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機(jī)械社區(qū)

火花鑒別法是將被試驗(yàn)的鋼鐵材料與高速旋轉(zhuǎn)的砂輪接觸，根據(jù)鋼鐵材料在磨削過程中所出現(xiàn)的火花爆裂形狀、流線、色澤、發(fā)火點(diǎn)等特點(diǎn)區(qū)別鋼鐵材料化學(xué)成分差異，來近似地確定鋼鐵的化學(xué)成分的一種方法。

鋼鐵材料在一定的壓力下，放在砂輪上摩擦，由于砂輪的磨削作用，鋼鐵成屑末狀脫離試件，并且沿著砂輪與材料接觸點(diǎn)的切線方向作高速運(yùn)動。同時被磨削熱加熱成熔融狀態(tài)，形成光亮的流線，當(dāng)流線中熔融狀態(tài)的金屬顆粒與空氣中的氧接觸時表面被強(qiáng)烈氧化，形成一層FeO薄膜。鋼中的碳在高溫下極易與氧發(fā)生反應(yīng)，F(xiàn)eO+C→ Fe+CO，使FeO還原；被還原的Fe將再次被氧化，然后再次還原；這種氧化一還原反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行，會不斷產(chǎn)生出CO氣體，當(dāng)顆粒表面的氧化鐵薄膜不能控制產(chǎn)生的CO氣體時，就有爆裂現(xiàn)象發(fā)生從而形成火花。爆裂的碎粒若仍殘留未參加反應(yīng)的FeO和C時，將繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，則出現(xiàn)二次、三次或多次爆裂火花。鋼中的碳是形成火花的基本元素，當(dāng)鋼中含有錳、硅、鎢、鉻、鉬等元素時，它們的氧化物將影響火花的線條、顏色和狀態(tài)。根據(jù)火花的特征，可大致判斷出鋼材的碳含量和其它元素的含量。

以往研究火花鑒別是采用專用電動砂輪機(jī)，其參數(shù)：功率為0.20～0.75kW，轉(zhuǎn)速高于3000r/min，所用砂輪粒度為40～60目，中等硬度，直徑為φ150～200mm。磨削時施加壓力以20～60N為宜，輕壓看合金元素，重壓看含碳量。這種方法需將鋼件制成小試樣便于手持磨削，現(xiàn)場應(yīng)用受到一定限制。

鋼鐵中的含碳量主要是根據(jù)火花的爆裂情況加以鑒定的。碳鋼中的含碳量越高，火花越多，火束越多。對合金鋼，由于各種合金元素對火花形狀、顏色產(chǎn)生不同影響，因而也可基本上鑒別出合金元素的種類及大概含量。但不象碳素鋼那樣容易和準(zhǔn)確。

火花鑒別的要點(diǎn)是：詳細(xì)觀察火花的火束粗細(xì)、長短、花次層疊程度和它的色澤變化情況。注意觀察組成火束的流線形態(tài)，火花束根部、中部及尾部的特殊情況和它的運(yùn)動規(guī)律，同時還要觀察火花爆裂形態(tài)、花粉大小和多少。

鎢：抑制爆花爆裂作用最為強(qiáng)烈。鎢含量達(dá)到1.0%左右時，爆花顯著減少，鎢含量為2.5%時，爆花呈禿尾狀。鎢使色澤變暗。鎢抑制爆花爆裂作用的大小，與鋼中含碳量有關(guān)，低碳鋼中鎢含量為4%~5 %時，鎢可完全抑制爆花爆裂。從火花色澤上看，鎢鋼中含碳量越高，越是呈暗紅色火花。

鉻：鉻的影響比較復(fù)雜。對于低鉻低碳鋼，鉻有助長火花爆裂、增加流線長度和數(shù)量的作用，火花呈亮白色，爆花為一、二次花，花型較大。對于含碳量較高的低鉻鋼，鉻助長爆裂的作用不明顯，并阻止枝狀爆花的發(fā)生，流線粗短而量較少，火花束仍然明亮。由于碳高，爆花有花粉。隨鉻含量增加，火花的爆裂強(qiáng)度、流線長度、流線數(shù)量等均有所減少，色澤也將變暗。鉻鋼中若含有抑制爆裂和助長爆裂的合金元素存在，則鋼的火花現(xiàn)象表現(xiàn)復(fù)雜，為判定鋼的鉻含量，需配合其它試驗(yàn)方法。

錳：錳元素有助長爆花爆裂作用。錳鋼的火花爆裂強(qiáng)度比碳鋼強(qiáng)，爆花位置比碳鋼離砂輪遠(yuǎn)。鋼中含錳稍高時，鋼的火花比較整潔，色澤也比碳鋼黃亮，含碳量較低的錳鋼呈白亮色，爆花核心有大而白亮的節(jié)點(diǎn)，花型較大，芒線稀少且細(xì)長。含碳量較高的錳鋼，爆花有較多的花粉。低錳鋼的流線粗而長，量較多。高錳鋼流線短粗且量少，由于錳是助長爆裂的元素，因此有時可能誤認(rèn)為鋼的碳含量高。