钢材的火花鉴别

钢材的火花鉴别

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。直羽尾花的尾端和整根流线相同，呈羽毛状，是钢中含有硅的火花特征。狐尾尾花的尾端逐渐膨胀呈狐狸尾巴形状，是钢中含有钨的火花特征。枪尖尾花的尾端膨胀呈三角枪尖形状，是钢中含有钼的火花特征。

(2)常用钢的火花特征

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。

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。

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。

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 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。

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。

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。

低碳钢：火束较长，流线稍多，呈草黄色，自根部起逐渐膨胀粗大，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：火束较短，流线多而稍细，，呈明亮黄色，花量较多，主要为二次花，也有三次花，火花盛开，见图。

高碳钢：火束短而粗，流线多而很细密，呈橙红色，花量多而密，主要为三次花及花粉，见图。

高速工具钢：火束细长，流线少，呈暗红色，中部和根部为断续流线，有时呈波浪状，尾部膨胀而下垂成点状狐尾尾花，仅在尾部有少量爆花，花量极少，见图。

含钨高速钢火花色泽赤橙，近暗红色，流线较长又稀少并有断续状流线，火束尾花呈狐花，几乎无节花爆裂；含钼高速钢火花色泽呈暗橙红色，火束较，流线细，有少量节花爆裂。

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。

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，