技师论文初稿3

1、火花鉴别钢材的方法浅析 火花鉴别钢材的方法浅析西 安 核 仪 器 厂 柳 稳 红 二0一二年十月二十八日火花鉴别钢材的方法浅析引言：火花鉴别是钢铁材料化学成分现场控制手段中最为简易的方法之一，其特点是设备简单，操作方便，对金属牌号及其化学成分的鉴定分析速度快，准确性强，在临场分析中不必破坏试件，基本能满足金属材料生产和热处理工艺要求。我国正以较快的速度推进核电的发展，为了保证核电厂在设计、建造、调试、运行中的安全，国家核安全局已制定了核安全法并完善了一系列核电厂质量保证安全规定。采购控制是核电厂质量保证安全规定中的重要组成部分，按照产品监视和测量控制程序的要求，对外购外协件、五金原材料等要进行

2、进货检验，以保证符合采购文件的要求，从而保证我厂核辐射防护仪器的安全与可靠。我们厂是核工业仪表类的加工厂，购买五金原材料具有单件小批量，品种多，牌号杂的特点，而目前厂里没有相应的理化分析设备，只能对设计要求的业主提出的IE级材料进行复验，在原材料进厂检验上存在没有检验手段，检验项目单一的缺陷，不能完全控制原材料的质量，与质保监查的要求不符。针对这种情况，提出火花鉴别钢材更方便，易行。尤其对大批量金属材料的鉴别和分析更发挥了它的优点，这是化学分析法和其它物理分析法所不能比拟的。一、火花鉴别的应用范围（一）、在金属材料热处理或锻压加工前，应用火花分析法核对其材料牌号，就能正确掌握其加热温度和加热时

3、间，防止产生废品。 （二）、对于金属材料仓库，在装卸搬运过程中容易发生混料事故，而火花分析法是杜绝混钢事故的最简单最有效的方法。（三）、化学分析人员在化验工作前对被分析的金属材料作一次火花分析，可以省略试样中未含元素的化学分析工作，同时可以验证化学分析的结果正确与否。物理分析的人员进行火花分析可对金属材料的牌号做到心中有数，有利于对金属材料的抗拉强度、延伸率、断面收缩率及金相组织等作进一步分析。二、火花的基本原理钢材在砂轮上研磨时，砂轮转速很快，产生高热，使研磨出的材料颗粒达到熔融状态，这些高温、熔融的细颗粒被砂轮的离心作用抛射在空气中发生亮光，其表层与空气中的氧发生氧化反应作用，形成一层氧化

4、薄膜。此外，钢中的碳化物（ Fe3C ）在高温下分解（大于900），析出碳原子，反应式为：Fe3C 3Fe+C；碳原子和表层氧化亚铁产生还原作用，形成一氧化碳，反应式为：FeO+C Fe+CO钢铁材料中的碳元素是产生火花的基本元素，而当钢中含有猛、硅、钨、钼、铬等元素时，它们的氧化物将影响火花的统一线条、颜色和形态，由此可以判别钢的化学成分。根据产生火花束的形状特征及颜色来初步判别工件的化学成分的方法称为火花鉴别法。三、火花的组成部分（一）、火束钢铁在砂轮机上磨削时产生的全部火花叫做火束。为了便于识别，又把整个火束分为根部、中部和尾部三部分。火束由流线、节点、芒线、节花(苞花)、爆花、尾花等部

5、分组成。（二）、流线试件在高速砂轮上磨削的预粒，在高温下运行的轨迹就是流线。流线分为直线形、断续形、波纹形和断续波纹形，其中波纹形不常见，有时在高速钢火花中会夹有波纹形流线。碳钢的流线都是直线形的；铬钢、钨钢、高合金钢和灰铸铁的流线呈断续形。（三）、节点流线在途中爆裂的明亮而稍粗大的亮点称为节点和苞花，节点的温度较流线任何部分温度都高。节点是含Si的特征。（四）、芒线爆裂当时发出的若干聚集短线叫做芒线，是连在流线上的分叉直线。随着含碳量的不同有二根、三根、多根分叉之分。（五）、苞花(节花)芒线中途又生节点并射出芒线，这样形成的花叫节花。一次爆裂的芒线叫一次节花在一次芒线上又发生爆裂时形成的爆花

6、叫二次节花，所以爆花可分为一次节花、二次节花、三次节花。苞花是含Ni的特征。（六）、爆花爆花是碳元素专有的火花特征，是熔融颗粒在爆裂时在流线上由节点和芒线所组成的火花形状。爆花随着流线上芒线的爆裂情况有一次、二次、三次、多次之分。爆花分布在流线上。爆花随钢中碳含量而变化，粉碎状的花粉随碳含量的增高而增加。爆花在火花鉴别中占有重要地位。1、一次爆花：在流线上首次爆裂的较细长的芒线，即只有一次爆裂的芒线，花型较简单，有两叉、三叉和多叉几种，简称一次花。一次爆花是含碳量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：在一次花的芒线上又发生一次爆裂，称为二次花。它也随含

7、碳量的不同分为三叉、四叉和多叉几种。二次花是含碳量0.3-0.6%的碳钢的火花特征。3、三次爆花(多次花)：在二次爆花的芒线上再一次(或数次)呈现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），这种爆花是含碳量0.65%以上的碳钢的火花特征。（七）、花粉分散在爆花芒线间和周围的点状火花。这种花粉只有在含碳量超过0.5%的钢中才出现。（八）、尾花尾花是流线末端特征，可分为狐尾尾花、枪尖尾花、菊花状尾花、羽状尾花等。狐尾尾花一般是钢中含钨的特征，其亮度和粗细程度比流线其他部位更明亮、更粗一些，狐尾尾花的数量及长度与钢中含钨量成反比。枪尖尾花一般认为是钢中含钼(约1%)的火花特征，其

8、特点是在流线末端呈明显的下垂脱离状，但也不是在所有的含钼钢中都能看到，有时在一些不含钼的钢中也能见到枪尖尾花。应注意区别于一些不含钼的钢所产生的在分叉上呈直线脱离的枪尖状尾花。钩状尾花为高含量硅3%5%的特征。四、碳及合金元素对火花特征的影响碳素钢的火花中随含碳量增加，流线逐渐增多，而且由粗逐渐变细，由直线变为抛物线，火束长度由长逐渐变短，芒线由一次花逐渐变为多次花，节花和花粉的数量逐渐增加。此外，在磨削时，随含碳量增加，手感将由软逐渐变硬。钢材中若含有合金元素，将对火花的特征产生影响，这些影响可分为助长、抑制和消灭三种情况。几种常见的合金元素对火花产生的影响如下：(一)、钼钼具有较强的抑制火

9、花的爆裂、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，高钼钢没有枪尖花。钼钢枪尖花出现不仅与钼含量有关，还与碳含量有关。碳含量越低，枪尖花越明显，钼钢中碳含量在0.5左右时，枪尖花就不易出现。(二)、硅硅抑制火花的爆裂作用较钼弱当硅含量2%3时，这种抑制就较明显。由于硅存在能使火花爆裂芒线变短，如钢中硅含量 3.54.5，碳含量在0.10左右（如硅钢片）时，就只能在火花束中发现一、二根单芒线的爆花并出现白色明亮的闪点。硅锰弹簧钢流线粗而短，芒线少且短粗，火花色泽呈橙红色。火花试验时手感抗力较小。(三)、镍镍对火花爆裂的抑制作用较弱，使火花束缩小且不整齐

10、，芒线较碳钢细。镍能细化流线，随镍含量提高，流线数量和长度将减少，色泽变暗。低镍钢的特征是流线上出现鼓肚，但碳含量较高时(0.5以上)时,此现象消失。(四）、铬铬对火花的影响比较复杂，对于低铬低碳钢，铬对火花有较强的促进作用，火花呈亮白色，并增加流线数量和长度，爆花为一、二次花，花型较大。由于低铬能助长爆裂，如不细心，会将该钢的碳含量估计过高。对于碳含量较低的低铬钢，铬能助长爆裂的作用不显著，甚至能阻止枝状爆花的发生，流线短而量少，火花束仍然明亮。加入多量铬以后，无沦爆裂强度、流线长度和数量都将减少，色泽也变暗，若钢再含有抑止和助长爆裂其他元素，则判别就变得更加复杂。因此，判断铬的含量必须要有

11、丰富的经验，或用其他方法配合进行鉴定。(五)、钒钒是助长火花爆裂的元素，火束呈草黄色使流线变细。五、常用钢的具体火花特征（一）、20钢火束呈橙黄带红色泽，发光适中。流线稍多而细长些，自根部起逐渐膨胀壮大，至尾部又渐收缩，尾部带下垂，微有再生明亮的微型尖形节点，隐匿不显，但不是钼元素特征。爆花形式为多根分叉一次星形爆花，渗杂着四根分叉一次星形爆花和三根、四根分叉的二次星形爆花，花角狭小，附有单芒线，芒线较粗短，少量的附生花粉隐约可见。全体呈桔红色泽，花数约占总体的五分之一，火花图光度较强。图 220钢火花图（二）、45钢火束呈较明亮的橙黄色泽，发光大。流线多而细长，火束短。自根部起逐渐膨胀粗大，

12、尾部略带下垂，微隐再生明亮的长形节点，已不显明。爆花形式为四根分叉三次星形爆花，渗杂着三根分叉和五根分叉三次星形爆花，花角较大。附有单芒线，芒线较多稍细长，附生的花粉较多且清晰，有少盘的小型碎花，布于星形爆花附近。全体呈橙红色泽，火花盛开花数约占总体五分之三弱，爆花花势增大，趋于盛开姿态，使星形爆花开始扩展呈大星形，爆裂强度较高图 345钢火花图（三）、T7钢火束呈黄色稍带红色，根部暗红，中部较亮、尾部渐渐减弱，光度稍明亮。流线多而细密，根部起逐渐膨胀粗大，流线不长，尾部较平直。火束由于含碳量高，其长度渐次缩短而粗，发光渐次减弱。爆花形式为多根分叉三次星形爆花和少量的多根分叉三次花的微型碎花爆

13、花，花角甚大，附生繁多单芒线和花粉，小、中型碎花布于星形爆花近旁。研磨时手的感觉稍硬。全体呈明亮橙红色泽，花数约占总体五分之四以下，爆花花势旺盛美观，花形由基本的星形发展为三层叠开，爆裂强度很高，火花灿烂，火花图光度稍强。图 4T7钢火花图（四）、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。火束呈樱红色泽，根部微带朱红色，光度微明而又暗弱。流线很多，较挺直细长。自根部起逐渐膨胀壮大，尾部隐显微量的再生明亮勾形节点。受硅铬元素影响，爆花形式以四根、多根分叉一次喇叭花为基础，夹杂一次和二次菊星爆花所构成大、中、小型爆花形态、爆

14、花间附生挺直芒线于分叉尖端，花芯布有多量花粉和小型碎花，花角较大、在爆花核心与后位处呈自色鼓形的闪亮节点(硅元素特征)。全体呈深樱红色泽，爆花花数约占总体五分之三，爆花趋密稍盛，有复花形式产生，爆裂强度一般强烈，火花图光度较强。图 59SiCr钢火花图 六、火花鉴别的注意事项进行火花鉴别时要注意安全，所用砂轮要有安全罩。鉴别火花的环境要暗，最好在黑暗的房间里，如果没有观花的经验，可用比较法进行观察 ，也就是将工件和样品同时 在砂轮上磨，反复比较两者的火花特征。若火花特征不相同，可另换一种样品，直至火花特征相同为止，此时样品的牌号即为被检验工件的牌号，样品是预先经过化学分析准确标定的牌号。结束语：通过以上分析可以看出，利用钢材中碳及合金元素含量的多少火花所出现的不同形态，可以现场快速鉴别出常用钢材的种类，对避免因用错材料造成不必要的报废具有实际意义。在实际工作中，通过使用