钢的火花鉴别法.doc

钢 的 火 花 鉴 别钢火花鉴别法是将被鉴别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、发火点等特征，区别钢铁材料化学成分差异，近似地判定钢铁材料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，钢铁呈屑末状脱离基体，并且沿着砂轮与材料接触点的切线方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，FeO+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）。