鎖芯彈子材料硬度對單鉤開鎖痕跡影響的研究

朱紅慧

(南京森林警察學院，江蘇·南京 210023)

單鉤是技術開鎖案件中較為常見的一種開鎖工具，外觀類似L形。開鎖時將工具從鑰匙槽伸口入鎖孔，用開鎖工具的L形頭部逐個頂壓鎖芯中的圓頭彈子實現開鎖，因此單鉤開鎖形成的痕跡主要集中在鎖芯的圓頭彈子上。痕跡的反應很大程度上決定于彈子材料的性能，隨著鎖具行業的發展，鎖芯彈子材料類型不斷發生改變，如目前除了常見的銅制鎖芯外，還有合金、鍍鎳、鍍鉻等多種材料。鎖芯彈子上的痕跡形態是確定開鎖方式、判斷案件性質的重要依據?，F有的檢驗方法是通過解剖鎖具，取出鎖芯中的圓頭彈子，尋找、觀察彈子表面的痕跡?？梢?，這一系列檢驗過程忽略了痕跡形成中的一個重要因素——客體材料的性能，未能將痕跡檢驗與客體材料的硬度建立聯系。

眾所周知，不同材料的物理性能存在一定的差異性。因此，技術開鎖工具在不同硬度的彈子上留下的痕跡也會有差異，這種差異性的存在勢必影響推斷案件性質的準確性。如果在分析鎖芯彈子表面痕跡的同時，結合彈子材質進行綜合判斷，可以使案件的推斷結果更具科學性。目前材料學領域對金屬材料物理性能的檢測方法已經發展相當成熟了，這為鎖具痕跡檢驗技術的發展提供了方法依據。在這方面敖琪和馬元元已經對“材質硬度對原配鑰匙的增配夾持痕跡的影響”進行了研究*敖琪，馬元元.材質硬度對凸齒原配鑰匙增配夾持痕跡的影響.刑事技術,2010，(6):10-12.，他們的研究集中在增配鑰匙痕跡方面。技術開鎖案件更多地利用開鎖工具替代鑰匙開鎖作案，對鎖芯彈子材料硬度影響開鎖痕跡的研究還未見報道。使技術開鎖痕跡檢驗更具科學性，為案件偵查提供準確的方向，本文采用實驗的方法對鎖芯彈子材料硬度對單鉤開鎖痕跡的影響開展研究。

一、實驗

(一)實驗設備與材料

HIACHI-S-3400N-EDX能譜儀、硬度測試儀、三維視頻顯微鏡、體視顯微鏡、單鉤(開鎖工具)、實驗鎖具、鎖具解剖工具。

(二)實驗方法

1.選購堅力、幫能、萬豐三種品牌的插芯門鎖各16把作為實驗鎖具，選取同一類型、相同材質的單鉤5把(未使用過)作為開鎖實驗工具。

2.從每種實驗鎖具中隨機抽取1把，用常規的方法進行解剖，取出鎖芯中的圓頭彈子，用物證袋按品牌分類包裝，貼上對應的標簽備檢。

3.用能譜儀對三種鎖具彈子的主要金屬成分進行檢測，檢測結果為堅力、幫能、萬豐三種品牌鎖芯彈子的主要金屬成分分別是銅、鐵、鍍鎳，三種彈子材料的能譜(見圖1)。

4.用硬度測試儀在0.05公斤的載荷下，對三種鎖具彈子的壓入硬度(維氏硬度)進行檢測，獲得的平均硬度值(見表一)，對三種鎖具彈子的劃痕硬度(莫氏硬度)進行檢索，檢索結果(見表二)。

5.將剩余的鎖具分成5組，使每組鎖具分別有銅、鐵、鍍鎳彈子鎖各1把。

6.將單鉤依自然數字的順序編號。

7.由同一人按照單鉤的編號順序，使用單鉤分別對鎖具進行開啟實驗，然后將鎖具進行解剖，取出彈子對應編號后置于顯微鏡下觀察，比較三種鎖具彈子痕跡的反映情況。

圖1 實驗鎖具彈子能譜圖

表一 實驗鎖具彈子硬度測試值

表二 實驗鎖具彈子莫氏硬度值

二、實驗結果與討論

(一)實驗結果

通過對三種材質彈子上的痕跡比較發現，不同編號單鉤開啟同一種材質鎖具，在彈子上形成痕跡的位置和痕跡形態存在差異。具體表現為，痕跡分布在圓頭彈子球面的中心和邊緣，球面中心痕跡顯微形態呈不規則的凹陷狀，邊緣痕跡的顯微形態多為不規則的短線。同一把鎖具中彈子所處的位置不同，其表面痕跡的量不相同。表現為，靠近鑰匙槽外端的痕跡的數量比靠近里端的少。同一把單鉤開啟不同金屬材質的鎖具，在彈子球面形成的痕跡反映程度各不相同。表現為，在銅質彈子表面單鉤遺留的痕跡較為清晰，在鐵質彈子上次之，鍍鎳彈子表面在顯微鏡下有時觀察到痕跡，開鎖痕跡反映程度的比較(見表三，圖2)。

表三 實驗鎖具彈子對單鉤開鎖痕跡反映程度的比較

圖2 銅、鐵、鍍鎳彈子球面痕跡反映

(二)討論

1.單鉤開鎖的過程與形成痕跡的原理

單鉤開鎖是利用單鉤的L形頭部頂壓位于鎖芯內部的圓頭彈子球面，使彈子克服彈子彈簧的阻力退縮至彈子孔內，從而解除圓頭彈子對鎖芯的制栓作用實現開啟鎖具的目的*朱紅慧，蔣敬.平板凹齒復制鑰匙開啟彈子鎖痕跡的研究.湖南警察學院學報,2014，(2):18-23.。由于開鎖人徒手操控單鉤，憑借手指對開鎖工具的感覺進行操作，單鉤頭部與彈子接觸的準確率遠低于鑰匙齒頂與彈子球面的接觸，因此形成的痕跡頒布范圍較廣。另由于單鉤L形頭部的面積微小與彈子錐形球面在接觸過程中會形成擦劃和印壓兩種形式的接觸，因此會留下兩種類型的痕跡*朱紅慧，明小剛，婁巖.內窺鏡下L形開鎖器痕跡檢驗的研究.中國司法鑒定,2014，(2):18-23.。

從材料學的角度分析，材料在受外力作用的同時其內部會產生相對應的內力，內力至最大值時稱之為內力極限，材料學稱之為內應力極限。在內應力極限范圍內，內應力的大小是隨著外力的變化而改變的，當外力小于內應力時，在材料表面產生彈性形變，材料的結構不會遭破壞，基于此原理，單鉤開鎖時在彈子表面不會留下痕跡；當外力超過內應力的極限時，則發生塑性形變，材料在外力的作用下結構被破壞，因此在鎖芯彈子的表面留下痕跡。

2.材料硬度對單鉤開鎖痕跡的影響

硬度即材料的軟硬程度，是指材料抵抗塑性形變，特別是局部變形、壓痕或劃痕的能力。金屬材料的硬度有壓入硬度和劃痕硬度兩類。壓入硬度是表征金屬材料抵抗壓痕的能力，即反映壓痕附近局部體積金屬的彈性形變、微量塑性形變以及大量塑性形變的能力。單鉤開啟鎖具將圓頭彈子往彈子孔中進行頂壓時，單鉤的L形頭部對彈子球面形成一個正壓力，此時彈子金屬材料的內部形成應力，在表面形成彈性形變，當單鉤壓力大于材料的屈服極限時，則形成塑性形變，在彈子球面上留下印壓痕跡，反之則產生彈性形變，在彈子表面觀察不到印壓痕跡。因此彈子材料壓入硬度的大小是形成印壓痕跡影響因素之一。這一點，從前述的彈子材料硬度測試結果與單鉤開鎖痕跡的反映程度的相關性能夠獲得充分證明。劃痕硬度是指材料抵抗劃痕的能力，主要反映金屬對切斷破壞的抗力。較為通俗的理解，就是劃痕硬度高的物體能在硬度低的物體表面擦劃留下痕跡，如尖端鋒利的金屬在塑料表面擦劃，能使塑料組織被切劃脫離客體表面而形成擦劃痕跡；反之，塑料在金屬表面摩擦切劃則不容易發生上述的現象。實驗表明，單鉤開鎖時除了頂壓彈子進行印壓作用外，還會在彈子表面進行相對運動產生擦劃，如果單鉤的擦劃硬度大于彈子會在彈表面留下擦劃痕跡，如果等于則形成的痕跡很淺或觀察不到痕跡，如果小于彈子的硬度則完全尋找不到擦劃痕跡。本項研究中，開鎖工具材料的硬度為定值，從開鎖痕跡的反映程度隨彈子材料硬件度測試值的變化規律也可以驗證上述觀點。因此，彈子材料劃痕硬度的大小也是形成單鉤擦劃痕跡的主要因素之一*陳保華，趙曉峰.常用硬度的測試原理及表示方法.金屬加工，2008.(5)：69-71.。

3.實驗因素對單鉤開鎖痕跡的影響

開鎖工具的影響。用單鉤進行開鎖實驗，為了減少工具刃口結構和工具材質硬度對實驗結果的干擾，選擇了相同型號、相同款式的單鉤作為實驗工具，但是不能完全避免不同工具個體之間加工痕跡差異性的影響。通過顯微鏡觀察單鉤頭部結構發現，不同單鉤個體的L形頭部端面的傾斜程度、頂端端面的光滑程度、頂端端面邊沿的圓潤程度存在差異性。有的端面平整光滑邊沿圓潤；有的端面有一定的傾斜角度，且粗糙，邊沿呈現銳角。用端面平整光滑、邊沿圓潤的工具開鎖時，端面與彈子表面的接觸面積相對較大，彈子表面單位面積所受的力較小，形成的痕跡相對較淺，痕跡在外觀形態上則表現為較為模糊；用端面傾斜粗糙、邊沿有銳角的工具開鎖，端面與彈子的接觸面積較小，單位面積所受的力較大，形成的痕跡相對清晰。

材料硬度測試的影響。材料學認為，在一個獨立的整體材料上，不同部位的硬度存在一定的差異。本實驗檢測的彈子材料硬度只是對彈子球面進行打磨測試五次后取的平均值，按照材料學理論分析，彈子球面、彈子則面、同一鎖芯中不同位置上彈子材料硬度都會存在一定差異，在一定程度上也會對其表面的痕跡造成影響。

實驗者操作的影響。為了排除開鎖技術差異對實驗結果的影響，在進行實驗設計時確定由同一人進行開鎖實驗，以確保技術因子的穩定性，但仍然不可避免操作疲勞所引起的用力大小的變化。眾所周知，力是痕跡形成要素中較為重要的因素之一，實驗者徒手操作難以對力的大小和方向保持一個相對穩定的值，因此不可避免的會引起痕跡的變化。通過將同種鎖具相同位置的彈子表面痕跡進行比較發現，痕跡分布和清晰度都有一定的差異。另外，實驗工具的磨合期對實驗者操作流暢程度的影響也會導致的痕跡微變化。

三、結論

鎖芯材料硬度對單鉤開啟插芯門鎖痕跡的反映程度有較為明顯的影響。從同種材質單鉤開啟插芯門鎖的實驗結果獲知，單鉤開鎖痕跡反映程度隨著材料硬度的增大而減小。在檢驗鎖具彈子表面痕跡時，應結合客體材料的硬度進行綜合評判。對不同材質鎖具彈子上痕跡之間的差異，在排除嫌疑人的技術因素和個體因素外還應考慮材料硬度的關系，對于顯微鏡下無痕跡顯現的檢驗結果更應充分考慮材料硬度的影響因素，不能就此做出“未經技術開鎖”的檢驗結論。