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火花鑒別法是將被試驗的鋼鐵材料與高速旋轉的砂輪接觸，根據鋼鐵材料在磨削過程中所出現的火花爆裂形狀、流線、色澤、發火點等特點區別鋼鐵材料化學成分差異，來近似地確定鋼鐵的化學成分的一種方法。 （一）火花產生的機理 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的切線方向作高速運動。同時被磨削熱加熱成熔融狀態，形成光亮的流線，當流線中熔融狀態的金屬顆粒與空氣中的氧接觸時表面被強烈氧化，形成一層FeO薄膜。鋼中的碳在高溫下極易與氧發生反應，FeO+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循環進行，會不斷產生出CO氣體，當顆粒表面的氧化鐵薄膜不能控制產生的CO氣體時，就有爆裂現象發生從而形成火花。爆裂的碎粒若仍殘留未參加反應的FeO和C時，將繼續發生反應，則出現二次、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。根據火花的特征，可大致判斷出鋼材的碳含量和其它元素的含量。 （二）火花產生的方式 以往研究火花鑒別是采用專用電動砂輪機，其參數：功率為0.20～0.75kW，轉速高于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，現場應用受到一定限制。 對于生產現場的工件可采用風砂輪或電動砂輪進行對比火花鑒別，即將工件與已知成分的鋼件試樣對比磨削，觀察火花的一至程度，來確定鋼鐵的化學成分。這種方法需制作一定數量已知化學成分的小試樣。 （三）火花鑒別的要點 鋼鐵中的含碳量主要是根據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確。 火花鑒別的要點是：詳細觀察火花的火束粗細、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，火花束根部、中部及尾部的特殊情況和它的運動規律，同時還要觀察火花爆裂形態、花粉大小和多少。 （四）火花的組成 1、火花束：火花束是指被測材料在砂輪上磨削時產生的全部火花，常由根部、中部、尾部組成。 2、流線：從砂輪上直接射出的好像直線的火流稱為流線。每條流線都由節點、爆花和尾花組成。 3、節點：節點就是流線上火花爆裂的原點，呈明亮點。 4、爆花和芒線：爆花就是節點處爆裂的火花。組成爆花的每一根細小線叫芒線。鋼的化學成分不同，尾花的形狀也不同。通常，尾花可分為狐尾尾花、槍尖尾花、菊花狀尾花、羽狀尾花等。 一般爆花有以下三種類型： ①一次爆花（簡稱一次花）：在流線上的爆花，只有一次爆裂的芒線，花型較簡單，有兩叉、三叉和多叉幾種。一次爆花是含炭量0.25%以下的碳鋼的火花特征。爆花分叉的增加說明鋼中含碳的增多。 ②二次爆花：在第一次爆裂的芒線上，又一次發生爆裂所呈現的爆花形式，稱為二次花。它也隨含碳量的不同分為三叉、四叉和多叉幾種。二次花是含炭量0.3-0.6%的碳鋼的火花特征。 ③三次爆花與多次花：在第二次爆裂的芒線上再一次（或數次）爆裂所呈現的極為細小而復雜的火花形式 ，稱為三次花（或多次花），這種爆花是含炭量0.65%以上的碳鋼的火花特征。 5、花粉：它是分散在爆花的芒線間和周圍的點狀火花。這種花粉只有在含炭量超過0.5%的鋼中才出現。 （五）鋼中合金元素對火花的影響 鋼中加人合金元素后，火花特征將發生變化。Ni、Si、Mo、W等合金元素抑制爆花爆裂，Mn、V等合金元素則助長爆花爆裂。 鎢：抑制爆花爆裂作用最為強烈。鎢含量達到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，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。 鉬：鉬具有較強烈的抑制爆花爆裂、細化芒線和加深火花色澤的作用。鉬鋼的火花色澤是不明亮的，當鉬含量較高時，火花呈深橙色。鉬鋼有沒有槍尖尾花，與含鉬量和含碳量有關，含碳量越低，槍尖越明顯。 硅：硅也有抑制爆花爆裂作用。當硅含量達２％-~3％時，這種抑制作用就較明顯，它能使爆裂芒線縮短。硅錳彈簧鋼的火花呈橙紅色，流線粗而短，芒線短粗且少，火花試驗時手感抗力較小。 鎳：鎳對爆花有較弱的抑制作用，使花形不整潔和縮小，流線較碳鋼細。隨鎳含量增高。流線的數量減少及長度變短，色澤變暗。 鉻：鉻的影響比較復雜。對于低鉻低碳鋼，鉻有助長火花爆裂、增加流線長度和數量的作用，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，火花的爆裂強度、流線長度、流線數量等均有所減少，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，則鋼的火花現象表現復雜，為判定鋼的鉻含量，需配合其它試驗方法。 錳：錳元素有助長爆花爆裂作用。錳鋼的火花爆裂強度比碳鋼強，爆花位置比碳鋼離砂輪遠。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點，花型較大，芒線稀少且細長。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，因此有時可能誤認為鋼的碳含量高。 釩：也是助長爆花爆裂的元素。 觀察火花是鑒別鋼的簡便方法。對于碳素鋼的鑒別比較輕易，但對合金鋼，尤其是多種合金元素的合金鋼，各合金元素對火花的影響不同，它們互相制約，情況比較復雜。 （六）常用鋼鐵材料的火花特征 碳是鋼鐵材料火花的基本元素，也是火花鑒別法測定的主要成分。由于含碳量的不同，其火花形狀不同。 1、碳素鋼火花的特征 ① 通常低碳鋼火花束較長，流線少，芒線稍粗，多為一次花，發光一般，帶暗紅色，無花粉。 ② 中碳鋼火花束稍短，流線較細長而多，爆花分叉較多，開始出現二次、三次花，花粉較多，發光較強，顏色橙。 ③ 高碳鋼火花束較短而粗，流線多而細，碎花、花粉多，又分叉多且多為三次花，發光較亮。 2、鑄鐵的火花特征 鑄鐵的火花束很粗，流線較多，一般為二次花，花粉多，爆花多，尾部漸粗下垂成弧形，顏色多為橙紅。火花試驗時，手感較軟。 3、灰鑄鐵的火花特征 火花束細而短，尾花呈羽狀，色澤為暗紅色。 4、合金鋼的火花特征 合金鋼的火花特征與其含有的合金元素有關。一般情況下，鎳、硅、鉬、鎢等元素抑制火花爆裂，而錳、釩鉻等元素卻可助長火花爆裂。所以對合金鋼的鑒別難掌握。 一般鉻鋼的火花束白亮，流線稍粗而長，爆裂多為一次花、花型較大，呈大星形，分叉多而細，附有碎花粉，爆裂的火花心較明亮。 鎳鉻不銹鋼的火花束細，發光較暗，爆裂為一次花，五、六根分叉，呈星形，尖端微有爆裂。 高速鋼火花束細長，流線數量少，無火花爆裂，色澤呈暗紅色，根部和中部為斷續流線，尾花呈弧狀。 下面是幾種常用鋼的具體火花特征： 20鋼 流線多、帶紅色，火束長，芒線稍粗。發光適中，花量稍多，多根分岔爆裂，呈星形，花角狹小，呈一次花多根分叉爆裂。 45鋼 流線多而稍細，呈黃色，火束短，發光大，爆裂為多根分岔，多量三次花量呈火星形，火花盛開花數約占全體五分之三以上，有很多的小花及花粉發生。 T7鋼 流線多而細，火束由于含碳量高，其長度漸次縮短而粗，發光漸次減弱，火花呈黃色稍帶紅色，根部暗紅，中部明亮，爆裂為多根分岔，多量三次花，花形由基本的星形發展為三層迭開，花數增多。研磨時手的感覺稍硬。 T12鋼 整個火束呈暗橙色，發光不大，愈近根部色澤和光度愈暗淡，流線多而極細密，火束更為粗短，爆裂為多根分岔，三次花的花量極多，三層、四層重迭開花，大量碎花和花粉。摩擦中感覺材料較硬。 CrWMn鋼 火束細而較長，發光稍暗，呈紅色，火花爆裂為稍多二次花，根部時有斷續流體產生，尾部呈狐尾花爆裂。 GCr15鋼 火束粗而較短，發光中度，其爆裂為多量較緊密的三次花，花心是火團，芒線多而細，附有很多碎花和花粉，全體呈橙黃色。 9CrSi鋼 火束明亮而長，呈橙黃色，流線粗而明亮，流線各部粗細近于一致，尾部有狐尾狀。火花爆裂多為三次花，花心明亮。 Cr12鋼 火束細而極短，發光較暗，火花爆裂為三次花，十多根分叉，多層復花形式，呈大星形，附有很多碎花和花粉。爆花很多，活潑美觀。尾部流線略微粗大。摩擦時材料感覺硬。 3Cr2W8V鋼 火束細而較短，發光暗弱，火花爆裂幾乎完全抑制，流線呈暗紅色，尾部有點狀狐尾花。 5CrNiMo鋼 火束較粗而明亮，發光中等，爆裂為三次花，三四根分叉為橙黃色，花心明亮并有花苞，尾部有槍尖尾花。 50CrV鋼 火束較粗而較短，呈橙黃色，發光大。爆裂為三次花，十數根分叉的層迭復花，呈大星形，芒線多而細，花粉較多，花心明亮。 W6Mo5Cr4V2鋼 火束短，呈赤紅色，流線各部粗細近于一致。極少量的火花爆裂。流線比其他高速鋼多。 W9Cr4V2鋼 火束長呈暗紅色，偶爾出現爆花，三四枝葉分叉，其跟部為斷續流線，尾部色澤明亮成狐尾狀花 W18Cr4V鋼 火束細長，流線數量少，色澤呈赤橙色或暗紅色，發光極暗，由于鎢的影響，幾乎無火花爆裂。其流線比W9Cr4V2鋼長而少，膨脹性小，中部和根部為斷續流線，尾部呈點形狐尾花。研磨時材質較硬。 W12Cr4V4Mo鋼 火束較W6Mo5Cr4V2鋼長而少，流線比W18Cr4V鋼粗而明亮，尾部明亮，有少量爆花。 （七）火花鑒別記憶法則 一叉碳少兩叉中，三叉出現超60（60鋼）； 50（50鋼）流線長而亮，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、芒線多）看不清； 合金加入有變化，鉻(菊尾花)錳（星花）釩助長火花明（仿佛增加了碳量）； 鎢鎳硅鉬抑制碳（亮度降低），狐尾苞花喇叭槍形（尾部特征）。 | 
發表于 2014-4-1 19:25:17
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