指以原配鑰匙為模板，通過專用的配鑰匙機對原配鑰匙的凹齒深、齒距、齒寬等數據進行采集、記憶后，制作出與原配鑰匙具有相同功能的代用鑰匙。復制鑰匙代替原配鑰匙進行開鎖，屬于技術開鎖的一種。長期以來利用復制鑰匙作案的案件一直存在。實踐證明，復制鑰匙案件現場有兩種痕跡可以利用，一種是位于鎖芯中的開鎖痕跡[1]，另一種是位于原配鑰匙上的增配痕跡。后一種痕跡經過諸多專家的研究，取得了較豐碩的成果，且得到了廣泛的應用。通過鑰匙增配痕跡進行鑒定易受原配鑰匙缺失的影響，有時會因部分鑰匙的丟失而使案件無法定性。利用復制鑰匙的開鎖痕跡進行鑒定可以避免上述因素的干擾，但因痕跡位置深且缺乏相關的檢驗痕跡的方法，而使這類痕跡的利用率相對較低。目前，相關的研究成果報道較少，為了探索此類痕跡的規律性，本文在對平板凹齒鎖芯結構和開啟原理研究的基礎上，通過實驗的方法對鎖芯中加工痕跡、原配鑰匙開鎖形成的痕跡、復制鑰匙開鎖形成的痕跡進行研究，歸納復制鑰匙開鎖形成的痕跡檢驗方法；通過對鎖芯彈子和鑰匙的材質硬度關系進行比較研究，探索影響復制鑰匙痕跡形成的因素，從而為此類案件的偵破提供參考。

一、實驗

（一）實驗器料

三維視頻顯微鏡、體視顯微鏡、內窺鏡、HIACHI-S-3400N-EDX能譜儀、實驗鎖具、開鎖工具、鑰匙坯、配鑰匙機。

（二）實驗方法

為了研究復制鑰匙開啟彈子鎖的痕跡和金屬材料硬度對復制鑰匙痕跡的影響，進行以下實驗。

1.選取安毫、樂居和斯美達品牌的插芯門鎖各15把（共45把）作為實驗用鎖，將全部實驗鎖具分成三組，每組有三種品牌的鎖各5把，編號A、B、C組。

2.選取三種材質的鑰匙坯各15把（共45把），將全部鑰匙分成三組，每組有三種材質的鑰匙坯15把，編號a、b、c組，進行復制。

3.將A組的鎖具用拆鎖工具拆解，取出鎖芯，分解鎖芯中的平頭彈子、圓頭彈子等構件，進行鎖芯結構分析。將圓頭彈子置于三維視頻顯微鏡下，觀察彈子球面的加工痕跡，用內窺鏡觀察鎖芯鑰匙槽各部件上的加工痕跡。

4.將B、C兩組的鎖具用原配鑰匙進行100、200、300、400、500次模擬使用實驗，結合鎖芯結構的分析結果，分析鎖的開啟原理。用拆鎖工具對B組鎖進行拆解，取出鎖芯中的圓頭彈子置于三維鏡下觀察彈子球面上的原配鑰匙痕跡。

5.用復制鑰匙按編號順序對C組的鎖具進行10次以內的開鎖實驗后，再用拆鎖工具拆解，取出鎖芯中的圓頭彈子置于三維鏡下觀察彈子球面上的復制鑰匙痕跡，用內窺鏡觀察鎖芯鑰匙槽各部件上的痕跡變化情況。

6.用掃描電子顯微鏡/能譜儀對實驗鎖具的彈子和復制鑰匙進行成份分析，分析圖譜（見圖1）。[2]

7.根據分析所得的結果，檢索相關成分的“金屬莫氏硬度”值（見表1），[3]再根據彈子和復制鑰匙的“金屬莫氏硬度”值的關系，對上述實驗結果進行比較，歸納復制鑰匙痕跡的影響因素。

安毫鎖彈子能譜

樂居鎖彈子能譜

C組復制鑰匙能譜

圖1 實驗鎖具的彈子和復制鑰匙能譜圖

表1 金屬的莫氏硬度

二、實驗結果與分析

（一）鎖芯結構與開鎖痕跡形成的原理

通過實驗發現，鎖芯為圓柱形，沿圓柱的軸開有貫通的孔槽（這就是通常所說的鑰匙槽），孔槽使鎖芯呈縱向開口狀，開口的寬度與原配鑰匙脊背相等，是鑰匙進行入鎖芯的定位槽?？撞蹆炔坑砂枷莺屯蛊饍刹糠纸M成，凸起部分稱之為方筋，凹陷的部分叫匙槽，方筋和匙槽將鎖芯的內部分割成大小不等的多個狹長空間?？撞鄣男螒B呈折線形，圓頭彈子徑向排列于孔槽的三分之一處，彈子球面朝向孔臂。在孔槽內一般有2-4條方筋，其中必有兩條分列于圓頭彈子的兩側。

在鎖芯中有徑向排列的彈子孔，這些彈子孔可與鎖體中的彈子孔相通，它們的孔內徑相等。鎖芯中所有彈子的直徑相等，彈子孔的數量因鎖的種類不同而各不相等。每個彈子孔內各有彈簧和兩枚彈子，其中位于里側的稱之為平頭彈子，外側的叫圓頭彈子，其中平頭彈子的兩端平滑、長度相等，圓頭彈子一端平滑、另一端為球冠或圓錐狀，且長短不一。鎖處于閉鎖狀態時，平頭彈子一部分進入鎖芯另一部分留在鎖體中起到制栓鎖芯的作用，使鎖芯不能轉動。當鑰匙插入鑰匙槽時，深淺不一的凹齒坑與長短不等的圓頭彈相配合使圓頭彈子的平面端與鎖芯圓柱的外表面融為一體，使鎖芯得以轉動，實現開鎖。

在鑰匙插入或撥出鑰匙槽的過程中鑰匙充當了造痕體的角色，鎖芯中的各部件則是承痕體，彼此之間產生的擦劃接觸是產生痕跡的根源，其中鑰匙與方筋、匙槽和圓頭彈子的接觸程度各不相同。鑰匙與方筋、匙槽的接觸是推拉力大于正壓力，與圓頭彈子的接觸因彈簧彈力的存在則是正壓力大于推拉力，因此在各部件表面產生不同程度的形變，從而產生程度不同的痕跡。

（二）鎖芯中的痕跡

1.圓頭彈子與鑰匙槽上的加工痕跡

通過顯微鏡觀察發現，因鎖具種類的不同，在圓頭彈子表面的加工痕跡分別為同心圓、均等的小塊面和放射狀線條幾種形態（見圖2）。產生這些痕跡現象的原因是因為彈子的加工工藝不同所致，第一種形態反映了加工彈子時，機械刀具旋轉切割加工原件的工作方式，后一種類型的痕跡則反映刀具采用的是切削原件的工作方式。經過內窺鏡對鎖芯鑰匙槽中的方筋、匙槽觀察發現，在這些部件的表面均有相互平行的線條狀痕跡（見圖5），痕跡類型不因痕跡所處位置和鎖具種類的不同而有所變化?？傊?，加工痕跡表現為凹突明顯和規律性，可作為檢驗技術開鎖痕跡時起參照對比作用的基礎性痕跡。

圖2 圓頭彈子的加工痕跡

2.圓頭彈子上的原配鑰匙痕跡

用平板凹齒原配鑰匙開啟彈子鎖數百次后，在有些圓頭彈子球面上會形成一個擦劃痕跡區域，原有的加工花紋被破壞。在彈子球面的頂端痕跡為一條寬淺的擦劃帶（見圖3c），在彈子的肩部兩側，痕跡呈明顯的凹陷（見圖3 a），在這里有的痕跡繼續保持原有寬帶狀，有的則呈放射狀或扇形。在同一把鎖中，圓頭彈子球面痕跡的反映程度隨彈子在鎖芯中所處的位置而變化?？拷€匙槽口的彈子球面痕跡反映最明顯，表現為由外向內痕跡依次漸輕的規律性。出現此現象是因為鑰匙在插入或撥出鑰匙槽的過程中，位于鑰匙槽口的彈子球面與鑰匙中的每個凹齒擦劃接觸，里端的彈子接觸的概率則相對較少。在同一實驗組中，痕跡的反映程度隨原配鑰匙開啟次數而變化，開啟次在100次以內時痕跡反映程度較輕，超過500次時痕跡區域表現為線痕致密或光滑（見圖3 b）。在不同的實驗組之間，開啟次數相同的情況下痕跡的反映程度有差異，表現為有的鎖具能反映痕跡，有的則反映程度較輕或不明顯。通過用內窺鏡觀察，在方筋、匙槽的加工痕跡上沒有發現新增的痕跡，這一觀察結果的原因是由于在鑰匙和鑰匙槽之間存著公差和兩者在相互摩擦時正壓力較?。ㄒ姳?）。

圖3 圓頭彈子上的原配鑰匙痕跡

表2 鎖具使用時間對開鎖痕跡的影響

3.圓頭彈子上的復制鑰匙痕跡

通過實驗發現，經過復制鑰匙開啟過的鎖具，在有些鎖具的圓頭彈子球面上，從原配鑰匙痕跡區域內可以尋找到數條反映程度不一的擦劃線條，這些線條的方向與原配鑰匙痕跡相同，在顯微鏡下表現相對較強的反光（見圖4）。

圖4 復制鑰匙痕跡

圖5 鑰匙槽上的加工痕跡

這類痕跡產生的原因是由于：①復制鑰匙制作工藝方面的原因。復制鑰匙的制作工藝與原配鑰匙存在著較大的差別。與原配鑰匙標準化制造工藝不同，復制鑰匙的凹齒是由配匙機的洗刀鉆削而成[1]。洗刀的鉆削在凹齒坑表面產生大小不等的同心圓狀凸起線條[1]，這些凸起的線條猶如鋒利的“刀刃”，在與圓頭彈子擦劃接觸的過程中借助鎖孔彈簧的正壓力壓入彈子球面表層，通過鑰匙的撥插劃動而形成線條狀痕。另由于案件現場的復制鑰匙一般都是首次使用，“刀刃”仍處于最鋒利的狀態。②鑰匙凹齒結構的原因。鑰匙撥插時，彈子和鑰匙之間接觸區域局限在凹齒間直徑的連線上。鑰匙扭轉時，兩者之間的摩擦局限在凹齒坑內。研究還發現，復制鑰匙痕跡反映的程度與鎖具的使用時間相關聯。鎖具使用時間越長（本研究用模擬開啟次數越多表示）圓頭彈子球面上形成痕跡擦劃帶越明顯，好似將彈子球面進行了打磨，反之，彈子球面則類擬于粗糙客體，在粗糙客體上尋找同方向的擦劃線條痕跡無疑是困難的。所以在實際案件現場的勘查中，不能因為在圓頭彈子表面未發現明顯的擦劃痕跡而否定復制鑰匙的開鎖經歷。

表3 材質對復制鑰匙痕跡的影響

（三）材質對復制鑰匙痕跡形成的影響

通過掃描電子顯微鏡/能譜儀對實驗材料的成分進行分析得之，安毫、樂居、斯美達品牌的三種實驗鎖具彈子主要成分分別為銅、鐵和表層鍍鎳；復制鑰匙的主要成分別是鐵、銅、鋅。結合材料成分的“金屬莫氏硬度”值，對實驗結果進行比較發現，3種復制鑰匙在鍍鎳的圓頭彈子表面的痕跡反映均為顯微鏡下不可見，或痕跡反映較弱；成分為鋅的復制鑰匙開啟3種鎖具后的痕跡亦為顯微鏡下不可見，或痕跡反映較弱；鐵和銅質的復制鑰匙在部分鎖具的彈子球面形成的痕跡能在顯微鏡下觀察到（見表3）。[2]上述的歸納結果表明，痕跡的產生除因力的作用外還與材料的硬度有關。

從材料學的角度來說，材料有軟硬之分。硬度是材料的一種綜合性的力學性能指標，它是材料軟硬程度的度量。材料的硬度有兩類，一類是壓入硬度，另一類是劃痕硬度也稱之為“金屬莫氏硬度”，劃痕硬度主要是反映金屬對切斷破壞的抗力或材料抵抗劃痕的能力[4]。通俗的理解就是指一種物質抵抗另一種物質刻劃的能力，就如鋼制的小刀能在石膏上劃出傷痕，但用它劃玻璃時，小刀只會在玻璃上打滑而劃不出痕跡來，這表明鋼比石膏硬而比玻璃軟。與本研究相關聯的是材料的劃痕硬度，鑰匙在彈子的表面能否留下痕跡，在某種程度上取決于鑰匙與彈子之間的材質硬度關系。如果鑰匙的硬度大于彈子的硬度，它們之間相互摩擦時，能在彈子的表面觀察到痕跡，反之則觀察不到痕跡。

三、結論

用平板凹齒鑰匙開鎖會在圓頭彈子上留下痕跡，痕跡的表現形態為線條狀，具有數量少、長度短、反映程度相對較輕的特點。痕跡主要集中于原配鑰匙痕跡區域內，方向與原配鑰匙痕跡相同。檢驗復制鑰匙痕跡，可通過痕跡長短和反光強等方面的特點進行；同時還應考慮到復制鑰匙痕跡會受到鑰匙和彈子材料的莫氏硬度關系的影響和鎖具使用程度的影響。

[1]白艷平，王直明，等.幾類常見鑰匙被增配使用后在母匙上形成痕跡的檢驗方法[J].刑事技術，2007,(4)：16－18.

[2]敖琪，馬元元.材質硬度對凸齒原配鑰匙增配痕跡的影響[J].刑事技術，2006，(4)：10－11.

[3]陳保華，趙曉峰.常用硬度的測試原理及表示方法[J].金屬加工，2008，(5)：69－71.

[4]凌樹森.金屬材料力學性能試驗[J].理化檢驗－物理分冊，1994，(4)：56－59.

How toIdentify theBroken Pin Tumbler Lock Traceby Using Duplicated Flat ConcaveTooth K ey

ZHU Hong-hui,JIANG Jin
(Nanjing Forest Police College,Nanjing,Jiangsu,210046)

This study has helped us to discover the regularity of the broken pin tumbler lock trace which is opened by a duplicated flat concave tooth key.We also try to seek the correct method to examine this particular trace.We noticed that the trace is affected by three critical factors.The first factor being machining marks,the second being comparison of two traces from original and duplicated flat concave tooth keys,also the hardness of the material.We conclude that the broken lock trace that has been caused by the duplicated flat concave tooth key is mainly concentrated on the spherical surface of the pin tumbler.The trace has linear patterns and matches the same direction with the original key trace.However the degree of reflection is based on the time of use and material type.

duplicated key;key cylinder;broken lock trace;material hardness

D631.44

A

2095-1140（2014）01-0018-06

（責任編輯：王道春）

2013-10-20

中央高?；究蒲袠I務經費專項資金資助項目“L形開鎖器與復制鑰匙痕跡的研究”（LGYB201317）。

朱紅慧（1961-），女，江蘇射陽人，南京森林警察學院刑事科學技術系實驗師，主要從事痕跡檢驗研究；蔣敬（1964-），男，江蘇南京人，南京森林警察學院刑事科學技術系副教授，主要從事痕跡檢驗研究。