钢铁材料的火花鉴别实验指导书-参考模板
金属材料与热处理 模块七 课题六钢的火花鉴定
（1）简述火花鉴别原理。 （2）画出所鉴别材料的火花示意图。 （3）根据实验完成表7-15。
合金钢
（3）节点与芒线。 流线中途爆裂的地方称为节点。由节点发射出来的细流线称为芒线。节点与芒线如图7-28 所示。
合金钢
（4）爆花与花粉。 在流线上由节点、芒线所组成的火花称为爆花，如图7-29所示。 由于钢中的含碳量不同发射出来的芒线次数也不同，只有一次爆花的芒线称为一次花，在 一次爆花的芒线上，又一次发生爆裂时所形成的爆花称为二次花。因此，爆花又分为一次 花、二次花、三次花和多次花。一般爆花上的芒线越多，含碳量越高。分散在爆花之间的 点状火花称为花粉。出现花粉是高碳钢火花的特点。
合金钢
6
钢的火花鉴定
合钢
一、实验目的
（1）了解钢的火花鉴别方法。 （2）掌握几种主要钢材的火花特征。
二、实验原理
生产中常常通过火花来鉴别：钢号混杂的钢材、碳素钢的含碳量、钢材表层的脱碳情况、 材料中所含合金元素的类别等。
合金钢
1 在旋转着的砂轮上打磨钢试样，试件上脱落下来的钢屑在惯性力的作用下飞溅出来，形
成一道道或长或短、或连续或间断的火花射线（主流线）。根据试件和砂轮的接触压力不 同、钢的成分不同，火花射线也各不一样。全部射线组成火花束。飞溅的钢屑达到高温时， 钢和钢中的伴生元素（特别是碳、硅、锰）在空气中烧掉。由于碳的氧化物是CO和CO 2 是气体，这些小的赤热微粒在离开砂轮一定距离时会产生类似于爆炸的现象，于是便爆裂 成火花，所以可根据流线和火花的特征来鉴别钢材的成分。
合金钢
（5）尾花。火束尾部的火花称为尾花。根据尾花形状，可以判断钢中合金元素的种类。 例如，直羽尾花是钢中硅元素的特征，枪尖尾花是钢中钼元素的特征，狐尾花是钢中钨元 素的特征，在高速钢中常出现狐尾花，如图7-30所示。
钢的火花鉴别 标准
钢的火花鉴别标准
一、钢材类别识别
不同种类的钢材在火花上有不同的特征，因此可以根据火花特征来识别钢材的种类。
例如，碳素结构钢的火花呈簇状、带状，夹有未击穿的节花，而高速工具钢的火花呈火球状、针状，并伴有较多较细的爆裂。
二、碳含量鉴别
钢材中的碳含量可以通过观察火花的颜色和形状来判断。
一般来说，碳含量越高，火花的颜色越暗，形状也越粗糙。
例如，低碳钢的火花呈橙黄色，而高碳钢的火花呈蓝白色。
三、合金元素鉴别
钢材中的合金元素也可以通过观察火花来判断。
不同种类的合金元素在火花上有不同的特征。
例如，锰元素的存在会使火花呈暗紫色，硅元素的存在会使火花呈明亮的白色。
四、淬火状态鉴别
淬火状态的钢材在火花上有明显的特征。
淬火可以使钢材表面产生一层硬壳，同时内部结构也发生改变。
因此，可以根据火花的特征来判断钢材是否经过淬火处理。
例如，淬火后的钢材的火花呈暗紫色或黑色，而非淬火状态的钢材的火花呈亮黄色或白色。
五、钢材质量鉴别
钢的品质和性能与其化学成分及组织结构相关。
一般情况下，质量好的钢材的火花特征为光亮、颜色纯正且小而整齐；而质量差的钢材的火花特征为暗淡、颜色不纯且大小不一。
通过观察钢花的特征可以大致判断钢材的质量优劣。
钢材的火花鉴别
钢材的火花鉴别2009年06月02日星期二20:26火花鉴别是将钢与高速旋转的砂轮接触，根据磨削产生的火花形状和颜色，近似地确定钢的化学成分的方法。
当钢被砂轮磨削成高温微细颗粒被高速抛射出来时，在空气中剧烈氧化，金属微粒产生高热和发光，形成明亮的流线，并使金属微粒熔化达熔融状态，使所含的碳氧化为CO气体进而爆裂成火花根据流线和火花特征，可大致鉴别钢的化学成分。
(1)火花的组成火束：钢材在砂轮上磨削，产生的全部火花叫火束。
整个火束分为根花、间花和尾花。
见图。
流线：火束中线条状的光亮火花叫流线。
由于钢的化学成份不同，流线开头可分为直线流线、断续流线和波浪线。
见图。
含炭量越多流线越短；碳钢的流线多是亮白色，合金钢和铸钢是橙色和红色，高速钢的流线接近暗红色；碳钢的流线为直线状，高速钢的流线程断续状或波纹状。
节点和芒线：流线中途爆裂处较流线粗而亮的点叫节点，见火束示意图中局部放大图。
节点爆裂射出的发光线条叫芒线(又称分叉)。
随含碳量增高，分叉增多，有两根分叉、三根分叉、四根分叉和多根分叉之分。
见图。
童3爆花和花粉：流线中途爆裂所产生的光亮火花叫爆花，又称节花。
爆花由节点和芒线组成，形状见火束示意图中局部放大图。
爆花随流线上芒线的爆裂情况，有一次花、二次花、三次花和多次花之分。
一次节花是流线上第一次发射出来的节花，它是含碳量在0.25%以下的碳钢的火花特征。
二次节花是在一次节花的芒线上，又一次发生爆裂所呈现的节花，它是含碳量在0.25%--0.6%的中碳钢的火花特征。
三次节花是在二次节花的芒线上，再一次发生爆裂的节花，它是高碳钢的火花特征。
含碳量愈多，三次节花越多、越明亮。
分散在爆花芒线间的点状火花称为花粉，见图。
碳钢有节花，随含炭量增加，节花更多；高速钢一般没有节花，但含钼高速钢稍有节花，而含钨高速钢见不到节花，并流线断续状明显＜尾花流线尾端呈现出不同形状的爆花称为尾花。
随钢中合金元素不同，尾花的形状分为直羽尾花、狐尾尾花和枪尖尾花等, 见图。
钢铁火花鉴别实验报告
钢铁火花鉴别实验报告实验背景：钢铁制品在生产过程中，常常会伴随着火花的出现。
这些火花可能是正常的现象，也可能是由于材料缺陷或者不良的制造工艺引起的。
因此，对钢铁火花的鉴别是非常重要的，可以帮助生产工人及时发现问题，保证产品质量和生产安全。
实验目的：本实验旨在通过观察和分析钢铁火花的形态和特点，探索钢铁火花的产生原因，以及判断火花的质量和制造工艺的好坏。
实验材料和设备：- 钢铁制品样品- 钢铁打火石或钢铁划脱条- 实验台- 安全护目镜- 打火机或火柴实验步骤：1. 将钢铁制品样品放置在实验台上，确保实验环境安全。
2. 戴上安全护目镜，保护眼睛免受火花的伤害。
3. 使用打火机或火柴点燃钢铁打火石或划脱条，使其产生火花。
4. 观察和记录火花的形态、色彩、数量等特征，特别注意与不同材质和制造工艺相关的差异。
5. 将火花样品与已知材质和质量的火花进行对比，以鉴别未知火花的材质和质量。
6. 根据观察结果和对比，分析火花的产生原因，并判断样品的质量和制造工艺。
实验结果和分析：通过观察和对比实验，我们可以得出以下结论：1. 钢铁火花的形态可以展现为火球状、星状、弧形等。
2. 火花的颜色可以有明亮的白色、黄色、蓝色等。
3. 火花数量和产生速度与材质和质量相关，优质的钢铁往往能够产生较少且稳定的火花。
4. 不同的制造工艺会对火花的形态和特点产生影响，可能表现为火花的长度、强度、延展性等方面的差异。
综合以上结果和分析，我们可以根据钢铁火花的形态、颜色、数量等特点来判断其材质和制造工艺的优劣。
这些结果可以帮助我们及时发现问题，改进生产工艺，提高产品质量。
实验注意事项：1. 进行实验时需要保持实验台和周围环境的干燥和整洁，避免其他因素对实验结果的影响。
2. 实验过程中需要佩戴安全护目镜，确保眼睛免受火花的伤害。
3. 进行实验时应注意安全，保持距离可燃物和易燃液体。
4. 在实验中要确保正确操作火柴、打火机等火源设备，避免火灾和其他危险的发生。
常用钢铁材料火花鉴别方法
常用钢铁材料的鉴别规定1.目的采取即简单又快速的方法，较为可靠的现场识别常用钢铁材料的钢种规格，防止混料现象的发生。
2.范围适用于所有生产现场或库房的钢铁材料的鉴别。
3.职责由公司指定专人进行鉴别操作，发现问题有权停止现场相关生产活动并立即向质检部反映情况。
4.鉴别方法根据目前公司的生产规模，结合不同钢种鉴别的要求和特点，选择断口鉴别法和火花鉴别法作为公司常用钢铁材料的鉴别方法。
4.1 断口鉴别法根据化学成分不同的钢铁材料，其断口的特征也各不相同的特点，通过肉眼观察其断口特征，可以对常用钢铁材料进行钢种鉴别。
常用钢材的断口特征如下：1. 低碳钢：由于含碳量低，塑性好，并易敲弯而不易敲断，故一般应先锯开缺口后再进行敲击。
低碳钢的断口显示银白色，断口处能看到均匀的颗粒，断口边缘有明显的塑性变形现象存在。
2. 中碳钢：比低碳钢易敲，其断口呈银白色，比较平整，颗粒较低碳钢细，没有塑性明显变形的现象。
3. 高碳钢：断口呈银白色，平整，没有塑性变形的现象，颗粒很细。
4.2火花鉴别法4.2.1 火花测试设备火花检测设备，主要是砂轮机和砂轮，其规格要求和应用范围如下：4.2.2常用钢铁材料的火花特征主要材料是碳素结构钢、合金结构钢及轴承钢等。
4.2.3注意事项由于火花鉴别的准确性与操作者的经验和周围环境有很大的关系，因此，操作时须注意以下事项：1.鉴别时需保证砂轮的直径、转速固定不变。
2.应选择在较暗的环境下进行，并且保持环境固定不变。
3.应备有常用材料的标准试块，以便在不易鉴别时能进行比较。
4.操作时应严格遵守安全操作规定，避免发生人身、设备事故。
【精品】钢的鉴别火花鉴别
钢材的火花鉴别钢材的品种繁多，应用广泛，性能差异也很大，因此对钢材的鉴别就显得异常重要。
钢材的鉴别方法很多，现场主要用火花鉴别及根据钢材色标识别两种方法。
火花鉴别法是依靠观察材料被砂轮磨削时所产生的流线、爆花及其色泽判断出钢材化学成分的一种简便方法.火花鉴别常用设备及操作方法火花鉴别常用的设备为手提式砂轮机或台式砂轮机，砂轮宜采用46～60号普通氧化铝砂轮。
手提式砂轮直径为100~150mm，台式砂轮直径为200～250mm，砂轮转速一般为2800~4000r/min。
在火花鉴别时，最好应备有各种牌号的标准钢样以帮助对比、判断。
操作时应选在光线不太亮的场合进行,最好放在暗处，以免强光使火花色泽及清晰度的判别受到影响.操作时使火花向略高于水平方向射出,以便观察火花流线的长度和各部位的火花形状特征.施加的压力要适中，施加较大压力时应着重观察钢材的含碳量；施加较小压力时应着重观察材料的合金元素。
火花的组成和名称1.火束钢件与高速旋转的砂轮接触时产生的全部火花叫做火花束，也叫火束。
火束由根部火花、中部火花和尾部火花三部分组成，如图1-13所示。
图1-13火束的组成2.流线钢件在磨削时产生的灼热粉末在空间高速飞行时所产生的光亮轨迹,称为流线。
流线分直线流线、断续流线和波纹状流线等几种，如图1-14所示。
碳钢火束的流线均为直线流线；铬钢、钨钢、高合金钢和灰铸件的火束流线均呈断续流线;而呈波纹状的流线不常见。
图1-14流线的形状3.节点和芒线流线上中途爆裂而发出的明亮而稍粗的点,叫节点。
火花爆裂时所产生的短流线称为芒线。
因钢中含碳量的不同，芒线有二根分叉、三根分叉、四根分叉和多根分叉等几种，如图1—15所示。
图1-15芒线的形式4。
爆花与花粉在流线或芒线中途发生爆裂所形成的火花形状称为爆花，由节点和芒线组成。
只有一次爆裂芒线的爆花称为一次花,在一次花的芒线上再次发生爆裂而产生的爆花称为二次花，以此类推，有三次花、多次花等，如图1-16所示。
钢的火花鉴别
四、音响鉴别
生产现场有时也根据钢铁敲击时声音的不同， 对其进行初步鉴别。例如，当原材料钢中混入铸 铁材料时，由于铸铁的减振性较好，敲击时声音 较低沉，而钢材敲击时则可发出较清脆的声音。
二、色标鉴别
生产中为了表明金属材料的牌号、规格等， 通常在材料上做一定的标记，常用的标记方法有 涂色、打印、挂牌等。金属材料的涂色标志用以 表示钢种、钢号，涂在材料一端的端面或外侧。 成捆交货的钢应涂在同一端的端面上，盘条则涂 在卷的外侧。具体的涂色方法在有关标准中做了 详细的规定，生产中可以根据材料的色标对钢铁 材料进行鉴别。
三、断口鉴别
材料或零部件因受某些物理、化学或机械因素的影响 而导致破断所形成的自然表面称为断口。生产现场常根据 断口的自然形态来断定材料的韧脆性，亦可据此判定相同 热处理状态的材料含碳量的高低。若断口呈纤维状、无金 属光泽、颜色发暗、无结晶颗粒且断口边缘有明显的塑性 变形特征，则表明钢材具有良好的塑性和韧性，含碳量较 低；若材料断口齐平、呈银灰色具有明显的金属光泽和结 晶颗粒，则表明材料金属脆性断裂。
九、化学成分分析：
化学成分一般按炉号取样分析。钢号 的各种元素成分分析方法按国家标准规定 进行。化学分析方法比较慢，不适用于生 产现场，由于光谱科学的发展，目前，在 生产厂一般采用光谱分析方法来分析检验 钢材的化学成分。
十、高倍组织检查：
高倍组织用金相显微镜进行检查，检验的项 目有：退火组织(放大500倍)脱碳层深度(放大100 倍)，在钢材的横肉截面上检查。碳化物液析、碳 化物带状、非金属夹杂物(放大100倍)在钢材的纵 向截面上检查，但为了减少试样数量，网状可与 带状、液析用同一试样在纵向截面上检查，有疑 问时，以横向截面检验结果为准。
附录钢铁材料的火花鉴别
爆花花形：含碳量 0.1％左右，发生一次开叉的树枝状爆花，开叉随含碳量增加，开叉 根数增加，开叉角度增大；含碳量 0.2％左右，发生一次开叉和部分二次开叉的树枝状爆花； 含碳量 0.3％左右，发生二次开叉和部分三次开叉的树枝状爆花；含碳量 0.4％以上，发生三 次开叉的树枝状爆花，并出现花粉。
图 4-1 火花束各部位的名称
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金属材料及其热处理实验指导书
火花束由流线、节点、爆花和尾花所构成。 ① 流线 流线为火花束中线条状的光亮火花。随着钢铁材料的化学成分不同，将会产生三种不 同形状的流线，如图 4-2 所示。 直线 流线 流线从根部到尾部成一直线或一抛物线。 断 续 流线 流线呈断续的虚线状线条。 波浪流线 整个流线中的某一端成波浪形线条。
a) 直线流线
b) 断续流线
c) 波浪流线 图 4-2 流线示意图
② 节点 节点是较流线明亮而粗大的闪亮点。节点常在流线的中途发生，有时也在流线的尾部发 生或在流线间，断后再发生，如图 4-3 所示。
图 4-3 节点示意图
③ 爆花 爆花是由铁末颗粒爆裂而产生的。爆花分布在流线上，它的形状随含碳量，其它元素成 分、温度、氧化性以及钢的组织等因素的变化而变化，所以爆花在鉴别钢铁材料酌火花中占 有很重要的地位。爆花的流线叫做芒线。爆花可分为一次、二次、三次及多次爆花，如图 4-4 所示。 一次爆花 只有一次爆裂的芒线。 二次爆花 在一次爆花的芒线上又一次发生爆裂。 三次和多次爆花 在二次爆花的芒线上再一次出现爆裂叫三次爆花；若在三次爆花的芒 线上继续出现爆裂时，就叫做多次爆花。
颗粒经一次爆破后，更细的颗粒内部如有未参加反应的碳时，又可以进行如上所述的氧 化反应，继之发生第二次爆裂，乃至第三、第四次爆裂，这就形成为树枝状的花形。由此可 知，爆裂是由于碳的燃烧形成的。由此，碳素钢中，爆花量的多寡与含碳量的多少有着直接 的关系。碳素钢中含碳量越高，爆花发生量越多，反之越少。树枝状爆花发生时，也随着钢 中含碳量增高，而开叉层次增加，花粉增多。
钢材的火花鉴别
钢材的火花鉴别2009年06月02日星期二 20:26火花鉴别是将钢与高速旋转的砂轮接触，根据磨削产生的火花形状和颜色，近似地确定钢的化学成分的方法。
当钢被砂轮磨削成高温微细颗粒被高速抛射出来时，在空气中剧烈氧化，金属微粒产生高热和发光，形成明亮的流线，并使金属微粒熔化达熔融状态，使所含的碳氧化为CO气体进而爆裂成火花。
根据流线和火花特征，可大致鉴别钢的化学成分。
(1)火花的组成火束：钢材在砂轮上磨削，产生的全部火花叫火束。
整个火束分为根花、间花和尾花。
见图。
流线：火束中线条状的光亮火花叫流线。
由于钢的化学成份不同，流线开头可分为直线流线、断续流线和波浪线。
见图。
含炭量越多流线越短；碳钢的流线多是亮白色，合金钢和铸钢是橙色和红色，高速钢的流线接近暗红色；碳钢的流线为直线状，高速钢的流线程断续状或波纹状。
节点和芒线：流线中途爆裂处较流线粗而亮的点叫节点，见火束示意图中局部放大图。
节点爆裂射出的发光线条叫芒线（又称分叉）。
随含碳量增高，分叉增多，有两根分叉、三根分叉、四根分叉和多根分叉之分。
见图。
爆花和花粉：流线中途爆裂所产生的光亮火花叫爆花，又称节花。
爆花由节点和芒线组成，形状见火束示意图中局部放大图。
爆花随流线上芒线的爆裂情况，有一次花、二次花、三次花和多次花之分。
一次节花是流线上第一次发射出来的节花，它是含碳量在0.25%以下的碳钢的火花特征。
二次节花是在一次节花的芒线上，又一次发生爆裂所呈现的节花，它是含碳量在0.25%--0.6%的中碳钢的火花特征。
三次节花是在二次节花的芒线上，再一次发生爆裂的节花，它是高碳钢的火花特征。
含碳量愈多，三次节花越多、越明亮。
分散在爆花芒线间的点状火花称为花粉，见图。
碳钢有节花，随含炭量增加，节花更多；高速钢一般没有节花，但含钼高速钢稍有节花，而含钨高速钢见不到节花，并流线断续状明显。
尾花：流线尾端呈现出不同形状的爆花称为尾花。
随钢中合金元素不同，尾花的形状分为直羽尾花、狐尾尾花和枪尖尾花等，见图。
实验一金属材料的火花鉴别
实验一 金属材料的火花鉴别一、实验目的将钢铁材料放在旋转的砂轮上打磨时，观察迸射出的火花的形状和颜色，据此可大致判断其化学成分，这就是火花鉴别法。
本实验的目的是让学生学习、并掌握一种在生产现场鉴别钢铁材料的简便实用的方法，加深理解成分对材料性能的影响。
二、火花鉴别法的原理当钢铁材料的试样在砂轮上打磨时，磨下的颗粒被磨削热加热至高温状态，并沿砂轮旋转的切线方向抛射，形成光亮的流线。
灼热的金属颗粒表面与空气中的氧作用形成氧化物膜，氧化物进而与钢铁颗粒中的碳作用产生一氧化碳气体，当此气体压力足够高时，将使氧化膜爆裂而形成火花。
根据火花的形状、色泽和亮度等，可判断材料中的含碳量。
同时，合金元素也能影响火花的特征，例如可促进或抑制火花的爆裂等，因此火花鉴别法还能区别钢铁中主要合金元素的种类。
磨削产生的全部火花称为火花束，它由根部、中部和尾部火花三部分构成。
火花束中由灼热颗粒在空中划出的明亮线条状轨迹称为流线。
流线上的爆裂点叫做节点。
节点处射出的若干短流线称为芒线。
流线或芒线上由节点、芒线组成的火花叫节花。
流线上的节花称为一次花，芒线上的节花叫二次花，二次花在芒线上如果再爆裂一次花二次花，其节花称为三次花，见图 1。
有时流线尾端还会形成不同形状的尾花。
图1 火花束的构成常用钢铁材料的火花特征如下：低碳钢的火花流线粗、长、稀，节花少且多为一次花，芒线粗而长，火花束呈草黄色；高碳钢的火花流线细、短、多而密，节花多且花型小，多为二次花和三次花，还有花粉与小碎花，火花束呈明亮黄色；中碳钢的火花特点介于上述二者之间，节花以二次花居多，色泽为黄色。
高速钢的火花流线少而细长，几乎没有节花，尾部膨胀下垂，略有三四根流线爆裂，色泽为暗红色。
灰铸铁的火花束很短，带有较多节花，大多呈羽毛状，靠近砂轮的花呈暗红色，远离砂轮者呈赤橙色。
几种钢铁材料的火花特征如图 2 所示。
图2 几种钢铁材料的火花特征a)15钢；b)40钢；c)T10钢；d）灰铸铁三、实验设备与材料直径 200~250mm的砂轮机，砂轮的为粒度 46~60 # ；低碳钢、中碳钢、高碳钢、高速钢、铸铁、高速钢等试样。
钢铁材料的火花鉴别
钢铁材料的火花鉴别火花鉴别是钢铁材料化学成分现场控制手段中最为简易的方法之一，其特点是设备简单，操作方便，对金属牌号及其化学成分的鉴定分析速度快，准确性强，在临场分析中不必破坏试件，基本能满足金属材料生产和热处理工艺要求．尤其对人批量金属材料的鉴别和分析更发挥了它的优点，这是化学分析法和其它物理分析法所不能比拟的。
一、火花鉴别的应用范围1．在浇铸和冶炼的企业，火花鉴别可用于钢铁废金属原料的外购、炉前搭配废钢铁原料的检查．以及金属成品的化学成分检杏。
对于炼钢炉前现场快速分析鉴定．火花鉴别也是极为有效的方法，能在几秒钟的时间里分析出炉内钢水是否已符合熔炼制造所要求牌号的化学成分2．在金属材料热处理或锻压加工前，应用火花分析法核对其材料牌号，就能正确掌握其加热温度和加热时间，防止产生废品。
3．火花分析法能检验钢材是否经过渗碳、渗氮处理。
能判断渗碳层及氮化层的深度、均匀性，对于渗碳钢还能分析渗碳层的含碳量。
4．火花分析法能有效地检验钢材表面的脱碳情况，观察其脱碳层深度、尤其是利用钢材表面脱碳层来观察火花图，能有效地分析合金成分的含量，这是每一个火花分析工作者准确分析合金成分的诀窍。
5．对于金属材料仓库，在装卸搬运过程中容易发生混料事故，而火花分析法是杜绝混钢事故的最简单最有效的方法。
6．化学分析人员在化验工作前对被分析的金属材料作一次火花分析，可以省略试样中未含元素的化学分析工作，同时可以验证化学分析的结果正确与否。
物理分析的人员进行火花分析．可对金属材料的牌号做到心中有数，有利于对金属材料的抗拉强度、延伸率、断面收缩率及金相组织等作进一步分析。
二、火花形成原理钢铁材料在一定的压力下与旋转砂轮接触时，砂轮对工件产生切削作用，从工件产生的钢铁微粒被磨削热加热成熔融状态脱离工件，沿砂轮切线方向作高速运动，产生光亮的流线形成火花束，这些高温熔融状态的金属颗粒与空气中的氧气接触会形成氧化膜，钢中的碳元素，在高温下极易与氧结合形成一氧化碳，发生还原反应，这时被还原的铁再度被空气氧化，然后再还原．这种反应多次重复，当一氧化碳气体压力超过熔融金属的表面张力时便爆裂成火花，同时高温钢粒在空间运行形成切向的轨迹，就是我们所见的一条光亮线和光亮火花。
火花鉴别
1.2 金属材料的现场鉴别现场鉴别钢铁材料最简易的方法是火花鉴别法、色标鉴别法等。
1.2.1 火花鉴别法1.火花的构成图1-9 火花束钢材在砂轮上磨削时所射出的火花由根部火花、中部火花和尾部火花构成火花束。
如图1-9所示。
磨削时由灼热粉末形成的线条状火花称为流线。
流线在飞行途中爆炸而发出稍粗而明亮的点称为节点。
火花在爆裂时所射出的线条称为芒线。
芒线所组成的火花称为节花。
节花分一次花、二次花、三次花不等。
芒线附近呈现明亮的小点称为花粉。
火花束的构成如图1－10所示。
图1-10 火花束的组成由于钢材的化学成分不同，流线尾部出现不同的尾部火花，称为尾花。
尾花有苞状尾花、菊状尾花、狐尾花、羽状尾花等。
如图1-11所示。
图1-11 各种尾花形状a)苞状尾花 b) 狐尾花 c) 菊状尾花 d)羽状尾花2．常用钢的火花特征碳素钢随着含碳量增加，流线形式由挺直转向抛物线，流线逐渐增多，火束长度逐渐缩短，粗流线变细，芒线逐渐细而短，由一次瀑花转向多次爆花，花的数量和花粉也逐渐增多，光辉度随着含碳量的升高而增加，砂轮附近的晦暗面积增大。
在砂轮磨削时，手感也由软而渐渐变硬。
图1－12 １５钢的火花15钢的火花特征：火花流线多，略呈弧形。
火束长，呈草黄色，带红。
芒线稍粗。
爆花呈多分叉，一次爆花，如图1-12所示。
图1－13 40钢的火花40钢的火花特征：整个火束呈黄而略明亮。
流线较细、多分叉而长。
爆花接近流线尾端，呈多叉二次爆裂。
磨削时手感反抗力较弱，如图1-13所示。
图1－14 T13钢的火花T13钢的火花特征：火束短粗，中暗红色。
流线多，细而密。
爆花为多次爆裂，花量多并重叠，碎花、花粉量多。
磨削时手感较硬，如图1-14所示。
图1-15 W18Cr4V火花特征合金钢火花的特征与加入合金元素有关。
例如 Ni、Si、Mo、W等有抑制爆裂的作用，而Mn、V、Cr却可以助长爆裂，所以对合金钢火花的鉴别较难掌握。
图1-15是高速钢W18Cr4V的火花特征。
材料实验——钢铁材料的火花鉴别
3）爆花 爆花是由铁末颗粒爆裂而产生的。爆花分布在流线上，它的 形状随含碳量，其它元素成分、温度、氧化性以及钢的组织 等因素的变化而变化，所以爆花在鉴别钢铁材料的火花中占 有很重要的地位。爆花的流线叫做芒线。爆花可分为一次、 二次、三次及多次爆花，如图所示。
常见材料的断口特征如下：
（1）灰口铸铁——易折断，且断口呈暗灰色， 结晶颗粒粗大；
（2）白口铸铁——更易折断，且断口呈白亮 色，结晶颗粒较细；
（3）低碳钢——塑性好不易折断，断口呈银 白色，有明显变形，能看到均匀的结晶颗粒；
（4）中碳钢——断口塑性变形不太明显，结 晶颗粒比低碳钢细蜜；
2 火花的形成原理
当一块钢材与转速足够高的砂轮接触时，钢材表面被切 削下来的钢末以高速抛射出来，这些钢末在运行中与空气 摩擦而温度升高，有时甚至能达到钢的熔点温度。这些高 温钢末在空气中运行时呈现出一条一条的光亮线条，这就 是火花的流线。
由于钢铁材料中碳元素是火花形成的基本元素，而一些 合金元素则能直接或间接地影响火花束的形态，所以可以 根据火花束中的爆花、流线、色泽、尾花等特征来定性地 判断钢材的化学成分。
1、火花的构成 钢铁材料在砂轮上磨削时所射出的火花是由根部火花 、中部火花和尾部火花等三部分构成的火花束，如图6-1 所示。
火花束由流线、节点、爆花和尾花构成。
1）流线为火花束中线条状的光亮火花。 随着钢铁材料的化学成分不同，将会产生三种不同形状的 流线，如图所示。 （1）直线流线 流线从根部到尾部成一直线或一抛物线。 （2）断续流线 流线呈断续的虚线状线条。 （3）波浪流线 整个流线中的某一端成波浪形线条。
实验六__钢铁材料的火花鉴别
实验六__钢铁材料的火花鉴别
一、实验目的
本实验旨在对各种钢铁材料进行火花鉴别，以判别钢的种类，使用X 射线熔池测试，以便确定不同钢铁材料的化学成分、金相结构、硬度等性质。
二、实验原理
火花鉴别法是一种快速的材料鉴别方法，主要是根据钢铁材料放出的火花特性来分析它的材料性质，通过观察得到的火花特性来判断钢铁材料的成分、硬度、组织结构等。
可以准确判断钢铁材料的特性。
火花鉴别法的原理是当钢铁材料受到强脉冲电流或高功率电流的攻击时，它会发生热裂解，然后产生火花。
在火花产生过程中，不同成分的钢铁会产生不同的火花特性，由此可以反应出不同材料的特性，从而判别所测试材料的种类。
三、实验设备
1、脉冲电源：脉冲电源是一种发出强脉冲电流的设备，可以设定不同的时间间隔和持续时间，用于火花鉴别实验。
2、火花收集器：火花收集器用来收集火花，是火花鉴别实验中不可或缺的设备。
3、钢铁材料标本：本实验中使用的钢铁材料标本是各种钢铁材料分类的参考样品，用来做对比研究。
四、实验步骤
1、准备实验：安装火花收集器，准备好脉冲电源，准备钢铁材料标本。
2、设定脉冲电源：调整脉冲电源的脉冲宽度和时间间隔。
火花检验
火花检验火花检验适用于碳钢,合金钢及铸铁,能鉴别出钢中常见的合金元素,但是对S,P,Cu,Al,Ti等元素则无法看出火花特征．火花束由流线.节点与苞花,爆花和尾花等组成. 流线: 磨削颗粒在高温下运行的轨迹就是人们看到的流线.流线分为:直线型,断续型,波纹型和断续波纹型.其中波纹型不常见,铬钢,钨钢,高合金钢和灰铸铁的火花流线均呈断续型.（下已复印）………………………………………………………………………………………&[操作事项]1) 工作场地应有一定的亮度,但又不能太亮,也不能太暗.白天可在室内光线不太明亮处,夜晚应在稍暗的灯光下工作.这样能减少火花对眼睛的刺激,又能清晰边辨别火花形状与色泽.2) 工作压力要适中,注意手感力并与火花结合.3) 检验含碳量较高的钢火花时应利用单一流线火花现象，以观察多次火花爆裂特征，可较准确地判断钢的含碳量．1 (*/*碳钢火花特征 */*)钢的火花检验是以碳钢为基础,再考虑加入合金元素含碳量０.０５％～０.10％的碳钢，其流线较粗，呈孤形，长度中等，数量较少,具有草莓带红的色泽;爆花数量较少,呈现三,四分叉的一次火花形式,暴烈强度叫弱 ,爆花位于流线的中尾部之间,流线与爆花清晰无杂乱现象.芒线粗且长.含碳量0.15%-0.20%的碳钢,火花流线仍较粗,量多而稍长,略带弧形,整个火花束为草黄且带有微红色.在爆花的流线上有明显的呈直线脱离的枪尖尾花,呈现一次多分叉单花形式,爆花角度较大,芒线粗长并有明亮的节点,不时的出现一,二枝二次暴裂的芒线.含碳量0.4%-0.5%的碳钢,火花流线细长且多,色黄较明亮.爆花多为分叉二次爆花,在流线尾部有节点,爆裂劲强.大多爆花甚多,伴随有二三层枝状爆花,爆花量较多且密集,付有少量花粉,根部有小型爆花与稍暗的流线交织,芒线较细且长.含碳量0.6%的碳钢,火花流线细长且量多,挺直而强劲,尖端分叉.大型爆花多位于流线尾端,其后有较强的枝状爆花,芒线细长有较多的花粉.火花束呈明黄色.含碳量0.7-0.8%的碳钢,流线可分为明显的三部分,总的来看是短,细,直,量多,爆花分叉,多次花形式,量多且密集,大型爆花减少,枝状爆花增多,芒线间花粉较多,但细而疏.火花束呈黄亮.含碳量超过0.8%以后,随着含碳量的增加而流线数量增多的趋势减缓,流线逐渐细化,长度还逐渐缩短,爆花和花粉缓慢增多,花形逐渐变小,整个花束的色泽由橙黄变成暗橙色. ２（*／*金钢元素对火花特征的影响*／*）钢加入合金元素后,火花特征将发生变化.部分合金元素在火花中的特征及对碳钢火花特征的影响见表4-1-2由表可见,合金元素对火花的影响可分为抑制爆花爆裂(如NI,SI,MO,W等)和助长爆花爆裂(如MN,V等)两类.表4-1-2 部分合金元素对火花特征的影响差,磨削钢粒在离开砂轮的瞬时运行过程中生成.CO的反应受到阻碍所致.钨含量达到1.0%时,爆花显著减少,钨含量大于2.5%时,爆花呈秃尾状.从火花颜色上看,钨使色泽变暗,当钨超过5%时,火花束呈暗红色.钨抑制爆花爆裂作用的大小,与钢中含碳量有关,低碳钢中含钨4%-5%时,钨可完全抑制爆花的爆裂.从火花色泽上看,钨钢中含碳量越高,越是暗红色火花.钼:钼具有较强烈的抑制爆花爆裂,细化芒线和加深火花色泽的作用.钼钢的火花色泽是不明亮的,当钼含量较高时,火花呈深橙色.钼钢有没有抢尖尾花,与含钼量和含碳量有关,含碳量越低,枪尖越明显.钼钢中含碳量在0.5%左右时,就不易出现枪尖.硅:硅亦有抑制爆花爆裂作用. 当硅含量达到2%-3%时,这种抑制作用就很明显,它能使爆裂芒线缩短.如观察硅钢片(S:4%-5%;C:0.1%)的火花,只能在火花束间发现1-2根单芒线爆花,并出现白色明亮的闪点.硅锰弹簧钢的火花呈橙红色,流线粗而短,芒线短粗而少,火花试验时手感抗力较小.镍:镍对爆花有较弱的抑制作用,使花形不整齐和缩小,流线较碳钢细.随着镍含量的增高,流线的数量及长度变短,色泽变暗.铬: 铬对火花的影响比较复杂.对于低铬低碳钢,铬助长了火花爆裂作用,增加流线的长度和数量,火花束呈亮白色,爆花为一,二次花,花型较大.对于含碳量较高的低铬钢,铬助长爆裂的作用不明显,有时观察不到枝状爆花,虽然火花束仍然显得很明亮,但流线短而少.随着铬含量的增加,火花的爆裂强度,流线长度,流线数量等都有所减少,色泽也将变暗.铬钢中若含有抑制爆裂和助长爆裂的合金元素存在,则钢的火花现象比较复杂,为判断钢中铬含量,需较丰富的经验和配合其他试验方法.锰和钒等元素有助长爆花爆裂作用.锰钢的火花爆裂强度比碳钢强,爆花位置比碳钢离砂轮远.当钢中含锰量稍高时,钢的火花比叫”整齐”,色泽也比碳钢黄亮,含碳量较低的锰钢呈白亮色,爆花核心有大而白亮的节点,花型较大,芒线稀少且细长.含碳量较高的锰钢,爆花有较多的花粉.低锰钢的流线粗而长,量较多.高锰钢流线短粗且量少,由于猛是助长爆裂的元素,因此有时会把钢的含碳量估计过高,试验时应仔细观察.低碳镇静钢与沸腾钢火花比较。
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实验四钢铁材料的火花鉴别
一、实验目的
（一）运用火花鉴别法检查钢铁材料的原理方法
（二）了解鉴别常用钢铁材料的断口分析方法。
二、实验设备与材料
1．台式砂轮机：选用46~60粒度、中等硬度的普通氧化铝砂轮，砂轮直径为150~200mm，厚度为25mm.。
2．试样：20、45、T12、W18Cr4V、HT300等材料的试样若干。
三、实验概述：
火花鉴别法就是运用钢铁材料在磨削过程中，随着材料化学成分的差异，出现各种不同的火花特征来区别材料成分的方法。
火花鉴别法快速简便，应用面广，对工件渗碳或渗氮处理的表面质量及表面脱碳程度也可作出定性的分析。
但钢中某些合金元素（如Ni、Cr、Mn等）含量较低时，对碳钢火花影响不明显；另外一些合金元素（如S、P、Cu、Al、Ti等）尚不能用火花鉴别，且火花法分析总是定性的，因此具有一定的局限性。
1、火花的构成
钢铁材料在砂轮上磨削时所射出的火花是由根部火花、中部火花和尾部火花等三部分构成的火花束，如图6-1所示。
火花束由流线、节点、爆花和尾花构成。
图4-1 火花束各部位的名称
1）流线为火花束中线条状的光亮火花。
随着钢铁材料的化学成分不同，将会产生三种不同形状的流线，如图所示。
（1）直线流线流线从根部到尾部成一直线或一抛物线。
（2）断续流线流线呈断续的虚线状线条。
（3）波浪流线整个流线中的某一端成波浪形线条。
a ) 直线流线
b) 断续流线
c) 波浪流线
图 4-2 流线示意图
2）节点
节点是较流线明亮而粗大的闪亮点。
节点常在流线的中途发生，有时也在流线的尾部发生或
在流线间断后再发生，如图所示。
图 4-3 节点示意图
3）爆花
爆花是由铁末颗粒爆裂而产生的。
爆花分布在流线上，它的形状随含碳量，其它元素成分、
温度、氧化性以及钢的组织等因素的变化而变化，所以爆花在鉴别钢铁材料的火花中占有很重要
的地位。
爆花的流线叫做芒线。
爆花可分为一次、二次、三次及多次爆花，如图4-4所示。
一次爆花
只有一次爆裂的芒线。
二次爆花 在一次爆花的芒线上又一次发生爆裂。
三次和多次爆花 在二次爆花的芒线上再一次出现爆裂叫三次爆花；若在三次爆花的芒线上
继续出现爆裂时，就叫做多次爆花。
a) —次爆花 b)
二次爆花
C) 三次爆花
图 4-4 爆花示意图
在一次爆花的基础上，若爆花只有一根芒线叫做二分叉；有两根芒线叫做三分叉；有三 根
芒线叫做四分叉；有三根以上芒线叫做多分叉。
4） 尾花
在流线尾部末端所呈现的特殊形式的火花统称为尾花。
尾花通常包括四种，有直线尾花、狐
尾尾花、枪尖尾花和钩状尾花等，见图4-5所示。
（1）直线尾花 尾端和整根流线相同。
（2）狐尾尾花 流线尾端逐渐膨胀呈狐尾状的火花。
（3）枪尖尾花 流线尾端膨胀呈三角形枪尖状，且与流线脱离的火花。
（4）钩状尾花 流线尾端象枪尖细小的钩状，且与流线脱离的火花。
a) 直线尾花 b) 狐尾尾花
C) 枪尖尾花 d) 钩状尾花
图 4-5 尾花示意图
2 火花的形成原理
当一块钢材与转速足够高的砂轮接触时，钢材表面被切削下来的钢末以高速抛射出来，这些
钢末在运行中与空气摩擦而温度升高，有时甚至能达到钢的熔点温度。
这些高温钢末在空气中运
行时呈现出一条一条的光亮线条，这就是火花的流线。
由于钢铁材料中碳元素是火花形成的基本元素，而一些合金元素则能直接或间接地影响火花
束的形态，所以可以根据火花束中的爆花、流线、色泽、尾花等特征来定性地判断钢材的化学成
分。
3. 各元素对火花形态的影响
① 碳对火花形态的影响 因为爆花是碳的燃烧、爆裂造成的。
所以，在不含合金成份 的碳
素钢中，火束中的爆花形状和爆花的数量多少完全随钢中的含碳量变化而变化。
其基本 规律如
表 4-1。
爆花花形：含碳量0.1％左右，发生一次开叉的树枝状爆花，开叉随含碳量增加，开叉根数增加，开叉角度增大；含碳量0.2％左右，发生一次开叉和部分二次开叉的树枝状爆花；含碳量0.3％左右，发生二次开叉和部分三次开叉的树枝状爆花；含碳量0.4％以上，发生三次开叉的树枝状爆花，并出现花粉。
爆花数量：随着含碳量增加，而逐渐增多；花间距离越短花粉越多。
流线：随着含碳量增加，数量增多；从低碳至中碳含碳量范围内，流线长度和粗细变化不大；但从中碳至高碳范围，流线长度逐渐缩短，粗度逐渐变细。
色泽：随着含碳量增加，颜色由橙色逐渐转为红色，明亮程度逐步增加；但含碳量在0.6％以上反随含碳量的增加明亮程度逐步降低，色泽变暗。
②硅对火花形态的影响一般认为硅是抑制火花爆裂的元素。
实践证明，硅对火花形态的影响，随着硅含量的变化表现出不同的特性。
含硅量大于0.10％小于0.4％时，硅不但没有抑制爆裂的作用，反而能使爆花形式整齐，爆裂强度增强。
这在同样含碳量的沸腾钢和镇静钢的火花对比中，完全可以证实。
钢材在砂轮上研磨时磨削颗粒中缺硅，碳就容易氧化，颗粒外膜的表面张力低，气态氧化碳易于爆炸，但爆裂强度不大，致使爆裂较为散乱。
而含硅量增加，碳的氧化作用减缓，颗粒外膜较坚实，气态氧化碳累计到较大程度时才能爆裂，一经爆裂，则爆裂程度较大。
当含硅量增高时，它对火花形态的影响，又发生了变化。
含硅量在1％以上，明显地表现为抑制爆裂作用。
含硅高的，火花爆裂强度显著减弱，花形缩小，芒线缩短，节点明亮，爆花表现为苞花形式。
③铬对火花形态的影响一般认为铬是助长爆裂元素，其实一成不变的东西是没有的，随着钢中含碳、含铬量的不同，它对火花发生不同程度的影响。
含铬1％左右，含碳量不高时，它的确有助长爆裂的作用，20Cr 钢与20 碳钢的火花对比中可见其差异。
20Cr 的爆花较之20 钢整齐，爆裂强度较大，树枝状花形呈较规则的松叶状开叉，节点更为明显。
含铬1％左右，含碳量0.80％以上，铬是存在反使火花受到压抑。
如果用滚动轴承钢GCr15 与碳素工具钢T10 比较，可发现芒线缩短，花形缩小，爆裂强度有所降低。
含碳量不高，含铬量增加时，火花形态也有变化。
如低碳高铬的不锈钢1Cr13、2Cr13 比相似含碳量的含铬合金结构钢来说，火束显著缩短，色泽大为明亮，流线明显加粗。
含铬量高，含碳量也高时，火花特征更为特殊。
如合金工具钢Cr12，其火束很短，许多流线不发生爆裂，爆花为无数层次的细树枝状爆裂。
4. 常用钢铁材料的火花特征
①20 钢火束呈黄带红色泽，流线稍多而细长，尾部下垂，有少量节点和爆花，爆花多为一次爆花，渗杂着少量的二次爆花，见图4-6。
②45 钢
火束较明亮的橙黄色泽，流线多而细长，尾部略带下垂，节点和爆花增多，爆花多为三
次爆花，见图 4-7。
图 4-6 20 钢的火花图 图 4-7 45 钢的火花
图
③ T12 钢 火束呈橙红色泽，根部暗红，中部稍明亮，尾部渐而减弱，流线平多十分细密，
流较短，尾部平直，爆花多且为三次爆花，见图 4-8。
图 4-8 T12 钢的火花图 图 4-9 HT300 的火花图
④ HT300 铸铁 火束呈橙红微带桔红色泽，流线多稍粗短，根部极细，至中部与尾部处突
膨胀扩粗，下垂成半弧形，爆花较多，一般为二次、三次爆花，中间亦夹杂着一次爆花。
⑤ 20Gr 和 40Gr
这两种钢号属于合金结构钢的铬钢组。
这组钢中还有 15Cr 、30Cr 、350r 、450r 和 50Ct 五
种钢号。
以 20Cr 和 400r 的应用最为常见。
它们的含铬量均在 0.70～1.1%之间，含碳量也 不
很高，这时铬的存在表现出助长爆裂的作用。
这些钢号与相同含碳量的碳素结构钢相比， 火束
色泽更为明亮；爆花形式更为整齐、规则、爆裂强度更大，节点更为明晰。
如果将 20Gr 与 20 号
碳素钢、40Cr 与 40 号碳素钢的火花对比—下，就能发现这些特点(图 4-10、4-11)。
实践经验
比较缺乏时，最好借助看谱分析测定铬以后再作决定。
图4-10 20Cr钢的火花图图4-11 40Cr的火花图
鉴别时，需戴上无色平光眼镜。
站在背光的方向，将试样沿砂轮圆周面进行磨削。
磨削时，使火花束略高于水平方向发射，以便观察。
操作时要注意手腕施压的感觉，用力要适中，不能过重，也不能过轻。
仔细观察火花束的长度和各部位花型特征，并与指导书的火花图进行比较，鉴别出各种材料。
---精心整理，希望对您有所帮助。