钢的火花鉴别宝典，非常全面

“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。有经验的师傅可以从火花大致鉴别材质范围，你能做到吗？赶紧自查一下吧。

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火花鉴别

将钢与高速旋转的砂轮接触，根据磨削产生的火花形状和颜色，近似地确定钢的化学成分的方法，称为火花鉴别法。

鉴别原理

那么为什么会产生火花呢？

当钢样在砂轮上磨削时，高温的微细金属颗粒沿砂轮旋转的切线方向被抛射，之后同空气摩擦，温度继续升高，颗粒发生激烈的氧化和熔化，因而在运行中呈现出一条条光亮的流线。

磨粒处于高温状态，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-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。

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。

火花形态

火花各个部位的名称是什么呢？

钢铁在砂轮上磨削时产生的火花由根部火花，中部火花和尾部火花构成火花束。高温磨削颗粒形成的线条状轨迹称为流线。

流线上明亮而又较粗的点称为节点。火花在爆裂时，产生的若干短线条称为芒线。芒线所组成的火花称为节花。

随着碳含量的增加，在芒线上继续爆裂产生二次花、三次花不等。在芒线附近所呈现的明亮的小点称为花粉。

由于钢铁材料化学成分不同，流线尾部呈现不同形状的火花称为尾花。尾花有苞状尾花、狐尾状尾花、菊状尾花和羽状尾花。

苞状尾花

狐尾花

菊状尾花

羽状尾花

实际应用

1、碳素钢的火花特征

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。

（1）低碳钢的流线粗、稀，爆花少且多呈一次花，芒线粗、长并有明亮的节点。火花色泽草黄带暗红色。

20#钢

（2）中碳钢的流线细长且多，流线尾部和中部有节点，爆花比低碳钢增多，花型大，有一次花和二次花，附少量花粉。火花色泽为黄色。

45#钢

（3）高碳钢的流线细、短、直、多而密。爆花多，花型较小，多呈二次花、三次花或多次花，芒线细而疏，花粉多，火花色泽为明黄色。

T10钢

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。

3、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。

高阶秘籍

火花鉴别表

碳钢火花特征表

合金元素对火花影响表

火花鉴别的使用设备和操作

   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。

常用钢材火花形态

常用钢材火花形态图里如下：

火花鉴别的注意事项

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。

End

本文选自汪庆华老师的《热处理问与答》以及金属材料的世界。

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