常用钢铁材料进行火花鉴别的方法与探讨_张纹
钢的火花鉴别 标准
钢的火花鉴别标准
一、钢材类别识别
不同种类的钢材在火花上有不同的特征，因此可以根据火花特征来识别钢材的种类。
例如，碳素结构钢的火花呈簇状、带状，夹有未击穿的节花，而高速工具钢的火花呈火球状、针状，并伴有较多较细的爆裂。
二、碳含量鉴别
钢材中的碳含量可以通过观察火花的颜色和形状来判断。
一般来说，碳含量越高，火花的颜色越暗，形状也越粗糙。
例如，低碳钢的火花呈橙黄色，而高碳钢的火花呈蓝白色。
三、合金元素鉴别
钢材中的合金元素也可以通过观察火花来判断。
不同种类的合金元素在火花上有不同的特征。
例如，锰元素的存在会使火花呈暗紫色，硅元素的存在会使火花呈明亮的白色。
四、淬火状态鉴别
淬火状态的钢材在火花上有明显的特征。
淬火可以使钢材表面产生一层硬壳，同时内部结构也发生改变。
因此，可以根据火花的特征来判断钢材是否经过淬火处理。
例如，淬火后的钢材的火花呈暗紫色或黑色，而非淬火状态的钢材的火花呈亮黄色或白色。
五、钢材质量鉴别
钢的品质和性能与其化学成分及组织结构相关。
一般情况下，质量好的钢材的火花特征为光亮、颜色纯正且小而整齐；而质量差的钢材的火花特征为暗淡、颜色不纯且大小不一。
通过观察钢花的特征可以大致判断钢材的质量优劣。
常用钢铁材料的火花鉴别方法
常用钢铁材料的鉴别规定1.目的采取即简单又快速的方法，较为可靠的现场识别常用钢铁材料的钢种规格，防止混料现象的发生。
2.范围适用于所有生产现场或库房的钢铁材料的鉴别。
3.职责由公司指定专人进行鉴别操作，发现问题有权停止现场相关生产活动并立即向质检部反映情况。
4.鉴别方法根据目前公司的生产规模，结合不同钢种鉴别的要求和特点，选择断口鉴别法和火花鉴别法作为公司常用钢铁材料的鉴别方法。
4.1 断口鉴别法根据化学成分不同的钢铁材料，其断口的特征也各不相同的特点，通过肉眼观察其断口特征，可以对常用钢铁材料进行钢种鉴别。
常用钢材的断口特征如下：1. 低碳钢：由于含碳量低，塑性好，并易敲弯而不易敲断，故一般应先锯开缺口后再进行敲击。
低碳钢的断口显示银白色，断口处能看到均匀的颗粒，断口边缘有明显的塑性变形现象存在。
2. 中碳钢：比低碳钢易敲，其断口呈银白色，比较平整，颗粒较低碳钢细，没有塑性明显变形的现象。
3. 高碳钢：断口呈银白色，平整，没有塑性变形的现象，颗粒很细。
4.2火花鉴别法4.2.1 火花测试设备火花检测设备，主要是砂轮机和砂轮，其规格要求和应用范围如下：4.2.2常用钢铁材料的火花特征主要材料是碳素结构钢、合金结构钢及轴承钢等。
4.2.3注意事项由于火花鉴别的准确性与操作者的经验和周围环境有很大的关系，因此，操作时须注意以下事项：1.鉴别时需保证砂轮的直径、转速固定不变。
2.应选择在较暗的环境下进行，并且保持环境固定不变。
3.应备有常用材料的标准试块，以便在不易鉴别时能进行比较。
4.操作时应严格遵守安全操作规定，避免发生人身、设备事故。
钢铁材料火花鉴定的基本原理
钢铁材料火花鉴定的基本原理
钢铁材料火花鉴定是一种常用的金属材料分析方法，其基本原理是利用高温下金属发生燃烧时产生的火花颜色和形态来判断金属成分的方法。
这种方法主要用于快速鉴定金属材料的成分，特别是对于钢铁材料的成分分析具有重要意义。
火花鉴定的基本原理主要包括以下几个方面：
1. 燃烧原理，在高温条件下，金属样品被氧化剂（通常是氧气或空气）燃烧，产生的火花包含了金属样品的成分信息。
不同金属成分在燃烧时产生的火花颜色和形态有所不同，可以通过观察和分析这些火花来判断金属样品的成分。
2. 火花特征，不同金属元素在燃烧时产生的火花有着独特的颜色、亮度、形态和持续时间。
通过观察这些火花的特征，可以初步判断金属样品中包含的元素种类和含量范围。
3. 光谱分析，火花鉴定通常结合光谱仪器进行，利用光谱仪器对火花产生的光谱进行分析，可以进一步确定金属样品的成分。
光谱分析可以提供更加准确的元素定性和定量信息，是火花鉴定的重
要补充。
总的来说，钢铁材料火花鉴定的基本原理是通过观察和分析金属样品在高温燃烧时产生的火花特征来判断其成分，结合光谱分析可以得到更加准确的成分信息。
这种方法在金属材料分析领域具有广泛的应用，可以快速、准确地进行金属成分分析，对于质量控制和产品检测具有重要意义。
火花鉴别法
火花鉴别法火花鉴别法是一种常用于材料表面质量检测的方法，其原理是通过观察火花的形态和颜色来判断材料的成分和质量。
火花鉴别法主要应用于金属材料的鉴别，可以判断出材料的种类、合金成分及热处理状态等信息。
下面将详细介绍火花鉴别法的原理和应用。
一、火花鉴别法的原理火花鉴别法是利用高温下金属表面与氧气发生化学反应产生的火花来进行分析的。
当金属材料表面与氧气接触时，金属表面会发生燃烧反应，产生明亮的火花。
不同金属材料的成分和质量会导致火花的形态和颜色有所不同，通过观察火花的形态和颜色可以判断出材料的成分和质量。
火花鉴别法广泛应用于金属材料的质量检测和鉴别。
在金属加工和制造过程中，对材料的成分、合金含量和热处理状态等信息进行准确的判断非常重要，而火花鉴别法可以提供这些信息。
1. 材料鉴别火花鉴别法可以根据火花的形态和颜色来判断材料的种类。
不同金属材料的成分和质量会导致火花的形态和颜色有所不同，通过对比不同材料的火花特征，可以准确地鉴别出材料的种类。
比如，碳钢的火花呈现出明亮的白色，而合金钢的火花呈现出明亮的红色。
2. 合金成分分析火花鉴别法还可以通过观察火花的形态和颜色来判断合金材料的成分。
不同合金材料的成分和质量会导致火花的形态和颜色有所不同，通过对比不同合金材料的火花特征，可以准确地判断出合金材料的成分。
比如，铜合金的火花呈现出亮丽的绿色，而铝合金的火花呈现出亮丽的白色。
3. 热处理状态判断火花鉴别法还可以通过观察火花的形态和颜色来判断材料的热处理状态。
不同热处理状态下的材料会产生不同形态和颜色的火花，通过对比不同热处理状态下的火花特征，可以准确地判断材料的热处理状态。
比如，淬火后的钢材产生的火花呈现出明亮的白色，而退火后的钢材产生的火花呈现出明亮的红色。
三、火花鉴别法的注意事项在使用火花鉴别法进行材料鉴别时，需要注意以下几点：1. 操作环境应安全，避免火花伤人和引发火灾等意外事故。
2. 需要经过专业培训，掌握火花鉴别法的操作技巧和相关知识。
附录钢铁材料的火花鉴别
爆花花形：含碳量 0.1％左右，发生一次开叉的树枝状爆花，开叉随含碳量增加，开叉 根数增加，开叉角度增大；含碳量 0.2％左右，发生一次开叉和部分二次开叉的树枝状爆花； 含碳量 0.3％左右，发生二次开叉和部分三次开叉的树枝状爆花；含碳量 0.4％以上，发生三 次开叉的树枝状爆花，并出现花粉。
图 4-1 火花束各部位的名称
1
金属材料及其热处理实验指导书
火花束由流线、节点、爆花和尾花所构成。 ① 流线 流线为火花束中线条状的光亮火花。随着钢铁材料的化学成分不同，将会产生三种不 同形状的流线，如图 4-2 所示。 直线 流线 流线从根部到尾部成一直线或一抛物线。 断 续 流线 流线呈断续的虚线状线条。 波浪流线 整个流线中的某一端成波浪形线条。
a) 直线流线
b) 断续流线
c) 波浪流线 图 4-2 流线示意图
② 节点 节点是较流线明亮而粗大的闪亮点。节点常在流线的中途发生，有时也在流线的尾部发 生或在流线间，断后再发生，如图 4-3 所示。
图 4-3 节点示意图
③ 爆花 爆花是由铁末颗粒爆裂而产生的。爆花分布在流线上，它的形状随含碳量，其它元素成 分、温度、氧化性以及钢的组织等因素的变化而变化，所以爆花在鉴别钢铁材料酌火花中占 有很重要的地位。爆花的流线叫做芒线。爆花可分为一次、二次、三次及多次爆花，如图 4-4 所示。 一次爆花 只有一次爆裂的芒线。 二次爆花 在一次爆花的芒线上又一次发生爆裂。 三次和多次爆花 在二次爆花的芒线上再一次出现爆裂叫三次爆花；若在三次爆花的芒 线上继续出现爆裂时，就叫做多次爆花。
颗粒经一次爆破后，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形。由此可 知，爆裂是由于碳的燃烧形成的。由此，碳素钢中，爆花量的多寡与含碳量的多少有着直接 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 中含碳量增高，而开叉层次增加，花粉增多。
钢材料的火花鉴别详解
钢铁材料的火花鉴别钢铁材料火花鉴别法是利用钢铁材料在磨削过程中产生的物理化学现象判断其化学成分的方法。
当钢样在砂轮上磨削时，磨削颗粒沿砂轮旋转的切线方向被抛射，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；这种氧化一还原反应循环进行，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。
1．火花的构成钢铁材料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，见图4—9。
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。
火花束的构成，见图4—10。
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，见图4—11。
图4—9 火花束的形式节点流线节花芒线三次花图4—10 火花束的构成苞尾花菊状尾花狐尾花羽状尾花图4—11各种尾花形状2．碳素钢的火花特征低碳钢的流线粗、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。
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。
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。
钢铁材料的火花鉴别
三、钢铁材料的火花鉴别1.火花鉴别的基本知识火花鉴别是利用钢铁材料在高速旋转的砂轮上磨削时，根据所产生的火花形状、光亮度和色泽等特征大致鉴别钢铁材料的种类及化学成分。
钢铁材料在砂轮上磨削时所射出的全部火花称作火花束，它有根部火花、中部火花和尾部火花组成。
火花束中由灼热发光的粉末形成线条状的火花称为流线。
流线在中途爆炸而形成的稍粗而明亮的点称为节点。
节点处所射出的线称为芒线。
流线或芒线上由节点、芒线所组成的火花称节花。
节花按爆发先后分为一次花、二次花、三次花等。
芒线附近呈现明亮的点称为花粉。
有时在流线尾端会出现不同形状的尾花（菊花状尾花、弧尾花、羽状尾花等）。
2.常用钢铁材料的火花特征碳是钢铁材料火花形成的基本元素，也是火花鉴别法需要测定的主要成分。
由于含碳量不同，其火花形成也不同；合金元素也影响火花的特征。
（1）碳素钢的火花特征随着含碳量的增加，火花束中流线增多，长度逐渐缩短并变细，其形状也由挺直转向抛物线；芒线也逐渐变细变短；节花由一次花逐渐形成二次花，三次花；色泽由草黄带暗红色逐渐转变为亮黄色再转变为暗红色，光亮度逐渐增高。
低碳钢的火花束为粗流线、流线数量少，一次花较多，色泽草黄带暗红。
中碳钢流线较直，中部较粗大，根部稍细，二次花较多，色泽呈黄色。
高碳钢流线长，密而多，有二次花、三次花，色泽呈黄色且明亮。
（2）高速钢（W18Cr4V）的火花特征火花束细长，流线较少，大部分呈断续状态，有时呈波状流线；整个火花束呈暗红色，无火花爆裂；尾端膨胀而下垂成弧尾状。
（3）灰铸铁的火花特征火花束细而短，尾花呈羽状，色泽为暗红色。
钢铁材料的火花鉴别
钢铁材料的火花鉴别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．尤其对人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1．在浇铸和冶炼的企业，火花鉴别可用于钢铁废金属原料的外购、炉前搭配废钢铁原料的检查．以及金属成品的化学成分检杏。
对于炼钢炉前现场快速分析鉴定．火花鉴别也是极为有效的方法，能在几秒钟的时间里分析出炉内钢水是否已符合熔炼制造所要求牌号的化学成分2．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间，防止产生废品。
3．火花分析法能检验钢材是否经过渗碳、渗氮处理。
能判断渗碳层及氮化层的深度、均匀性，对于渗碳钢还能分析渗碳层的含碳量。
4．火花分析法能有效地检验钢材表面的脱碳情况，观察其脱碳层深度、尤其是利用钢材表面脱碳层来观察火花图，能有效地分析合金成分的含量，这是每一个火花分析工作者准确分析合金成分的诀窍。
5．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。
6．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、火花形成原理钢铁材料在一定的压力下与旋转砂轮接触时，砂轮对工件产生切削作用，从工件产生的钢铁微粒被磨削热加热成熔融状态脱离工件，沿砂轮切线方向作高速运动，产生光亮的流线形成火花束，这些高温熔融状态的金属颗粒与空气中的氧气接触会形成氧化膜，钢中的碳元素，在高温下极易与氧结合形成一氧化碳，发生还原反应，这时被还原的铁再度被空气氧化，然后再还原．这种反应多次重复，当一氧化碳气体压力超过熔融金属的表面张力时便爆裂成火花，同时高温钢粒在空间运行形成切向的轨迹，就是我们所见的一条光亮线和光亮火花。
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花粉多，爆花多，尾部渐粗下垂成弧形，颜色多为橙 红。图 7 为 HT200 的火花特征。
图 7 HT200 的火花特征
2.3 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。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，根部和中部为流线，尾花呈弧状。
0 引言
钢铁材料品种繁多，性能各异，对钢铁材料的鉴 别是非常必要的。常用的鉴别方法有火花鉴别法、色 标鉴别法、断口鉴别法和音色鉴别法等。而最方便易 行的是断口鉴别法和火花鉴别法。为了准确地鉴别 材料，一般还可采用化学分析、金相检验以及硬度试 验等手段进行鉴别。
1 火花鉴别法
火花鉴别法就是根据钢铁材料在磨削过程中所 出现的火花爆裂形状、流线、色泽、发火点等特点区 别钢铁材料化学成分差异的方法。火花鉴别专用电 动砂轮机的功率为 0.20～0.75 kW，转速高于 3 000 r/min，所用砂轮粒度为 40～60 目，中等硬度，直径为 150～200 mm。磨削时施加压力以 20～ 60 N 为宜， 轻压看合金元素，重压看含碳量。
通常低碳钢火花束较长，流线少，芒线稍粗，多 为一次花，发光一般，带暗红色，无花粉。图 4 为 20 钢的火花特征。
图 1 火花束
1.2 流线 从砂轮上直接射出的好像直线的火流称 为流线。每条流线都由节点、爆花和尾花组成，如图 2 所示。
总第 154 期
图 4 20 钢的火花特征
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AET
农业装备技术
材料或零部件因受某些物理、化学或机械作用 的影响而导致破断，此时所形成的自然表面称为断 口。生产现场根据断口的自然形态判定材料的韧脆 性，从而推断材料含碳量的高低。若断口呈纤维状， 无金属光泽，颜色发暗，无结晶颗粒，且断口边缘有 明显的塑性变形特征，则表明钢材具有良好的塑性 和韧性，含碳量较低。若断口齐平，呈银灰色，且具有 明显的金属光泽和结晶颗粒，则表明属脆性材料。而 过共析钢或合金经淬火后，断口呈亮灰色，具有绸缎 光泽，类似于细瓷器断口特征。
［2］王静.常用钢铁材料的鉴别方法[J].山东农机化,2005(1).
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总第 154 期
图 2 火花束的构成
1.3 节点 就是流线上火花爆裂的原点，呈明亮 点，如图 3 所示。
图 3 节花的形成
1.4 爆花 节点处爆裂的火花。钢的化学成分不 同，尾花的形状也不同。通常，尾花可分为狐尾尾花、 枪尖尾花、菊花状尾花、羽状尾花等。
2 常用钢铁材料的火花特征
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。 2.1 碳素钢火花的特征
3 其他鉴别方法
3.1 色标鉴别法 生产中为了表明金属材料的牌号、规格等，常做
一定的标记，如涂色、打印、挂牌等。金属材料的涂色 标志是表示钢号、钢种的，涂在材料一端的端面或端 部。具体的涂色方法在有关标准中做了详细规定， 如：碳素结构钢 Q235 钢为红色；优质碳素结构钢 20 钢为棕色加绿色，45 钢为白色加棕色；合金结构钢 20CrMnTi 钢为黄色加黑色，40CrMo 钢为绿色加紫 色；铬轴承钢 GCr15 钢为蓝色；高速钢 W18Cr4V 钢 为棕色加蓝色；不锈钢 1Cr18Ni9Ti 钢为绿色加蓝色； 热作模具钢 5CrMnMo 钢为紫色加白色等。 3.2 断口宏观鉴别法
2009.6
中碳钢火花束稍短，流线较细长而多，爆花分叉 较多，开始出现二次、三次花，花粉较多，发光较强， 颜色为橙色。图 5 为 45 钢的火花特征。
图 5 45 钢的火花特征
高碳钢火花束较短而粗，流线多而细，碎花、花 粉多，分叉多且多为三次花，发光较亮。图 6 为 T12 钢的火花特征。
图 6 T12 钢的火花特征
第 35 卷第 6 期 2009 年 12 月
农业装备技术 Agricultural Equipment ＆ Technology
Vol．35 №.6 Dec． 2009
常用钢铁材料进行火花鉴别的方法与探讨
张 纹 （镇江机电高等职业技术学校）
摘 要: 钢铁材料种类繁多，性能各异，常用的鉴别方法有火花鉴别法、色标鉴别法、断口鉴别法和音 色鉴别法等。主要介绍了火花鉴别法，举例说明了各种常用钢铁材料火花形状和鉴别方法。 关键词：火花鉴别；钢铁；鉴别
4 结语பைடு நூலகம்
钢铁材料种类繁多，用图把处于运动状态的火 花再现出来十分困难，火花鉴别仅仅表示了常用的 各种不同材料磨削时火花束的主要特征，因此，为准 确地鉴别材料，必须进行长期的观察和总结，也可以 在以上几种现场鉴别的基础上，采用化学分析、金相 检验以及硬度试验等手段进行鉴别。
参考文献：
［1］全国中等职业技术学校机械类专业通用教材.金属材料与 热处理[M].中国劳动社会保障出版社，2001 年 1 月.
低碳钢不易敲断，断口边缘有明显的塑性变形 特征，有微量颗粒；中碳钢的断口边缘的塑性变形特 征没有低碳钢明显，断口颗粒较细、较多；高碳钢的 断口边缘无明显塑性变形特征，断口颗粒很细密；铸 铁极易敲断，断口无塑性变形，晶粒粗大，呈暗灰色。 3.3 音色鉴别法
根据钢铁敲击时发出的声音不同，以区别钢和 铸铁的方法称为音色鉴别法。如敲击材料时，发出比 较清脆声音的为钢，发出较低沉声音的为铸铁。
火花鉴别的要点是：详细观察火花的火束粗细、 长短、花次层叠程度和它的色泽变化情况，注意观察 组成火束的流线形态，火花束根部、中部及尾部的特 殊情况和它的运动规律和火花爆裂形态、花粉大小 和多少等。 1.1 火花束 火花束是指被测材料在砂轮上磨削 时产生的全部火花，常由根部、中部、尾部组成，如图 1 所示。