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。

图3流线示意图

②、节点

流线中途爆裂的亮点叫节点。

③、芒线

节点爆裂时射出的发光线条。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见图4所示。

图4芒线分叉示意图

④、爆花

流线中爆裂所产生的光亮火花或是节点处爆裂的火花叫爆花。爆花由节点和芒线组成,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见图5所示。

图5 爆花示意图图6尾花示意图

⑤、花粉

分散在爆花芒线间的点状火花称为花粉，

⑥、尾花

流线尾端呈现出不同形状的爆花称为尾花。钢的化学成分不同，尾花的形状也不同，通常尾花的形状可分为直线、直羽状尾花、狐尾尾花、枪尖尾花、钩状尾花等，如图6所示。

随着钢铁材料化学成分的不同，产生各种不同的火花特征如火花爆裂的形态、流线、色泽和发光点等各有不同。

3.3火花鉴别

3.3.1流线鉴别

①颜色：碳钢的流线多是亮白色，合金钢和铸铁是橙色和红色，高速钢的流线接近暗红色。

②形状：碳钢的流线为直线状，高速钢的流线呈断续状或波纹状。

③长短：在相同的压力下，分数越大流线越短，高速钢的流线比碳钢的流线短。

3.3.2节点鉴别

①碳钢：有节点，随着碳质量分数增加，节点更多。

②高速钢：一般没有节点，相比之下铝高速钢W6Mo5Cr4V2稍有些节点，而钨高速钢W18Cr4V不见节点并且流线断续状明显。

3.3.3尾花鉴别

不同碳质量分数、不同的合金元素火花的节点及尾花不同。常见的节点和尾花见图5所示。

3.4常用碳钢的火花特征

碳钢火花特征如下表所示。主要考虑流线长短、粗细、色泽及爆花数量、花形、大小、花粉等。纯铁火花流线少、短而粗，无爆花。随铁的纯度不同，花束中也杂有二、三根分叉，但强度较弱，角度较小，爆花芒线较细。碳钢的火花是直线流线，火束呈草黄色。火花特征的变化规律是随着含碳量的增高，由挺直转向抛物线形，流线量逐渐增多，其长度缩短，线条变细，芒线逐渐细短，并由一次爆花转向多次爆花，花数、花粉逐渐增多，色泽随含碳量的增高砂轮附近的晦黯面积越大。

3.4.1碳钢火花特征的总体概括

(1) 纯铁：火束较长，尽头出现枪尖形尾花，流线细且少，火束根部有极不明显的波状流线与断续流线，呈草黄色。

(2) 低碳钢：流线少、线条粗且较长，具有一次多分叉爆花；芒线稍粗，色泽较暗呈草黄色，花量稍多，多根分叉爆裂，多为一次花，发光一般，无花粉，如图7 所示。

图 7 20钢火花示意图

(3) 中碳钢；流线多而稍细且长，尾部挺直具有二次爆花及三次爆花，芒线较粗，能清楚地看到爆花间有少量花粉，火束较明亮，颜色橙，如图8 所示。

图 8 45钢火花示意图

(4) 高碳钢：流线多且细密，火束短而粗，有三次和多次爆花，芒线细而长，其中花粉较多，整个火花束根部较暗，中部、尾部明亮，如图 9 所示。

图 9 T10钢火花示意图

3.4.2碳钢火花特征的细节说明

(1) 纯铁的火花流线量少且短而粗．根部与尾部颜色粗细有较大的差别．虽无爆花，但因纯度不同，花束有时也稀落地夹有二、三分叉的爆花，爆裂微弱，角度较小，芒线较细。

(2) 0.05-0.10%的碳钢，火花束流线粗，呈弧形，长度中等，数量中等较少，呈草黄带红的色泽，爆花量少，呈三、四分叉的一次花形式，爆裂强度较弱，芒线较长，爆花位于流线的中尾部之间．流线与爆花明晰，无杂乱现象。

(3) Wc 0.15-0.20％的碳钢，火花束呈草黄带微红色，根部与尾部的色泽较中部稍暗．火束流线仍较粗，略带弧形，数量较多而稍长，在爆花的芒线上有明显的呈直线脱离的枪尖尾花．爆花量与碳量并增，呈一次多分叉单花形式，爆裂角度较大，芒线粗长，并有明亮节点，有时出现一、二枝二次爆花的芒线。

(4) 0.40-0.50％的碳钢，火花束色黄而较明亮，流线较细长，量多且直；爆花呈多分叉二次花，爆裂强劲，在流线尾部及中尾部有节点；大型爆花后有二、三层枝状爆花，爆花量较多而密集，并带有少量花粉，芒线较细密而长，根部有小型爆花与稍暗的流线交织着。

(5) 0.60％的碳钢．火花束流线挺直而强劲且量多而细长，尖端分叉；大型爆花多，位于流线尾端，爆裂强劲，大型爆花后有强的枝状爆花；芒线细长且有较多花粉。火花束明黄色。

(6) 0.70-0.80％的碳钢．火花束流线直而短细，量多；火花黄亮色，爆花为多根分叉，多量三次花，花形由基本的星形发展为三层迭开，花数增多，芒线细不甚密，芒线间花粉较多。

(7)超过0.80％的碳钢，随着碳的质量分数增加，火花束流线增多的趋势逐渐缓慢，流线逐渐变多变细，火花束较前更短而粗，颜色由橙黄色变成暗橙色，爆花和花粉级慢增多，花形逐渐缩短。

3.5、合金钢火花特征

一些元素能帮助碳元素产生爆裂火花，另一些元素却抑制或者熄灭碳元素的爆裂火花。

(1)助长爆裂火花元素：

助长爆裂火花的元素有：C 、Cr、Mn 、V 、B 等。这些元素的微粒由于砂轮磨削产生高热，生成一次爆裂火花，随即形成金属氧化物，并放出大量热能，导致发生二次爆裂火花，三次爆裂火花，甚至多次爆裂火花的特征。尤其是碳元素，随着其含量的增加，每次爆发爆花爆裂的间距愈密，则其时的间隙就愈短少，同时产生的碎花、花粉、芒线的机会也随之增加。

(2)抑制爆裂火花元素：

抑制爆裂火花的主要元素有：W 、Co 、Ni 、si 、Al 、Cu等。当金属材料经过砂轮磨削以后，在氧化物生成前，首先使碳化物分解。在分解过程中，必须供以一定量的热能，以达到碳化物分解时所需的能量，否则其分解困难，材料微粒的氧化就会被缓和下来。所以对于含有抑制爆裂火花元素的金属材料，只有加重磨削压力，才能显现其独特的火花特征。