火花鉴别

1. 为什么钢的火花鉴别会有火花出现？

答：钢料用一定的压力于砂轮上研磨时，由于砂轮的磨削，钢料被磨削成细微颗粒。这种颗粒由于机械的磨削作用而发热，并被旋转砂轮的离心作用抛射出去。发热的颗粒在空中运行与空气接触而氧化，以致所产生的热量足以使钢铁颗粒接近熔融状态，发出光亮。光亮点运行的轨迹，即形成流线。颗粒氧化时，表层的铁先形成氧化铁薄膜（ 2Fe+O₂=2FeO）。

颗粒内部，由于钢中含有碳，且呈碳化物形式存在，这时碳化物在高温下发生分解释放出碳（如碳Fe₃C存在时Fe₃C→Fe+C）。释出的碳再与颗粒表层的氧化铁发生反应，形成气态的一氧化碳。

被碳原子所还原了的表层氧化铁，又可以从空气中夺取氧而再行氧化。然后又与颗粒内部的碳发生反应，如此循环，可使颗粒内部积集的一氧化碳气体越来越多。当内部气休的扩张能力大于颗粒外层的表面张力时，即发生爆裂，这就是爆花形式的产生。

颗粒经一次爆裂以后，更细的颗粒内部如有未参加反应的碳时，又可以进行如上所述的氧化反应，继之发生第二次爆裂，乃至第三、第四次爆裂，这就形成为树枝状的花型。由此可知，爆裂是由于碳的燃烧造成的。因此碳素钢中，爆花量的多少与钢中含碳最的多少有着直接的关系。碳素钢中含碳量越高，爆花发生量越多，反之越少。树枝状爆花发生时，也随着钢中含碳量的增高，而开叉层次增加，花粉增多。

2. 火花各个部分的名称是什么？

答：火花形态各部位和各种形式一般有：

1) 火束：

试料在砂轮上研磨时，发生的全部火花形式，叫做火束。火束又分为三个主要部分：在砂轮附近的火束称根部火束；中间部分称中部火束；远离砂轮的火束末尾部分称为尾部火束。见图12-1。

 

2) 流线：

研磨钢铁时，磨削颖粒高速飞出，发出光亮的线条叫做流线。根据流线的形状特征，常见的有三种形式：直线流线、波状流线和断续流线。如图21-2。

3) 爆花：

在流线中途发生的爆裂花形。常见的爆花形式有三种：树枝状爆花、羽毛状爆花和苞花。树枝状爆花形似树枝开叉一样，开叉有多有少，有二根叉、三根叉和多根叉；开叉有层次，有一次开叉、二次开叉和多次开叉。羽毛状爆花是沸腾钢爆花的特有形式，形似羽毛一般。苞花是在流线中途出现的特别膨胀形式，并包括在膨胀部分前后所发生的爆裂。见图12-3所示。苞花如出现在流线尾部，也叫做苞花尾花。

 

4) 节点：

流线中途爆裂的发生点叫节点。有些爆花的节点较明亮、肥大，而有些爆花并无明显的节点。

5) 芒线：

火花爆裂时射出的流线叫芒线。树枝状爆花可看作多数芒线的集合形式。

6) 花粉：

爆花芒线之间或流线附近所呈现的点末状火花。

7) 尾花：

是流线尾部所发生的变态形式。常见的尾花有三种：狐尾尾花、枪尖尾花和玉兰尾花。如图12-4所示。

8) 色泽：

整个火束或某部分火花形式的颜色和明暗程度。

 

 
3. 火花鉴别的使用设备和操作是什么？

答：火花鉴别法的主要工具是砂轮机。砂轮机采用台式或手提式两种。台式砂轮机适合于钢材试样，成型小零件的检验。手提式砂轮机可用于车间和仓库成批钢材鉴别。

台式砂轮机所用电动机的功率一般为0.5KW，转速3000转/分左右为宜。手提式砂轮机所用电动机功率0.2KW，转速2800 转/分。功率和转速过大会使火花散乱，不利于鉴别，功率和转速过小，使含钨的合金工具钢和高速钢难以磨削，甚至不产生火束。

砂轮应用粒度46#或60#（最好60#），中硬度（ZY1～ZY3) 钢玉(GZ或GB)陶瓷结合剂砂轮，台式砂轮机砂轮尺寸以150～200毫米，厚度2O ～25毫米比较合适；手提式砂轮机砂轮可用外圆直径90～120毫米，厚度16～20毫米的规格比较合适。

1） 熟悉使用工具的性能：

切忌经常更换使用工具（砂轮机、砂轮粒度），熟悉使用工具的性能是火花鉴别的一个重要环节。因为不同砂轮机的砂轮转速及粒度变更，会引起火花形式的差异。

2） 保持砂轮磨擦面的锐利与圆度：

需经常保持砂轮磨擦面的锐利与圆度，以保持一定抛射力。（砂轮不锐利使流线减少；砂轮圆度不圆，钢料与砂轮磨擦时会发生跳动，砂轮圆度不宜过小）。

3） 使用标准块修正环境的影响：

工作前应尽量设法先鉴别标准样块，以便修正客观环境的影响，工作环境的光亮度对火花的观察影响较大。

4） 选择好工作场地：

鉴别场所不宜太亮，但也不必全黑，明暗程度最好经常保持一致，以保证鉴别的观察力。一般不宜采用露天操作。如在露天操作，要做一个活动的布篷架，用黑布罩住，避免强烈光线的影响。

5） 自制钢号的标准钢样：

配备一套巳知钢号的标准钢样，钢样越齐越好。供学习和鉴别时对照比较用。标准钢样必须经过化学分析测定各元素的正确含量。

4. 火花鉴别的意义有哪些？

答：作为机械制造工业的技术工人，都会遇到金属材料选用及热处理问题。在选择制造机械零件时，如果选材不当，或者零件加工过程中，热处理时有其它钢号混杂，则零件性能不仅不能满足加工和使用的要求，而且还会带来经济损失或严重的事故。

要确保钢材正确地使用，就必须了解所用钢材的品种和性能。不同品种的钢材有着不同的编号和标志。钢号鉴别是在钢号不明的情况下，对所使用的钢材作出分析、鉴别，才能正确合理地使用钢材。因此钢号鉴别是机械制造生产过程中不可缺少的一个重要环节。

钢材鉴别的方法可分为化学、物理两大类：化学分析虽然正确可靠，但只适用于钢材抽样检验，在手续上比较繁琐，所需要的时间、费用较多，因此现场工作不太适用；物理鉴别法虽不及化学分析正确、可靠，但通过人们长期实践认识所积累的经验，巳能达到一定的正确程度，故适用于现场初步分析，具有快速、方便等特点。

物理鉴别法的种类较多，其中以“火花鉴别法”、“看谱分析法”最为简单实用。

“火花鉴别法”鉴别的钢材，不仅具有简单迅速的特点，而且不损伤钢材，因此被广泛应用。钢材是机械制造的重要原材料之一。大批进厂时，由于运输、仓储等多次周转，有可能使钢号混杂。在生产过程中，钢材投料前要把好质量第一关。在钢材零件进行热处理以前，需要对钢号进行复查、核对。不同的钢号其热处理的条件不同，工艺要求也不一样，不要搞错热处理工艺。零件报废后需要及时补废时，要了解该零件所用材料的钢号，这些都必须进行钢号鉴别。

5. 合金元素对火花的变化影响有哪些？

碳是钢种主要元素，其活化形态随着碳量增加变化趋势见表12-1。合金元素对火花的变化影响件表12-2。

6. 常用钢材火花形态是什么？

常用钢材火花形态图里如下：

7. 火花鉴别的注意事项是什么？

答：根据所观察的火花形态判断被检测试样的钢号是一项比较难的向题。因为火花形态的细小差异，往往难以确切地加以叙述和表达，鉴别者必须在自已的反复实践中去研究和体会。

1） 对已知零件所要求的钢号作鉴别核对。

这时，只需利用火花鉴别去证实是否属于所用的钢号。如果是鉴别成批零件，第一只应仔细观察分析，如确认使用钢一号正确时，再将这只零件轻轻地研磨，观察它最小磨损时的火花基本特征。记住这一特征，其余零件就可以统统以较轻的压力去研磨。这样，既有利于鉴别，又可使零件很少受到磨抓，避免影响外观和使用。

2） 已知两种钢号发生混杂，作鉴别区分。

这时，必须注意研究这两种钢号在火花形态上的荃本差异，当它们各自的特征和主要区别掌握以后，区分工作是很方便的。

3） 对未知钢号的零件作钢号鉴定

遇此情况，如果鉴别者懂得钢材的基本用途，熟悉各种零件该用什么材料制造的常识，能对火花鉴别带来很大的方便。

研磨火花时是否发生树枝状的爆花，如有树枝状爆花，可进一步从下面几种情况推断：

①树枝状爆花正常发生，并无其他特殊形式的火花出现，这时多为碳素钢（镇静和半镇静钢）。它的花型如为一次开叉的爆裂，爆花盆比较稀疏时，说明该钥样含碳量较低较低，属于低碳范围的碳素钢；它的花型如为二次、三次或少量多次开叉的树枝状爆裂，爆花量中等，爆花与爆花之间的距离清楚时，说明试样含碳量在0.4%C左右，属于中碳范围的碳素钢；它的爆花如为多次分叉的树枝状爆裂，爆花量多，爆花之间的距离很小，爆花拥挤时，说明含碳量高，属于高碳钢。

②如果爆花有树枝状爆裂，似基本形态为羽毛状爆花时，则属于含硅最很低的沸腾钢，并根据爆花的数量大致估计它的含碳量，推断钢号。

③大致判断钢种：火束尾部明显地出现大枝丫分出的树枝状爆裂，爆花花型较大，芒线较乱，爆裂强度大，多属于锰钢组的合金结构钢；爆花整齐、规则，色泽明亮，流线挺直而粗，多属于含铬结构钢；火束尾部出现明显挺直的枪尖尾花，树枝状爆裂有一定程度的抑制，多属于铬钼钢、铬锰钢等钢组的结构钢；爆花发生前的节点特别明亮或发生含硅苞花的爆花现象多属于硅锰、铬硅钢组的结构钢或弹簧钢；既出现枪尖尾花，也发生含硅苞花现象，树枝状爆花显著萎缩，多属于硅锰铝、硅锰铝钒类结构钢；爆花为整齐的树枝状爆裂，并在爆裂前发生含镍苞华现象，钢材表面脱碳层，所谓“粗划”苞花的明亮部分较为明显，多属于铬镍合金结构钢；出现狐尾尾花，树枝状爆裂基本上依附于狐尾四周，根部流线并非暗红而比较明亮，多属于含钨合金结构钢。

火花鉴别是一门实践性很强的学问，必须多练、多看。