发射弹头痕迹特征的形成变化机理及应用

潘自勤

（西南政法大学 司法鉴定中心，重庆高校物证技术工程研究中心，重庆401120）

枪支同一认定鉴定①枪支同一认定鉴定：在诉讼过程中，由具有枪弹痕迹专门知识和经验的鉴定人，通过对枪弹痕迹特征的分析比较，对枪支是否同一的问题所作出的科学判断。是枪弹痕迹鉴定的主要任务之一，其鉴定意见对侦破枪击案件、提供诉讼证据等有着极其重要的作用。为此，笔者运用弹道学原理，结合枪械生产制作过程相关部件上形成的特征，分析发射过程中弹头痕迹的形成机理、痕迹特征的变化规律及其在枪弹痕迹鉴定中的应用，从而为得出科学可靠的鉴定意见提供理论依据和鉴定方法。

1 发射弹头痕迹特征形成的客观条件

枪支在发射过程中，枪械和枪弹之间必然产生相互接触和相互作用，在这作用过程中两者将产生能量转化、微量物质转移、外表结构形态变化或内部结构变化，从而在发射弹头上形成反映枪械制作、加工、使用中所形成的反映该机件特点的特征。

1.1 枪械机件生产加工过程中形成的痕迹特征

枪械的组成部件中与发射弹头痕迹密切相关的部件是枪管。枪管作为能量转换器，它赋予弹头一定的初速、转速和飞行方向。其枪膛是弹头痕迹和部分弹壳痕迹的造痕体，它由弹膛、坡膛、线膛组成。枪管部件多用高强度、高硬度的优质碳素结构钢和优质合金结构钢制成，枪膛由于加工方式方法的不同，在内壁会造成如下不同的痕迹特征。

1.1.1 弹膛特征

枪械的弹膛分为滑膛型弹膛、缓退型弹膛和助退型弹膛，一般与适配弹的外形一致，但由于加工过程中一些随机因素的影响，使弹膛内会形成细微结构差异，这就形成了不同的弹膛特征。

1.1.2 坡膛特征

坡膛是连接弹膛和线膛的过渡部位。通常由1～2个锥体组成，其作用是确保弹头起动时易于嵌入膛线，运动位置准确，密闭火药气体。弹膛、坡膛的制作一般在线膛制作完成，外圆加工成型后进行，主要有粗铰弹膛-半精铰弹膛-电液压加工弹膛-精铰弹膛-抛光弹膛和粗铰弹膛-半精铰弹膛-精铰弹膛-抛光弹膛两种加工方式[1]。显见，加工工艺及加工过程决定了其坡膛特征的唯一存在性。

1.1.3 线膛特征

线膛是枪膛内壁有螺旋形沟槽的部分。膛线加工方法有刮刀法、钩刀拉削法、组合环刀拉削法、顶锥挤压法。显微镜观察发现：无论哪种方法制作膛线，切削工具加工凹槽的拉沟内都有许多裂纹，像锯齿形指向刮刀前进的方向；切削工具的平移还会产生随机的拉沟距离变化。即使经过抛光或镀铬，仍然可以观察到由此形成稳定的线膛特征。

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1.2 枪支发射过程中的枪管痕迹特征

枪支发射过程中在枪管上形成的痕迹特征是枪管内表面受到火药气体的烧蚀、化学腐蚀和同弹头剧烈摩擦而引起枪管内表面铬层脱落，以及形成的斑痕、疵点等与弹头披甲表面相互作用而产生的。

射击时高温气体将加热枪管内壁的金属表面，弹头在膛内与膛壁的剧烈摩擦，使膛壁温度升高。当弹丸出膛后，因周围冷空气的侵入及枪管自身的热传导，膛壁温度则迅速降低。这种“淬火”现象，使得金属表面产生相应裂纹。尤其是连续射击时，高温甚至可引起膛内金属表面层的变软或轻微熔化，使之出现渗碳现象。这样就会引起金属表面层相的改变，其相应的热应力会使金属产生热裂。金属的强度和硬度随着温度的上升而下降，导致金属抵抗冲击和磨损的能力下降。同时高温也促进了气体对金属的化学腐蚀作用。

由于磨损和烧蚀出现的裂缝，使弹头与膛壁之间存在缝隙。射击时高温高压高速流动的火药气体从这些缝隙喷出，冲刷金属表面，同时由腐蚀作用生成的Fe（C0）5气体也由裂缝底部向外冲刷，致使原有的裂缝越来越大；高速运动的弹头反复对膛壁进行冲击、挤压和摩擦，使膛壁尤其是阳线部位受到严重的磨损，在高温的条件下，这种作用更为明显，致使原来光滑的膛壁铬层脱落，棱边、棱角变钝，膛线表面留下更多痕迹特征[2]。由于制作弹头材料外表相对较软，在枪弹发射过程中，弹头与膛壁间的相互作用使弹头上留下反映枪管内壁特征的外表结构痕迹。

2 发射弹头痕迹特征的形成机理

2.1 枪弹发射过程的弹道特点

枪弹发射过程，即为火药的化学能迅速转变成火药气体的热能，经气体膨胀做功又转化为枪械系统的动能的能量转换过程。根据该过程的内弹道特点大致可分为四个时期：第一时期为起始弹道阶段，即由击发底火到弹头全部嵌入膛线。起动期中弹头在挤进线膛的过程中披甲因受线膛内壁、膛线棱边、棱角的强烈挤压、摩擦则产生塑性变形，直到弹头圆柱部全部嵌入膛线；第二时期为内弹道的主要过程，即从弹头全部挤进膛线到弹丸出枪口。在这段时期，弹头始终在膛内压力作用下，其速度从接近于0加速至枪口速度；第三时期为火药燃尽到弹底通过枪口端面阶段；在这个时期内火药已燃烧结束，没有新的气体产物生成，但膛内压力仍然很高，随着弹后空间增大，火药气体膨胀做功，继续加速弹头的运动，使弹头飞离枪口瞬间，弹头速度增加至枪口速度，而膛压下降至枪口压力；第四时期为中间弹道阶段。由于火药气体的后效作用，当弹头脱离枪口后，高温高压的火药气体仍在继续膨胀做功并加速弹头的运动，直到火药气体对弹头的做功等于空气阻力做的负功，这时弹头达到了实际的最高速度，其发射过程的膛压-行程曲线如图1 所示[3]。

图1 膛压-行程曲线

2.2 发射弹头痕迹特征的形成机理

弹头发射过程中在披甲表面形成了明显的痕迹特征，如图2所示。分析弹丸在膛内的运动过程可知，弹头痕迹的形成是由于弹体与枪管管壁撞击和表面摩擦而产生的，它反映枪管内膛的结构和特征，并与枪管内膛的结构和形状有关。例如根据图2所示的发射（手枪）弹头痕迹特征分析，可以认为相对枪支同一认定作用大的主要是以下几种高质量痕迹特征。

图2 发射弹头上的几种高质量细节特征

（1）坡膛痕迹。根据内弹道理论，弹丸发射的如图1所示的膛压-行程曲线可以看出，在弹道起始段，在火药气体起始压力的作用下，弹头克服枪管坡膛内壁表面的阻力，以挤压变形的方式进入线膛。此时，由于坡膛区阳线起始部位对弹头披甲的挤压变形和摩擦阻力作用，在弹头上形成了与弹轴平行的线条状擦划痕迹。坡膛痕迹起始于弹头弧形部末端，并贯穿整个弹头的圆柱部。在弹头开始旋转前，坡膛痕迹是弹头沿轴向与枪管内壁摩擦形成的线条状擦划痕迹。由于枪膛内膛线的导旋作用，弹头挤进线膛产生旋转，致使坡膛痕迹被按缠角方向倾斜的阳线痕迹逐步掩盖，位于枪膛阴线位置的部分坡膛痕迹呈由宽变窄形态保留下来，见图2中坡膛痕迹指示线所指部分。由此可以认为，射击弹头上的坡膛痕迹真实反映了枪管坡膛特征，通常弹头的坡膛痕迹明显、线条连贯、量大、清晰、特定性强，是认定枪支同一的重要特定性判据之一。

（2）线膛痕迹。由图1可知，弹头挤进线膛后膛压急剧上升，由于膛线的导旋作用，弹头在线膛中旋转急加速前进。线膛痕迹是弹头在线膛中旋转前进中，受挤压、剪切、摩擦等作用形成的。由于初期膛压很高，弹头加速度和角加速度均很大，因此可以认为线膛痕迹主要是线膛的初始段形成的。线膛痕迹起始于弹头的弧形部末端，贯穿圆柱部，终止于弹头尾部。线膛痕迹中的线条痕迹同弹头轴线方向有一定的夹角，理论上与枪管膛线缠角相等。根据线膛痕迹的成痕机理和特征形态，线膛痕迹与枪支鉴定致关重要的是阳膛线起、末端痕迹、小线纹痕迹（见图2）。

（3）膛线痕迹中的起末端痕迹。膛线痕迹是在射击弹头挤压前进过程中，受线膛内表面的阴、阳线的挤压、剪切、刮擦作用，在弹头披甲表面形成的有一定深度的塑性形变区。阳线的起端痕迹即是痕起缘，能够反映膛线的起始部位、线膛端面的形状及细节特征。阳线的末端痕迹即是痕止缘，与枪口附近膛线终止处边沿特征吻合。由于在枪支使用、擦拭中，枪管膛线的起始与终止部位受到烧蚀与磨损，因而每支枪械膛线的起始端和终止端形态不同，反映在射击弹头上阳线的起止端痕迹形态各异。由此认为，枪弹阳线的起止端痕迹与枪管（膛线）的对应关系可以作为认定枪支同一的又一重要特定性判据。

（4）小线纹痕迹。小线纹痕迹是弹头挤进线膛和在膛内旋转前进时，弹头披甲表面受到线膛内表面的挤压、摩擦作用形成。枪管阳线对弹头披甲表面的挤压、摩擦作用力大，位于射击弹头阳线痕迹区中小线纹痕迹更为清晰、明显，并覆盖在这个区域中的拔弹痕迹和坡膛痕迹上，在主次棱线痕迹内侧。当阳线严重锈蚀、磨损或镀层剥落，射击弹头上小线纹痕迹更加明显。显见，小线纹痕迹是认定枪支同一的主要特定性判据。

由上述分析可知，枪支射击过程是由于发射药燃烧产生的高温、高压气体的作用，推动弹头与弹壳分离，加速运动，并由膛内运动至射出枪管外到击中被射客体的过程。在这一过程中，弹头上必然形成反映枪管内壁接触表面结构特点的外表结构痕迹。

3 发射弹头痕迹特征的变化因素及应用

3.1 枪械结构特征的相对稳定性与发射弹头痕迹特征的变化

枪械结构特征的稳定性，是指枪械结构特征的特定性在一定条件下和一定时期内保持不变的属性。事物在量变阶段，其基本矛盾未转化，显示出事物的属性保持稳定状态。不同类型的客体形成稳定性的根源不同，稳定期的长短不同。枪械机件的构造和细微形态的稳定性主要与机件的制作材料有关。由于枪械一般采用硬度极高的金属材料制造，因此使用过程中，机件构造和细微形态在一定时期内具有稳定性，这为枪支同一认定鉴定提供了可能性。但枪械结构特征的这种稳定性具有相对性，不是绝对稳定的，这种相对性表现为在基本性质未发生改变前，有量变和部分质变发生。量变和部分质变就是稳定期的绝对运动的表现。由于枪械的使用、保存、维护在不同程度上使原枪械构造和细微形态产生变化，这些相对变化部分的细微特征，在枪支发射时必然会反映在承痕体弹头上。

枪械有关机件都是用优质坚硬的钢材制造，造痕性能良好。由于弹头是用复铜钢、黄铜、紫铜等材料制成的，其强度、硬度比枪管材料差，因而弹头的可塑性强。加之材质细腻，颗粒细小，火药气体的作用力大，因此弹头在发射时留下的痕迹清晰、稳定。实弹射击试验发现，在同一射击条件下，连续向水受弹器射击几发、几十发，甚至百发，毗接试射的弹头上基本都有较多稳定的特征。但在相距数百发、千发发射弹头上有些膛线痕迹特征则会发生改变。例如，用77式新手枪进行的实弹射击实验表明：1～3 000发射击弹头上的痕迹特征随着发射次数的增加存在过渡性的变化。由于枪械机件特别是枪管内表面磨损程度加重，弹头上的各种发射痕迹都会发生一定形态和特征的改变，其变化程度各不相同，主要表现为弹头上外表光亮面减少，线条擦划痕增多；粗大线条逐渐减少，细小线条增多。在弹头的线痕对接观察中，2000发后的弹头上的线痕对接率减少，有的线条无法对接。当射击达3 000发时的弹头，其线痕特征相对变化更大。究其原因是由于枪管磨损形成新的特征所致，但仍属于非本质差异，鉴定中要善于从变化中抓住不变的特征，正确分析其非本质的差异点[4]。当然，随着枪管发射次数的不断增加，不同种类的枪械当射击次数达到各自的使用寿命后，即当枪管磨损严重，机件老化，痕迹变形，此时弹头上的痕迹特征则失去了枪支同一认定的条件。

3.2 发射弹头的终点弹道特点与痕迹特征的变化

引起射击弹头痕迹特征的变化因素，一方面是由于枪械的使用、保存、维护，甚至改造而在不同程度上使原枪械构造和细微形态产生变化所致；另一方面则与弹头在终点弹道段和客体的相互作用有关。在一般的实际案例中，弹头从枪口射出后，在终点弹道段，由于弹丸对所击中的客体物或障碍物产生了剧烈的撞击，弹头在发射中经枪膛留下的高质量坡膛痕迹、小线纹痕迹、起末端痕迹等在弹头击中客体时有时会出现变形，其变形程度视弹头击中不同客体的情况有所不同。分析中应视具体情况不同，注意内弹道过程与终点弹道过程造痕的区别和终点效应对内弹道过程所形成的弹头痕迹特征的影响。

在有效射程范围内，弹头距枪口任一距离处与目标物碰撞时都具有相当大的动能，在其终点弹道段伴随着复杂的能量转换，从而使得目标局部变形或破坏。同时在侵彻目标的过程中，弹头有时也会产生严重变形甚至破裂。变形破裂的弹头在对目标介质的侵彻过程中，将增大介质阻力和翻滚作用，同时增大对介质的破坏和损伤。枪弹对各种介质的侵彻试验证实：弹头穿透玻璃后，其顶部或圆柱部会形成典型的痕迹，弹头顶部常常会发生变形；弹头撞击石头、墙壁、泥土时，弹头上会形成大小、形状不同弯曲的擦痕和碰撞痕，这些擦痕常常会破坏弹头上原有的相对较明显、稳定的射击内弹道痕迹，如坡膛痕、小线纹痕和起末端痕等；弹头穿过障碍物时也常会发生变形，常见的变形有弹头尖端塌凹、弹头呈扁平形状，有时成为碎片或弹头部分破碎。弹头的这些变形现象时常会破坏或消除许多弹头上的具有鉴定价值的痕迹，从而造成对枪弹痕迹检验的困难（见图3）。

此外，还有值得一提的跳弹痕。即是弹头在飞行过程中以较小角度碰击障碍物后改变飞行方向，以一定角度形成反跳的现象中，其弹头的弧形部一侧往往会留下非射击形成的异常擦划线条痕迹。当弹头命中的客体较坚硬、粗糙，其擦划线痕更加明显、粗大[5]。如果弹头是由左旋膛线枪发射的擦划线条向左倾斜，如果是右旋膛线枪发射的，则擦划线条向右倾斜（见图4）。

图3 与硬物相碰撞后的变形弹头

图4 跳弹上的擦划痕迹

在枪支同一认定鉴定实践中应善于抓住上述射击弹头痕迹特征变化的规律特点，从变形弹头的痕迹中发现确定未变形的痕迹特征。即使碎裂的弹头碎片经拼接处理后仍有可能从留下的变形痕迹中，反映出弹头发射时形成的重要痕迹特征。同时根据弹头痕迹特征形成变化的机理，科学地分析检材弹头与样本弹头特征产生差异的原因，以得到可靠的枪支同一认定的鉴定意见，从而使枪弹痕迹这一物证在侦查审判中发挥出更大的作用。

参考文献：

[1]王成荣.痕迹学教程[M].北京：法律出版社，2002：47-49.

[2]杨军.枪弹痕迹学[M].沈阳：中国刑事警察学院出版社，2008：95-97.

[3]金志明.枪炮内弹道学[M].北京：北京理工大学出版社，2004：67-70.

[4]张东.77式手枪枪管的磨损维护对坡膛、线膛痕迹的影响[C].第三届全国枪弹痕迹检验学术交流会论文集.北京：人民武警出版社，2006：143.

[5]蒋雪梅.跳弹枪击案件的研究[C].第三届全国枪弹痕迹检验学术交流会论文集.北京：人民武警出版社，2006：60-62.