钢的火花鉴别法
简述钢铁材料火花鉴定的基本原理
简述钢铁材料火花鉴定的基本原理
钢铁材料火花鉴定是一种常用的金属材料分析方法，通过观察金属在高温条件下的火花产生情况，以判断其成分。
基本原理如下：* 电极放电：在火花鉴定仪中，使用一对电极（一般为一根钢、一根试样），施加高电压，形成电弧放电。
这时，电弧在试样表面产生高温。
* 试样激发：电弧的高温使试样表面受到激发，原子被激发至高能级状态。
* 发射光谱：激发的原子在返回基态时释放出能量，产生特定波长的光谱线。
这些光谱线是元素的特征光谱，不同元素产生不同波长的光。
* 光谱分析：利用光谱仪或光电倍增管等设备，观察并记录试样发射的光谱线。
这些光谱线反映了试样中各元素的存在情况。
* 比对分析：通过比对试样光谱线与已知元素光谱数据库，可以确定试样中含有的元素及其相对含量。
此方法适用于快速、经济地分析金属样品的成分，广泛用于金属材料的质量控制、质检和金属合金的检测。
火花鉴定的结果对于判断材料成分、质量和适用领域等方面具有重要参考价值。
1。
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。
常用钢铁材料的火花鉴别方法
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。
钢的火花鉴别
钢材的火花鉴别1内容及目的掌握碳质量分数对碳钢的火花特征影响及其特征。
了解鉴别合金钢所含元素的方法。
掌握常用合金元素对火花的影响及其特征。
2操作方法火花鉴别的工作场地不宜太亮，最好在暗处，避免阳光直射影响火花的光色和清晰度，操作时使火花光束与视线有一适当角度，以便于仔细观察火花束长度和特征。
2.1使用手提式砂轮机将工件或钢材排列在地面上，手拿砂轮机，打开开关使砂轮平稳旋转，用砂轮圆周接触钢材进行磨削，用力要适宜，并使火花束大致向略高于水平方向发射，以便于对火花全面观察，2.2使用台式砂轮机打开开关，待砂轮机起动旋转后，手拿工件或试块与砂轮圆周接触进行磨削。
2.3操作注意事项2.3.1操作时应带无色平光防护眼镜，以免砂粒飞射入眼内。
2.3.2操作时应该站立砂轮一侧，不得面对砂轮站立。
2.3.3用手拿紧工件并轻压砂轮，用力适度。
成批挑选混料时，用力一致，不要因用力大小不一而影响判断。
2.3.4判断结论不要草率，初判时防止可能发生的错觉，可与已知化学成分的标准钢样对照鉴别。
火花鉴定钢种的精确度和操作者的熟练程度有关，所以要多做对比练习。
2.3.5对于工件的火花鉴别处应是在非工作部位3、火花鉴别的理论基础钢在高速旋转的砂轮机上磨削时会产生火花，根据火花的形状和颜色鉴别钢的的牌号的方法叫火花鉴别法。
3.1火花束工件与砂轮接触时产生的火花也叫做火束，由根花、间花和尾花三个主要部分组成。
整个火束示意图如图1所示。
图1火花束组成图2火花示意图①、根花：靠近砂轮部位的火花。
②、间花：在火束中间部位，火花最密集的一段。
从间花中可以看出钢中碳质量分数多少。
③、尾花：火束末端接近消失的部位，根据尾花形状，可以判断钢中所含合金元素。
3.2 火花火花由流线、节点、芒线、爆花、花粉和尾花所组成，其示意图如图2所示。
①、流线：高温的粉末微粒沿砂轮切线飞行时产生线条状的亮体称为流线，通常分为3种：①直线状流线；②断续状流线；③波纹状流线。
【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
钢的火花鉴别利用试样在砂轮上磨削时发射出的火花来鉴别钢种的方法。
这种方法快速、简便，在冶金和机械制造工厂的车间现场广泛用以鉴别钢种混号和进行废钢分类，并用以鉴定热处理后表面的含碳量。
在没有其他分析手段的情况下，也用以大致估量钢材的成分。
火花鉴别的要点是详细观察火花的火束粗细、长短、花次层叠程度和它的色泽变化情况。
注意观察组成火束的流线形态，火花束根部、中部及尾部的特殊情况和它的运动规律，同时还要观察火花爆裂形态、花粉大小和多少。
（一）火花组成（1）火花束火花束是指被测材料在砂轮上磨削时产生的全部火花，常由根部、中部、尾部组成，（2）流线从砂轮上直接射出的好像直线的火流称为流线。
每条流线都由节点、爆花和尾花组成，见图（3）节点节点就是流线上火花爆裂的原点，呈明亮点。
（4）爆花爆花就是节点处爆裂的火花。
钢的化学成分不同，尾花的形状也不同。
通常，尾花可分为狐尾尾花、枪尖尾花、菊花状尾花、羽状尾花等。
（二）常用钢铁材料的火花特征碳是钢铁材料火花的基本元素，也是火花鉴别法测定的主要成分。
由于含碳量的不同，其火花形状不同。
1．碳素钢火花的特征①通常低碳钢火花束较长，流线少，芒线稍粗，多为一次花，发光一般，带暗红色，无花粉。
②中碳钢火花束稍短，流线较细长而多，爆花分叉较多，开始出现二次、三次花，花粉较多，发光较强，颜色橙。
③高碳钢火花束较短而粗，流线多而细，碎花、花粉多，又分叉多且多为三次花，发光较亮。
2．铸铁的火花特征铸铁的火花束很粗，流线较多，一般为二次花，花粉多，爆花多，尾部渐粗下垂成弧形，颜色多为橙红。
火花试验时，手感较软。
3．合金钢的火花特征合金钢的火花特征与其含有的合金元素有关。
一般情况下，镍、硅、钼、钨等元素抑制火花爆裂，而锰、钒铬等元素却可助长火花爆裂。
所以对合金钢的鉴别难掌握。
一般铬钢的火花束白亮，流线稍粗而长，爆裂多为一次花、花型较大，呈大星形，分叉多而细，附有碎花粉，爆裂的火花心较明亮。
常用钢的火花特征
常用钢的火花特征
低碳钢：
逐渐膨胀粗大，至尾部逐渐收缩，尾部下垂呈半
弧夹形，花量不多，主要为一次花，见图。
中碳钢：
花量较多，主要为二次花，也有三次花，火花盛
开，见图。
高碳钢：
花量多而密，主要为三次花及花粉，见图。
高速工具钢：
为断续流线，有时呈波浪状，尾部膨胀而下垂成
点状狐尾尾花，
见图。
火束：
整个火束分为根花、间花和尾花。
见图。
流线
线流线、断续流线和波浪线。
见图。
节点和芒线
见火束示意图中局部放大图。
叉）
根分叉、四根分叉和多根分叉之分。
见图。
爆花和花粉
称节花。
中局部放大图。
二次花、三次花和多次花之分。
图。
材料实验——钢铁材料的火花鉴别
材料实验
钢铁材料的火花鉴别
采用不同方法鉴别钢材种类
一、实验目的 1、运用火花鉴别法检查钢铁材料的原理方法
2、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
3） T12钢 火花束呈橙红色泽，根部暗红，中部稍明亮、尾部渐而 减弱，流线频多而十分细密，流线较短，尾部平直，爆花 多且为三次爆花。 4）20CrMnMo 火束呈橙黄略带红色泽，根部淡红，中部明亮，尾部橙 红色，流线稍多略细长，爆花量少，一般为一次和二次爆 花，在流线尾部有明亮的枪尖，构成枪尖尾爆花。
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；
（5）高碳钢——断口塑性变形不明显，结晶 颗粒比中、低碳钢更细密；
3．砂轮机转速以2700~3200r/min为宜，不可 太快或太慢，以防影响火花的形态。
宏观断口分析法——
将需要鉴别的钢铁材料先锯开一缺口，然 后垫空敲断，目视观察断口的颜色、粗细状 况、变形情况等，可据此初步判断出钢材的 所属类别：含碳量高低、韧脆性以及热处理 状态等；并可观察到断面存在的低倍缺陷， 如存在夹杂、白点、缩孔残余或气泡等。此 法操作简便，是一种具有实用价值的现场鉴 别方法。
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。
钢铁材料的火花鉴别
三、钢铁材料的火花鉴别1.火花鉴别的基本知识火花鉴别是利用钢铁材料在高速旋转的砂轮上磨削时，根据所产生的火花形状、光亮度和色泽等特征大致鉴别钢铁材料的种类及化学成分。
钢铁材料在砂轮上磨削时所射出的全部火花称作火花束，它有根部火花、中部火花和尾部火花组成。
火花束中由灼热发光的粉末形成线条状的火花称为流线。
流线在中途爆炸而形成的稍粗而明亮的点称为节点。
节点处所射出的线称为芒线。
流线或芒线上由节点、芒线所组成的火花称节花。
节花按爆发先后分为一次花、二次花、三次花等。
芒线附近呈现明亮的点称为花粉。
有时在流线尾端会出现不同形状的尾花（菊花状尾花、弧尾花、羽状尾花等）。
2.常用钢铁材料的火花特征碳是钢铁材料火花形成的基本元素，也是火花鉴别法需要测定的主要成分。
由于含碳量不同，其火花形成也不同；合金元素也影响火花的特征。
（1）碳素钢的火花特征随着含碳量的增加，火花束中流线增多，长度逐渐缩短并变细，其形状也由挺直转向抛物线；芒线也逐渐变细变短；节花由一次花逐渐形成二次花，三次花；色泽由草黄带暗红色逐渐转变为亮黄色再转变为暗红色，光亮度逐渐增高。
低碳钢的火花束为粗流线、流线数量少，一次花较多，色泽草黄带暗红。
中碳钢流线较直，中部较粗大，根部稍细，二次花较多，色泽呈黄色。
高碳钢流线长，密而多，有二次花、三次花，色泽呈黄色且明亮。
（2）高速钢（W18Cr4V）的火花特征火花束细长，流线较少，大部分呈断续状态，有时呈波状流线；整个火花束呈暗红色，无火花爆裂；尾端膨胀而下垂成弧尾状。
（3）灰铸铁的火花特征火花束细而短，尾花呈羽状，色泽为暗红色。
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。
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。
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。
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。
钢铁材料的火花鉴别
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。
钢的火花鉴别
钢的火花鉴别
图1-25 尾花形态示意图
钢的火花鉴别
二、 火花鉴别的方法
1. 火花鉴别的设备及操作方法
火花鉴别的主要设备是砂轮机。砂轮转速一般为3 000 r/min，所用砂轮是36～60号棕刚玉砂轮，砂轮规格以150 mm×25 mm为宜。
进行火花鉴别时，操作者应戴上无色眼镜，场地光线不 宜太亮，以免影响火花色泽及清晰程度。
钢的火花鉴别
图1-24 爆花各种形式的示意图
5）尾花
钢的火花鉴别
火束尾部的火花称为尾花。根据尾花的形状可以判断钢中合 金元素的种类。如直羽尾花是钢中硅元素的特征，如图1-25（a） 所示；枪尖尾花是钢中钼元素的特征，如图1-25（b）所示；狐 尾花是钢中钨元素的特征，如图1-25（c）所示。在高速钢中常出 现狐尾花。
钢的火花鉴别
生产中常常通 过火花来鉴别牌号混 杂的钢材、碳素钢的 碳的质量分数、钢材 表层的脱碳程度、材 料中所含合金元素的 类别等。
Байду номын сангаас
钢的火花鉴别
一、 火花鉴别的原理及火花组成
1. 火花鉴别的原理
在旋转着的砂轮上打磨钢试样时，试样上脱落下来的高温 钢屑在惯性力作用下飞溅出来，形成一道道或长或短、或连续或 间断的火花射线，即主流线。根据试样与砂轮的接触压力不同、 钢的成分不同，火花射线也不同。高温钢屑中的钢的伴生元素（ 特别是碳、硅、锰）在空气中燃烧产生氧化物微粒或气体。这些 小的炽热微粒在离开砂轮一定距离时产生类似于爆炸的现象，即 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。
钢的火花鉴别
2. 常用钢的火花特征
常用钢的火花特征见表1-19。
钢的火花鉴别
用图形把处于运动状态的火花形状再现出 来是较困难的，上述钢的火花图仅仅表示各种火 束开始的主要特征。实际上，火花形态不断地发 生变化，而且它们之间相互转换。因此，要掌握 火花之间的细微差别，还需要在生产实践过程中 进行长期的观察和总结。
钢铁材料的火花鉴别
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。
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火花鉴别法是将被试验的钢铁材料与高速旋转的砂轮接触，根据钢铁材料在磨削过程中所出现的火花爆裂形状、流线、色泽、发火点等特点区别钢铁材料化学成分差异，来近似地确定钢铁的化学成分的一种方法。
1．火花产生的机理钢铁材料在一定的压力下，放在砂轮上摩擦，由于砂轮的磨削作用，钢铁成屑末状脱离试件，并且沿着砂轮与材料接触点的切线方向作高速运动。
同时被磨削热加热成熔融状态，形成光亮的流线，当流线中熔融状态的金属颗粒与空气中的氧接触时表面被强烈氧化，形成一层FeO薄膜。
钢中的碳在高温下极易与氧发生反应，F eO+C→ Fe+CO，使FeO还原；被还原的Fe将再次被氧化，然后再次还原；这种氧化一还原反应循环进行，会不断产生出CO气体，当颗粒表面的氧化铁薄膜不能控制产生的CO气体时，就有爆裂现象发生从而形成火花。
爆裂的碎粒若仍残留未参加反应的FeO和C时，将继续发生反应，则出现二次、三次或多次爆裂火花。
钢中的碳是形成火花的基本元素，当钢中含有锰、硅、钨、铬、钼等元素时，它们的氧化物将影响火花的线条、颜色和状态。
根据火花的特征，可大致判断出钢材的碳含量和其它元素的含量。
2．火花产生的方式以往研究火花鉴别是采用专用电动砂轮机，其参数：功率为0.20～0.75kW，转速高于3000r/min，所用砂轮粒度为40～60目，中等硬度，直径为φ150～200mm。
磨削时施加压力以20～60N为宜，轻压看合金元素，重压看含碳量。
这种方法需将钢件制成小试样便于手持磨削，现场应用受到一定限制。
对于生产现场的工件可采用风砂轮或电动砂轮进行对比火花鉴别，即将工件与已知成分的钢件试样对比磨削，观察火花的一至程度，来确定钢铁的化学成分。
这种方法需制作一定数量已知化学成分的小试样。
3.火花鉴别的要点钢铁中的含碳量主要是根据火花的爆裂情况加以鉴定的。
碳钢中的含碳量越高，火花越多，火束越多。
对合金钢，由于各种合金元素对火花形状、颜色产生不同影响，因而也可基本上鉴别出合金元素的种类及大概含量。
但不象碳素钢那样容易和准确。
火花鉴别的要点是：详细观察火花的火束粗细、长短、花次层叠程度和它的色泽变化情况。
注意观察组成火束的流线形态，火花束根部、中部及尾部的特殊情况和它的运动规律，同时还要观察火花爆裂形态、花粉大小和多少。
4．火花的组成4.1火花束：火花束是指被测材料在砂轮上磨削时产生的全部火花，常由根部、中部、尾部组成。
4.2流线：从砂轮上直接射出的好像直线的火流称为流线。
每条流线都由节点、爆花和尾花组成。
4.3节点：节点就是流线上火花爆裂的原点，呈明亮点。
4.4爆花和芒线：爆花就是节点处爆裂的火花。
组成爆花的每一根细小线叫芒线。
钢的化学成分不同，尾花的形状也不同。
通常，尾花可分为狐尾尾花、枪尖尾花、菊花状尾花、羽状尾花等。
4.5爆花常见类型：①一次爆花（简称一次花）：在流线上的爆花，只有一次爆裂的芒线，花型较简单，有两叉、三叉和多叉几种。
一次爆花是含炭量0.25%以下的碳钢的火花特征。
爆花分叉的增加说明钢中含碳的增多。
②二次爆花：在第一次爆裂的芒线上，又一次发生爆裂所呈现的爆花形式，称为二次花。
它也随含碳量的不同分为三叉、四叉和多叉几种。
二次花是含炭量0.3-0.6%的碳钢的火花特征。
③三次爆花与多次花：在第二次爆裂的芒线上再一次（或数次）爆裂所呈现的极为细小而复杂的火花形式，称为三次花（或多次花），这种爆花是含炭量0.65%以上的碳钢的火花特征。
4.6花粉：它是分散在爆花的芒线间和周围的点状火花。
这种花粉只有在含炭量超过0.5%的钢中才出现。
5.钢中合金元素对火花的影响钢中加人合金元素后，火花特征将发生变化。
Ni、Si、Mo、W等合金元素抑制爆花爆裂，Mn、V等合金元素则助长爆花爆裂。
5.1钨：抑制爆花爆裂作用最为强烈。
钨含量达到1.0%左右时，爆花显著减少，钨含量为2.5%时，爆花呈秃尾状。
钨使色泽变暗。
钨抑制爆花爆裂作用的大小，与钢中含碳量有关，低碳钢中钨含量为4%~5 %时，钨可完全抑制爆花爆裂。
从火花色泽上看，钨钢中含碳量越高，越是呈暗红色火花。
5.2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。
钼钢有没有枪尖尾花，与含钼量和含碳量有关，含碳量越低，枪尖越明显。
5.3硅：硅也有抑制爆花爆裂作用。
当硅含量达２％-~3％时，这种抑制作用就较明显，它能使爆裂芒线缩短。
硅锰弹簧钢的火花呈橙红色，流线粗而短，芒线短粗且少，火花试验时手感抗力较小。
5.4镍：镍对爆花有较弱的抑制作用，使花形不整洁和缩小，流线较碳钢细。
随镍含量增高。
流线的数量减少及长度变短，色泽变暗。
5.5铬：铬的影响比较复杂。
对于低铬低碳钢，铬有助长火花爆裂、增加流线长度和数量的作用，火花呈亮白色，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，并阻止枝状爆花的发生，流线粗短而量较少，火花束仍然明亮。
由于碳高，爆花有花粉。
随铬含量增加，火花的爆裂强度、流线长度、流线数量等均有所减少，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，则钢的火花现象表现复杂，为判定钢的铬含量，需配合其它试验方法。
5.6锰：锰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。
钢中含锰稍高时，钢的火花比较整洁，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，由于锰是助长爆裂的元素，因此有时可能误认为钢的碳含量高。
5.7钒：也是助长爆花爆裂的元素。
观察火花是鉴别钢的简便方法。
对于碳素钢的鉴别比较轻易，但对合金钢，尤其是多种合金元素的合金钢，各合金元素对火花的影响不同，它们互相制约，情况比较复杂。
6.常用钢铁材料的火花特征碳是钢铁材料火花的基本元素，也是火花鉴别法测定的主要成分。
由于含碳量的不同，其火花形状不同。
6.1碳素钢火花的特征①通常低碳钢火花束较长，流线少，芒线稍粗，多为一次花，发光一般，带暗红色，无花粉。
②中碳钢火花束稍短，流线较细长而多，爆花分叉较多，开始出现二次、三次花，花粉较多，发光较强，颜色橙。
③高碳钢火花束较短而粗，流线多而细，碎花、花粉多，又分叉多且多为三次花，发光较亮。
6.2铸铁的火花特征铸铁的火花束很粗，流线较多，一般为二次花，花粉多，爆花多，尾部渐粗下垂成弧形，颜色多为橙红。
火花试验时，手感较软。
6.3灰铸铁的火花特征火花束细而短，尾花呈羽状，色泽为暗红色。
6.4合金钢的火花特征合金钢的火花特征与其含有的合金元素有关。
一般情况下，镍、硅、钼、钨等元素抑制火花爆裂，而锰、钒铬等元素却可助长火花爆裂。
所以对合金钢的鉴别难掌握。
一般铬钢的火花束白亮，流线稍粗而长，爆裂多为一次花、花型较大，呈大星形，分叉多而细，附有碎花粉，爆裂的火花心较明亮。
镍铬不锈钢的火花束细，发光较暗，爆裂为一次花，五、六根分叉，呈星形，尖端微有爆裂。
高速钢火花束细长，流线数量少，无火花爆裂，色泽呈暗红色，根部和中部为断续流线，尾花呈弧状。
6.5常用钢种的火花特征20#钢：流线多、带红色，火束长，芒线稍粗。
发光适中，花量稍多，多根分岔爆裂，呈星形，花角狭小，呈一次花多根分叉爆裂。
45#钢：流线多而稍细，呈黄色，火束短，发光大，爆裂为多根分岔，多量三次花量呈火星形，火花盛开花数约占全体五分之三以上，有很多的小花及花粉发生。
T7钢：流线多而细，火束由于含碳量高，其长度渐次缩短而粗，发光渐次减弱，火花呈黄色稍带红色，根部暗红，中部明亮，爆裂为多根分岔，多量三次花，花形由基本的星形发展为三层迭开，花数增多。
研磨时手的感觉稍硬。
T12钢：整个火束呈暗橙色，发光不大，愈近根部色泽和光度愈暗淡，流线多而极细密，火束更为粗短，爆裂为多根分岔，三次花的花量极多，三层、四层重迭开花，大量碎花和花粉。
摩擦中感觉材料较硬。
CrWMn钢：火束细而较长，发光稍暗，呈红色，火花爆裂为稍多二次花，根部时有断续流体产生，尾部呈狐尾花爆裂。
GCr15钢：火束粗而较短，发光中度，其爆裂为多量较紧密的三次花，花心是火团，芒线多而细，附有很多碎花和花粉，全体呈橙黄色。
9CrSi钢：火束明亮而长，呈橙黄色，流线粗而明亮，流线各部粗细近于一致，尾部有狐尾状。
火花爆裂多为三次花，花心明亮。
Cr12钢：火束细而极短，发光较暗，火花爆裂为三次花，十多根分叉，多层复花形式，呈大星形，附有很多碎花和花粉。
爆花很多，活泼美观。
尾部流线略微粗大。
摩擦时材料感觉硬。
3Cr2W8V钢：火束细而较短，发光暗弱，火花爆裂几乎完全抑制，流线呈暗红色，尾部有点状狐尾花。
5CrNiMo钢：火束较粗而明亮，发光中等，爆裂为三次花，三四根分叉为橙黄色，花心明亮并有花苞，尾部有枪尖尾花。
50CrV钢：火束较粗而较短，呈橙黄色，发光大。
爆裂为三次花，十数根分叉的层迭复花，呈大星形，芒线多而细，花粉较多，花心明亮。
W6Mo5Cr4V2钢：火束短，呈赤红色，流线各部粗细近于一致。
极少量的火花爆裂。
流线比其他高速钢多。
W9Cr4V2钢：火束长呈暗红色，偶尔出现爆花，三四枝叶分叉，其跟部为断续流线，尾部色泽明亮成狐尾状花W18Cr4V钢：火束细长，流线数量少，色泽呈赤橙色或暗红色，发光极暗，由于钨的影响，几乎无火花爆裂。
其流线比W9Cr4V2钢长而少，膨胀性小，中部和根部为断续流线，尾部呈点形狐尾花。
研磨时材质较硬。
W12Cr4V4Mo钢：火束较W6Mo5Cr4V2钢长而少，流线比W18Cr4V钢粗而明亮，尾部明亮，有少量爆花。
7.火花鉴别记忆法则一叉碳少两叉中，三叉出现超60（60钢）；50（50钢）流线长而亮，稍有花粉伴其中；T8、T10碳量高，一短（火束短）三多（爆花多、花粉多、芒线多）看不清；合金加入有变化，铬(菊尾花)锰（星花）钒助长火花明（仿佛增加了碳量）；钨镍硅钼抑制碳（亮度降低），狐尾苞花喇叭枪形（尾部特征）。