锁芯弹子材料硬度对单钩开锁痕迹影响的研究

朱红慧

(南京森林警察学院，江苏·南京 210023)

单钩是技术开锁案件中较为常见的一种开锁工具，外观类似L形。开锁时将工具从钥匙槽伸口入锁孔，用开锁工具的L形头部逐个顶压锁芯中的圆头弹子实现开锁，因此单钩开锁形成的痕迹主要集中在锁芯的圆头弹子上。痕迹的反应很大程度上决定于弹子材料的性能，随着锁具行业的发展，锁芯弹子材料类型不断发生改变，如目前除了常见的铜制锁芯外，还有合金、镀镍、镀铬等多种材料。锁芯弹子上的痕迹形态是确定开锁方式、判断案件性质的重要依据。现有的检验方法是通过解剖锁具，取出锁芯中的圆头弹子，寻找、观察弹子表面的痕迹。可见，这一系列检验过程忽略了痕迹形成中的一个重要因素——客体材料的性能，未能将痕迹检验与客体材料的硬度建立联系。

众所周知，不同材料的物理性能存在一定的差异性。因此，技术开锁工具在不同硬度的弹子上留下的痕迹也会有差异，这种差异性的存在势必影响推断案件性质的准确性。如果在分析锁芯弹子表面痕迹的同时，结合弹子材质进行综合判断，可以使案件的推断结果更具科学性。目前材料学领域对金属材料物理性能的检测方法已经发展相当成熟了，这为锁具痕迹检验技术的发展提供了方法依据。在这方面敖琪和马元元已经对“材质硬度对原配钥匙的增配夹持痕迹的影响”进行了研究*敖琪，马元元.材质硬度对凸齿原配钥匙增配夹持痕迹的影响.刑事技术,2010，(6):10-12.，他们的研究集中在增配钥匙痕迹方面。技术开锁案件更多地利用开锁工具替代钥匙开锁作案，对锁芯弹子材料硬度影响开锁痕迹的研究还未见报道。使技术开锁痕迹检验更具科学性，为案件侦查提供准确的方向，本文采用实验的方法对锁芯弹子材料硬度对单钩开锁痕迹的影响开展研究。

一、实验

(一)实验设备与材料

HIACHI-S-3400N-EDX能谱仪、硬度测试仪、三维视频显微镜、体视显微镜、单钩(开锁工具)、实验锁具、锁具解剖工具。

(二)实验方法

1.选购坚力、帮能、万丰三种品牌的插芯门锁各16把作为实验锁具，选取同一类型、相同材质的单钩5把(未使用过)作为开锁实验工具。

2.从每种实验锁具中随机抽取1把，用常规的方法进行解剖，取出锁芯中的圆头弹子，用物证袋按品牌分类包装，贴上对应的标签备检。

3.用能谱仪对三种锁具弹子的主要金属成分进行检测，检测结果为坚力、帮能、万丰三种品牌锁芯弹子的主要金属成分分别是铜、铁、镀镍，三种弹子材料的能谱(见图1)。

4.用硬度测试仪在0.05公斤的载荷下，对三种锁具弹子的压入硬度(维氏硬度)进行检测，获得的平均硬度值(见表一)，对三种锁具弹子的划痕硬度(莫氏硬度)进行检索，检索结果(见表二)。

5.将剩余的锁具分成5组，使每组锁具分别有铜、铁、镀镍弹子锁各1把。

6.将单钩依自然数字的顺序编号。

7.由同一人按照单钩的编号顺序，使用单钩分别对锁具进行开启实验，然后将锁具进行解剖，取出弹子对应编号后置于显微镜下观察，比较三种锁具弹子痕迹的反映情况。

图1 实验锁具弹子能谱图

表一 实验锁具弹子硬度测试值

表二 实验锁具弹子莫氏硬度值

二、实验结果与讨论

(一)实验结果

通过对三种材质弹子上的痕迹比较发现，不同编号单钩开启同一种材质锁具，在弹子上形成痕迹的位置和痕迹形态存在差异。具体表现为，痕迹分布在圆头弹子球面的中心和边缘，球面中心痕迹显微形态呈不规则的凹陷状，边缘痕迹的显微形态多为不规则的短线。同一把锁具中弹子所处的位置不同，其表面痕迹的量不相同。表现为，靠近钥匙槽外端的痕迹的数量比靠近里端的少。同一把单钩开启不同金属材质的锁具，在弹子球面形成的痕迹反映程度各不相同。表现为，在铜质弹子表面单钩遗留的痕迹较为清晰，在铁质弹子上次之，镀镍弹子表面在显微镜下有时观察到痕迹，开锁痕迹反映程度的比较(见表三，图2)。

表三 实验锁具弹子对单钩开锁痕迹反映程度的比较

图2 铜、铁、镀镍弹子球面痕迹反映

(二)讨论

1.单钩开锁的过程与形成痕迹的原理

单钩开锁是利用单钩的L形头部顶压位于锁芯内部的圆头弹子球面，使弹子克服弹子弹簧的阻力退缩至弹子孔内，从而解除圆头弹子对锁芯的制栓作用实现开启锁具的目的*朱红慧，蒋敬.平板凹齿复制钥匙开启弹子锁痕迹的研究.湖南警察学院学报,2014，(2):18-23.。由于开锁人徒手操控单钩，凭借手指对开锁工具的感觉进行操作，单钩头部与弹子接触的准确率远低于钥匙齿顶与弹子球面的接触，因此形成的痕迹颁布范围较广。另由于单钩L形头部的面积微小与弹子锥形球面在接触过程中会形成擦划和印压两种形式的接触，因此会留下两种类型的痕迹*朱红慧，明小刚，娄岩.内窥镜下L形开锁器痕迹检验的研究.中国司法鉴定,2014，(2):18-23.。

从材料学的角度分析，材料在受外力作用的同时其内部会产生相对应的内力，内力至最大值时称之为内力极限，材料学称之为内应力极限。在内应力极限范围内，内应力的大小是随着外力的变化而改变的，当外力小于内应力时，在材料表面产生弹性形变，材料的结构不会遭破坏，基于此原理，单钩开锁时在弹子表面不会留下痕迹；当外力超过内应力的极限时，则发生塑性形变，材料在外力的作用下结构被破坏，因此在锁芯弹子的表面留下痕迹。

2.材料硬度对单钩开锁痕迹的影响

硬度即材料的软硬程度，是指材料抵抗塑性形变，特别是局部变形、压痕或划痕的能力。金属材料的硬度有压入硬度和划痕硬度两类。压入硬度是表征金属材料抵抗压痕的能力，即反映压痕附近局部体积金属的弹性形变、微量塑性形变以及大量塑性形变的能力。单钩开启锁具将圆头弹子往弹子孔中进行顶压时，单钩的L形头部对弹子球面形成一个正压力，此时弹子金属材料的内部形成应力，在表面形成弹性形变，当单钩压力大于材料的屈服极限时，则形成塑性形变，在弹子球面上留下印压痕迹，反之则产生弹性形变，在弹子表面观察不到印压痕迹。因此弹子材料压入硬度的大小是形成印压痕迹影响因素之一。这一点，从前述的弹子材料硬度测试结果与单钩开锁痕迹的反映程度的相关性能够获得充分证明。划痕硬度是指材料抵抗划痕的能力，主要反映金属对切断破坏的抗力。较为通俗的理解，就是划痕硬度高的物体能在硬度低的物体表面擦划留下痕迹，如尖端锋利的金属在塑料表面擦划，能使塑料组织被切划脱离客体表面而形成擦划痕迹；反之，塑料在金属表面摩擦切划则不容易发生上述的现象。实验表明，单钩开锁时除了顶压弹子进行印压作用外，还会在弹子表面进行相对运动产生擦划，如果单钩的擦划硬度大于弹子会在弹表面留下擦划痕迹，如果等于则形成的痕迹很浅或观察不到痕迹，如果小于弹子的硬度则完全寻找不到擦划痕迹。本项研究中，开锁工具材料的硬度为定值，从开锁痕迹的反映程度随弹子材料硬件度测试值的变化规律也可以验证上述观点。因此，弹子材料划痕硬度的大小也是形成单钩擦划痕迹的主要因素之一*陈保华，赵晓峰.常用硬度的测试原理及表示方法.金属加工，2008.(5)：69-71.。

3.实验因素对单钩开锁痕迹的影响

开锁工具的影响。用单钩进行开锁实验，为了减少工具刃口结构和工具材质硬度对实验结果的干扰，选择了相同型号、相同款式的单钩作为实验工具，但是不能完全避免不同工具个体之间加工痕迹差异性的影响。通过显微镜观察单钩头部结构发现，不同单钩个体的L形头部端面的倾斜程度、顶端端面的光滑程度、顶端端面边沿的圆润程度存在差异性。有的端面平整光滑边沿圆润；有的端面有一定的倾斜角度，且粗糙，边沿呈现锐角。用端面平整光滑、边沿圆润的工具开锁时，端面与弹子表面的接触面积相对较大，弹子表面单位面积所受的力较小，形成的痕迹相对较浅，痕迹在外观形态上则表现为较为模糊；用端面倾斜粗糙、边沿有锐角的工具开锁，端面与弹子的接触面积较小，单位面积所受的力较大，形成的痕迹相对清晰。

材料硬度测试的影响。材料学认为，在一个独立的整体材料上，不同部位的硬度存在一定的差异。本实验检测的弹子材料硬度只是对弹子球面进行打磨测试五次后取的平均值，按照材料学理论分析，弹子球面、弹子则面、同一锁芯中不同位置上弹子材料硬度都会存在一定差异，在一定程度上也会对其表面的痕迹造成影响。

实验者操作的影响。为了排除开锁技术差异对实验结果的影响，在进行实验设计时确定由同一人进行开锁实验，以确保技术因子的稳定性，但仍然不可避免操作疲劳所引起的用力大小的变化。众所周知，力是痕迹形成要素中较为重要的因素之一，实验者徒手操作难以对力的大小和方向保持一个相对稳定的值，因此不可避免的会引起痕迹的变化。通过将同种锁具相同位置的弹子表面痕迹进行比较发现，痕迹分布和清晰度都有一定的差异。另外，实验工具的磨合期对实验者操作流畅程度的影响也会导致的痕迹微变化。

三、结论

锁芯材料硬度对单钩开启插芯门锁痕迹的反映程度有较为明显的影响。从同种材质单钩开启插芯门锁的实验结果获知，单钩开锁痕迹反映程度随着材料硬度的增大而减小。在检验锁具弹子表面痕迹时，应结合客体材料的硬度进行综合评判。对不同材质锁具弹子上痕迹之间的差异，在排除嫌疑人的技术因素和个体因素外还应考虑材料硬度的关系，对于显微镜下无痕迹显现的检验结果更应充分考虑材料硬度的影响因素，不能就此做出“未经技术开锁”的检验结论。