發(fā)射彈頭痕跡特征的形成變化機(jī)理及應(yīng)用

潘自勤

（西南政法大學(xué) 司法鑒定中心，重慶高校物證技術(shù)工程研究中心，重慶401120）

槍支同一認(rèn)定鑒定①槍支同一認(rèn)定鑒定：在訴訟過程中，由具有槍彈痕跡專門知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的鑒定人，通過對(duì)槍彈痕跡特征的分析比較，對(duì)槍支是否同一的問題所作出的科學(xué)判斷。是槍彈痕跡鑒定的主要任務(wù)之一，其鑒定意見對(duì)偵破槍擊案件、提供訴訟證據(jù)等有著極其重要的作用。為此，筆者運(yùn)用彈道學(xué)原理，結(jié)合槍械生產(chǎn)制作過程相關(guān)部件上形成的特征，分析發(fā)射過程中彈頭痕跡的形成機(jī)理、痕跡特征的變化規(guī)律及其在槍彈痕跡鑒定中的應(yīng)用，從而為得出科學(xué)可靠的鑒定意見提供理論依據(jù)和鑒定方法。

1 發(fā)射彈頭痕跡特征形成的客觀條件

槍支在發(fā)射過程中，槍械和槍彈之間必然產(chǎn)生相互接觸和相互作用，在這作用過程中兩者將產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)化、微量物質(zhì)轉(zhuǎn)移、外表結(jié)構(gòu)形態(tài)變化或內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，從而在發(fā)射彈頭上形成反映槍械制作、加工、使用中所形成的反映該機(jī)件特點(diǎn)的特征。

1.1 槍械機(jī)件生產(chǎn)加工過程中形成的痕跡特征

槍械的組成部件中與發(fā)射彈頭痕跡密切相關(guān)的部件是槍管。槍管作為能量轉(zhuǎn)換器，它賦予彈頭一定的初速、轉(zhuǎn)速和飛行方向。其槍膛是彈頭痕跡和部分彈殼痕跡的造痕體，它由彈膛、坡膛、線膛組成。槍管部件多用高強(qiáng)度、高硬度的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼制成，槍膛由于加工方式方法的不同，在內(nèi)壁會(huì)造成如下不同的痕跡特征。

1.1.1 彈膛特征

槍械的彈膛分為滑膛型彈膛、緩?fù)诵蛷椞藕椭诵蛷椞?，一般與適配彈的外形一致，但由于加工過程中一些隨機(jī)因素的影響，使彈膛內(nèi)會(huì)形成細(xì)微結(jié)構(gòu)差異，這就形成了不同的彈膛特征。

1.1.2 坡膛特征

坡膛是連接彈膛和線膛的過渡部位。通常由1～2個(gè)錐體組成，其作用是確保彈頭起動(dòng)時(shí)易于嵌入膛線，運(yùn)動(dòng)位置準(zhǔn)確，密閉火藥氣體。彈膛、坡膛的制作一般在線膛制作完成，外圓加工成型后進(jìn)行，主要有粗鉸彈膛-半精鉸彈膛-電液壓加工彈膛-精鉸彈膛-拋光彈膛和粗鉸彈膛-半精鉸彈膛-精鉸彈膛-拋光彈膛兩種加工方式[1]。顯見，加工工藝及加工過程決定了其坡膛特征的唯一存在性。

1.1.3 線膛特征

線膛是槍膛內(nèi)壁有螺旋形溝槽的部分。膛線加工方法有刮刀法、鉤刀拉削法、組合環(huán)刀拉削法、頂錐擠壓法。顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)：無論哪種方法制作膛線，切削工具加工凹槽的拉溝內(nèi)都有許多裂紋，像鋸齒形指向刮刀前進(jìn)的方向；切削工具的平移還會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)的拉溝距離變化。即使經(jīng)過拋光或鍍鉻，仍然可以觀察到由此形成穩(wěn)定的線膛特征。

來自云南楚雄州的牛肝菌，則在云海肴和艷域云國(guó)料理的大師名廚的“潤(rùn)色”下，分別創(chuàng)造出了“牛肝菌牛蛙霸王鍋”和“菌菇竹筒湯”，前者結(jié)合都市人群喜愛的牛蛙，后者加上了復(fù)古演繹，同樣備受廣大白領(lǐng)階層喜愛。

1.2 槍支發(fā)射過程中的槍管痕跡特征

槍支發(fā)射過程中在槍管上形成的痕跡特征是槍管內(nèi)表面受到火藥氣體的燒蝕、化學(xué)腐蝕和同彈頭劇烈摩擦而引起槍管內(nèi)表面鉻層脫落，以及形成的斑痕、疵點(diǎn)等與彈頭披甲表面相互作用而產(chǎn)生的。

射擊時(shí)高溫氣體將加熱槍管內(nèi)壁的金屬表面，彈頭在膛內(nèi)與膛壁的劇烈摩擦，使膛壁溫度升高。當(dāng)彈丸出膛后，因周圍冷空氣的侵入及槍管自身的熱傳導(dǎo)，膛壁溫度則迅速降低。這種“淬火”現(xiàn)象，使得金屬表面產(chǎn)生相應(yīng)裂紋。尤其是連續(xù)射擊時(shí)，高溫甚至可引起膛內(nèi)金屬表面層的變軟或輕微熔化，使之出現(xiàn)滲碳現(xiàn)象。這樣就會(huì)引起金屬表面層相的改變，其相應(yīng)的熱應(yīng)力會(huì)使金屬產(chǎn)生熱裂。金屬的強(qiáng)度和硬度隨著溫度的上升而下降，導(dǎo)致金屬抵抗沖擊和磨損的能力下降。同時(shí)高溫也促進(jìn)了氣體對(duì)金屬的化學(xué)腐蝕作用。

由于磨損和燒蝕出現(xiàn)的裂縫，使彈頭與膛壁之間存在縫隙。射擊時(shí)高溫高壓高速流動(dòng)的火藥氣體從這些縫隙噴出，沖刷金屬表面，同時(shí)由腐蝕作用生成的Fe（C0）5氣體也由裂縫底部向外沖刷，致使原有的裂縫越來越大；高速運(yùn)動(dòng)的彈頭反復(fù)對(duì)膛壁進(jìn)行沖擊、擠壓和摩擦，使膛壁尤其是陽線部位受到嚴(yán)重的磨損，在高溫的條件下，這種作用更為明顯，致使原來光滑的膛壁鉻層脫落，棱邊、棱角變鈍，膛線表面留下更多痕跡特征[2]。由于制作彈頭材料外表相對(duì)較軟，在槍彈發(fā)射過程中，彈頭與膛壁間的相互作用使彈頭上留下反映槍管內(nèi)壁特征的外表結(jié)構(gòu)痕跡。

2 發(fā)射彈頭痕跡特征的形成機(jī)理

2.1 槍彈發(fā)射過程的彈道特點(diǎn)

槍彈發(fā)射過程，即為火藥的化學(xué)能迅速轉(zhuǎn)變成火藥氣體的熱能，經(jīng)氣體膨脹做功又轉(zhuǎn)化為槍械系統(tǒng)的動(dòng)能的能量轉(zhuǎn)換過程。根據(jù)該過程的內(nèi)彈道特點(diǎn)大致可分為四個(gè)時(shí)期：第一時(shí)期為起始彈道階段，即由擊發(fā)底火到彈頭全部嵌入膛線。起動(dòng)期中彈頭在擠進(jìn)線膛的過程中披甲因受線膛內(nèi)壁、膛線棱邊、棱角的強(qiáng)烈擠壓、摩擦則產(chǎn)生塑性變形，直到彈頭圓柱部全部嵌入膛線；第二時(shí)期為內(nèi)彈道的主要過程，即從彈頭全部擠進(jìn)膛線到彈丸出槍口。在這段時(shí)期，彈頭始終在膛內(nèi)壓力作用下，其速度從接近于0加速至槍口速度；第三時(shí)期為火藥燃盡到彈底通過槍口端面階段；在這個(gè)時(shí)期內(nèi)火藥已燃燒結(jié)束，沒有新的氣體產(chǎn)物生成，但膛內(nèi)壓力仍然很高，隨著彈后空間增大，火藥氣體膨脹做功，繼續(xù)加速彈頭的運(yùn)動(dòng)，使彈頭飛離槍口瞬間，彈頭速度增加至槍口速度，而膛壓下降至槍口壓力；第四時(shí)期為中間彈道階段。由于火藥氣體的后效作用，當(dāng)彈頭脫離槍口后，高溫高壓的火藥氣體仍在繼續(xù)膨脹做功并加速彈頭的運(yùn)動(dòng)，直到火藥氣體對(duì)彈頭的做功等于空氣阻力做的負(fù)功，這時(shí)彈頭達(dá)到了實(shí)際的最高速度，其發(fā)射過程的膛壓-行程曲線如圖1 所示[3]。

圖1 膛壓-行程曲線

2.2 發(fā)射彈頭痕跡特征的形成機(jī)理

彈頭發(fā)射過程中在披甲表面形成了明顯的痕跡特征，如圖2所示。分析彈丸在膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過程可知，彈頭痕跡的形成是由于彈體與槍管管壁撞擊和表面摩擦而產(chǎn)生的，它反映槍管內(nèi)膛的結(jié)構(gòu)和特征，并與槍管內(nèi)膛的結(jié)構(gòu)和形狀有關(guān)。例如根據(jù)圖2所示的發(fā)射（手槍）彈頭痕跡特征分析，可以認(rèn)為相對(duì)槍支同一認(rèn)定作用大的主要是以下幾種高質(zhì)量痕跡特征。

圖2 發(fā)射彈頭上的幾種高質(zhì)量細(xì)節(jié)特征

（1）坡膛痕跡。根據(jù)內(nèi)彈道理論，彈丸發(fā)射的如圖1所示的膛壓-行程曲線可以看出，在彈道起始段，在火藥氣體起始?jí)毫Φ淖饔孟拢瑥楊^克服槍管坡膛內(nèi)壁表面的阻力，以擠壓變形的方式進(jìn)入線膛。此時(shí)，由于坡膛區(qū)陽線起始部位對(duì)彈頭披甲的擠壓變形和摩擦阻力作用，在彈頭上形成了與彈軸平行的線條狀擦劃痕跡。坡膛痕跡起始于彈頭弧形部末端，并貫穿整個(gè)彈頭的圓柱部。在彈頭開始旋轉(zhuǎn)前，坡膛痕跡是彈頭沿軸向與槍管內(nèi)壁摩擦形成的線條狀擦劃痕跡。由于槍膛內(nèi)膛線的導(dǎo)旋作用，彈頭擠進(jìn)線膛產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，致使坡膛痕跡被按纏角方向傾斜的陽線痕跡逐步掩蓋，位于槍膛陰線位置的部分坡膛痕跡呈由寬變窄形態(tài)保留下來，見圖2中坡膛痕跡指示線所指部分。由此可以認(rèn)為，射擊彈頭上的坡膛痕跡真實(shí)反映了槍管坡膛特征，通常彈頭的坡膛痕跡明顯、線條連貫、量大、清晰、特定性強(qiáng)，是認(rèn)定槍支同一的重要特定性判據(jù)之一。

（2）線膛痕跡。由圖1可知，彈頭擠進(jìn)線膛后膛壓急劇上升，由于膛線的導(dǎo)旋作用，彈頭在線膛中旋轉(zhuǎn)急加速前進(jìn)。線膛痕跡是彈頭在線膛中旋轉(zhuǎn)前進(jìn)中，受擠壓、剪切、摩擦等作用形成的。由于初期膛壓很高，彈頭加速度和角加速度均很大，因此可以認(rèn)為線膛痕跡主要是線膛的初始段形成的。線膛痕跡起始于彈頭的弧形部末端，貫穿圓柱部，終止于彈頭尾部。線膛痕跡中的線條痕跡同彈頭軸線方向有一定的夾角，理論上與槍管膛線纏角相等。根據(jù)線膛痕跡的成痕機(jī)理和特征形態(tài)，線膛痕跡與槍支鑒定致關(guān)重要的是陽膛線起、末端痕跡、小線紋痕跡（見圖2）。

（3）膛線痕跡中的起末端痕跡。膛線痕跡是在射擊彈頭擠壓前進(jìn)過程中，受線膛內(nèi)表面的陰、陽線的擠壓、剪切、刮擦作用，在彈頭披甲表面形成的有一定深度的塑性形變區(qū)。陽線的起端痕跡即是痕起緣，能夠反映膛線的起始部位、線膛端面的形狀及細(xì)節(jié)特征。陽線的末端痕跡即是痕止緣，與槍口附近膛線終止處邊沿特征吻合。由于在槍支使用、擦拭中，槍管膛線的起始與終止部位受到燒蝕與磨損，因而每支槍械膛線的起始端和終止端形態(tài)不同，反映在射擊彈頭上陽線的起止端痕跡形態(tài)各異。由此認(rèn)為，槍彈陽線的起止端痕跡與槍管（膛線）的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以作為認(rèn)定槍支同一的又一重要特定性判據(jù)。

（4）小線紋痕跡。小線紋痕跡是彈頭擠進(jìn)線膛和在膛內(nèi)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)時(shí)，彈頭披甲表面受到線膛內(nèi)表面的擠壓、摩擦作用形成。槍管陽線對(duì)彈頭披甲表面的擠壓、摩擦作用力大，位于射擊彈頭陽線痕跡區(qū)中小線紋痕跡更為清晰、明顯，并覆蓋在這個(gè)區(qū)域中的拔彈痕跡和坡膛痕跡上，在主次棱線痕跡內(nèi)側(cè)。當(dāng)陽線嚴(yán)重銹蝕、磨損或鍍層剝落，射擊彈頭上小線紋痕跡更加明顯。顯見，小線紋痕跡是認(rèn)定槍支同一的主要特定性判據(jù)。

由上述分析可知，槍支射擊過程是由于發(fā)射藥燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓氣體的作用，推動(dòng)彈頭與彈殼分離，加速運(yùn)動(dòng)，并由膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)至射出槍管外到擊中被射客體的過程。在這一過程中，彈頭上必然形成反映槍管內(nèi)壁接觸表面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的外表結(jié)構(gòu)痕跡。

3 發(fā)射彈頭痕跡特征的變化因素及應(yīng)用

3.1 槍械結(jié)構(gòu)特征的相對(duì)穩(wěn)定性與發(fā)射彈頭痕跡特征的變化

槍械結(jié)構(gòu)特征的穩(wěn)定性，是指槍械結(jié)構(gòu)特征的特定性在一定條件下和一定時(shí)期內(nèi)保持不變的屬性。事物在量變階段，其基本矛盾未轉(zhuǎn)化，顯示出事物的屬性保持穩(wěn)定狀態(tài)。不同類型的客體形成穩(wěn)定性的根源不同，穩(wěn)定期的長(zhǎng)短不同。槍械機(jī)件的構(gòu)造和細(xì)微形態(tài)的穩(wěn)定性主要與機(jī)件的制作材料有關(guān)。由于槍械一般采用硬度極高的金屬材料制造，因此使用過程中，機(jī)件構(gòu)造和細(xì)微形態(tài)在一定時(shí)期內(nèi)具有穩(wěn)定性，這為槍支同一認(rèn)定鑒定提供了可能性。但槍械結(jié)構(gòu)特征的這種穩(wěn)定性具有相對(duì)性，不是絕對(duì)穩(wěn)定的，這種相對(duì)性表現(xiàn)為在基本性質(zhì)未發(fā)生改變前，有量變和部分質(zhì)變發(fā)生。量變和部分質(zhì)變就是穩(wěn)定期的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)。由于槍械的使用、保存、維護(hù)在不同程度上使原槍械構(gòu)造和細(xì)微形態(tài)產(chǎn)生變化，這些相對(duì)變化部分的細(xì)微特征，在槍支發(fā)射時(shí)必然會(huì)反映在承痕體彈頭上。

槍械有關(guān)機(jī)件都是用優(yōu)質(zhì)堅(jiān)硬的鋼材制造，造痕性能良好。由于彈頭是用復(fù)銅鋼、黃銅、紫銅等材料制成的，其強(qiáng)度、硬度比槍管材料差，因而彈頭的可塑性強(qiáng)。加之材質(zhì)細(xì)膩，顆粒細(xì)小，火藥氣體的作用力大，因此彈頭在發(fā)射時(shí)留下的痕跡清晰、穩(wěn)定。實(shí)彈射擊試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在同一射擊條件下，連續(xù)向水受彈器射擊幾發(fā)、幾十發(fā)，甚至百發(fā)，毗接試射的彈頭上基本都有較多穩(wěn)定的特征。但在相距數(shù)百發(fā)、千發(fā)發(fā)射彈頭上有些膛線痕跡特征則會(huì)發(fā)生改變。例如，用77式新手槍進(jìn)行的實(shí)彈射擊實(shí)驗(yàn)表明：1～3 000發(fā)射擊彈頭上的痕跡特征隨著發(fā)射次數(shù)的增加存在過渡性的變化。由于槍械機(jī)件特別是槍管內(nèi)表面磨損程度加重，彈頭上的各種發(fā)射痕跡都會(huì)發(fā)生一定形態(tài)和特征的改變，其變化程度各不相同，主要表現(xiàn)為彈頭上外表光亮面減少，線條擦劃痕增多；粗大線條逐漸減少，細(xì)小線條增多。在彈頭的線痕對(duì)接觀察中，2000發(fā)后的彈頭上的線痕對(duì)接率減少，有的線條無法對(duì)接。當(dāng)射擊達(dá)3 000發(fā)時(shí)的彈頭，其線痕特征相對(duì)變化更大。究其原因是由于槍管磨損形成新的特征所致，但仍屬于非本質(zhì)差異，鑒定中要善于從變化中抓住不變的特征，正確分析其非本質(zhì)的差異點(diǎn)[4]。當(dāng)然，隨著槍管發(fā)射次數(shù)的不斷增加，不同種類的槍械當(dāng)射擊次數(shù)達(dá)到各自的使用壽命后，即當(dāng)槍管磨損嚴(yán)重，機(jī)件老化，痕跡變形，此時(shí)彈頭上的痕跡特征則失去了槍支同一認(rèn)定的條件。

3.2 發(fā)射彈頭的終點(diǎn)彈道特點(diǎn)與痕跡特征的變化

引起射擊彈頭痕跡特征的變化因素，一方面是由于槍械的使用、保存、維護(hù)，甚至改造而在不同程度上使原槍械構(gòu)造和細(xì)微形態(tài)產(chǎn)生變化所致；另一方面則與彈頭在終點(diǎn)彈道段和客體的相互作用有關(guān)。在一般的實(shí)際案例中，彈頭從槍口射出后，在終點(diǎn)彈道段，由于彈丸對(duì)所擊中的客體物或障礙物產(chǎn)生了劇烈的撞擊，彈頭在發(fā)射中經(jīng)槍膛留下的高質(zhì)量坡膛痕跡、小線紋痕跡、起末端痕跡等在彈頭擊中客體時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)變形，其變形程度視彈頭擊中不同客體的情況有所不同。分析中應(yīng)視具體情況不同，注意內(nèi)彈道過程與終點(diǎn)彈道過程造痕的區(qū)別和終點(diǎn)效應(yīng)對(duì)內(nèi)彈道過程所形成的彈頭痕跡特征的影響。

在有效射程范圍內(nèi)，彈頭距槍口任一距離處與目標(biāo)物碰撞時(shí)都具有相當(dāng)大的動(dòng)能，在其終點(diǎn)彈道段伴隨著復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換，從而使得目標(biāo)局部變形或破壞。同時(shí)在侵徹目標(biāo)的過程中，彈頭有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重變形甚至破裂。變形破裂的彈頭在對(duì)目標(biāo)介質(zhì)的侵徹過程中，將增大介質(zhì)阻力和翻滾作用，同時(shí)增大對(duì)介質(zhì)的破壞和損傷。槍彈對(duì)各種介質(zhì)的侵徹試驗(yàn)證實(shí)：彈頭穿透玻璃后，其頂部或圓柱部會(huì)形成典型的痕跡，彈頭頂部常常會(huì)發(fā)生變形；彈頭撞擊石頭、墻壁、泥土?xí)r，彈頭上會(huì)形成大小、形狀不同彎曲的擦痕和碰撞痕，這些擦痕常常會(huì)破壞彈頭上原有的相對(duì)較明顯、穩(wěn)定的射擊內(nèi)彈道痕跡，如坡膛痕、小線紋痕和起末端痕等；彈頭穿過障礙物時(shí)也常會(huì)發(fā)生變形，常見的變形有彈頭尖端塌凹、彈頭呈扁平形狀，有時(shí)成為碎片或彈頭部分破碎。彈頭的這些變形現(xiàn)象時(shí)常會(huì)破壞或消除許多彈頭上的具有鑒定價(jià)值的痕跡，從而造成對(duì)槍彈痕跡檢驗(yàn)的困難（見圖3）。

此外，還有值得一提的跳彈痕。即是彈頭在飛行過程中以較小角度碰擊障礙物后改變飛行方向，以一定角度形成反跳的現(xiàn)象中，其彈頭的弧形部一側(cè)往往會(huì)留下非射擊形成的異常擦劃線條痕跡。當(dāng)彈頭命中的客體較堅(jiān)硬、粗糙，其擦劃線痕更加明顯、粗大[5]。如果彈頭是由左旋膛線槍發(fā)射的擦劃線條向左傾斜，如果是右旋膛線槍發(fā)射的，則擦劃線條向右傾斜（見圖4）。

圖3 與硬物相碰撞后的變形彈頭

圖4 跳彈上的擦劃痕跡

在槍支同一認(rèn)定鑒定實(shí)踐中應(yīng)善于抓住上述射擊彈頭痕跡特征變化的規(guī)律特點(diǎn)，從變形彈頭的痕跡中發(fā)現(xiàn)確定未變形的痕跡特征。即使碎裂的彈頭碎片經(jīng)拼接處理后仍有可能從留下的變形痕跡中，反映出彈頭發(fā)射時(shí)形成的重要痕跡特征。同時(shí)根據(jù)彈頭痕跡特征形成變化的機(jī)理，科學(xué)地分析檢材彈頭與樣本彈頭特征產(chǎn)生差異的原因，以得到可靠的槍支同一認(rèn)定的鑒定意見，從而使槍彈痕跡這一物證在偵查審判中發(fā)揮出更大的作用。

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