5.6 钢铁的火花鉴别
简述钢铁材料火花鉴定的基本原理
简述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，通过观察金属在高温条件下的火花产生情况，以判断其成分。
基本原理如下：* 电极放电：在火花鉴定仪中，使用一对电极（一般为一根钢、一根试样），施加高电压，形成电弧放电。
这时，电弧在试样表面产生高温。
* 试样激发：电弧的高温使试样表面受到激发，原子被激发至高能级状态。
* 发射光谱：激发的原子在返回基态时释放出能量，产生特定波长的光谱线。
这些光谱线是元素的特征光谱，不同元素产生不同波长的光。
* 光谱分析：利用光谱仪或光电倍增管等设备，观察并记录试样发射的光谱线。
这些光谱线反映了试样中各元素的存在情况。
* 比对分析：通过比对试样光谱线与已知元素光谱数据库，可以确定试样中含有的元素及其相对含量。
此方法适用于快速、经济地分析金属样品的成分，广泛用于金属材料的质量控制、质检和金属合金的检测。
火花鉴定的结果对于判断材料成分、质量和适用领域等方面具有重要参考价值。
1。
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。
钢铁火花鉴别实验报告
钢铁火花鉴别实验报告实验背景：钢铁制品在生产过程中，常常会伴随着火花的出现。
这些火花可能是正常的现象，也可能是由于材料缺陷或者不良的制造工艺引起的。
因此，对钢铁火花的鉴别是非常重要的，可以帮助生产工人及时发现问题，保证产品质量和生产安全。
实验目的：本实验旨在通过观察和分析钢铁火花的形态和特点，探索钢铁火花的产生原因，以及判断火花的质量和制造工艺的好坏。
实验材料和设备：- 钢铁制品样品- 钢铁打火石或钢铁划脱条- 实验台- 安全护目镜- 打火机或火柴实验步骤：1. 将钢铁制品样品放置在实验台上，确保实验环境安全。
2. 戴上安全护目镜，保护眼睛免受火花的伤害。
3. 使用打火机或火柴点燃钢铁打火石或划脱条，使其产生火花。
4. 观察和记录火花的形态、色彩、数量等特征，特别注意与不同材质和制造工艺相关的差异。
5. 将火花样品与已知材质和质量的火花进行对比，以鉴别未知火花的材质和质量。
6. 根据观察结果和对比，分析火花的产生原因，并判断样品的质量和制造工艺。
实验结果和分析：通过观察和对比实验，我们可以得出以下结论：1. 钢铁火花的形态可以展现为火球状、星状、弧形等。
2. 火花的颜色可以有明亮的白色、黄色、蓝色等。
3. 火花数量和产生速度与材质和质量相关，优质的钢铁往往能够产生较少且稳定的火花。
4. 不同的制造工艺会对火花的形态和特点产生影响，可能表现为火花的长度、强度、延展性等方面的差异。
综合以上结果和分析，我们可以根据钢铁火花的形态、颜色、数量等特点来判断其材质和制造工艺的优劣。
这些结果可以帮助我们及时发现问题，改进生产工艺，提高产品质量。
实验注意事项：1. 进行实验时需要保持实验台和周围环境的干燥和整洁，避免其他因素对实验结果的影响。
2. 实验过程中需要佩戴安全护目镜，确保眼睛免受火花的伤害。
3. 进行实验时应注意安全，保持距离可燃物和易燃液体。
4. 在实验中要确保正确操作火柴、打火机等火源设备，避免火灾和其他危险的发生。
【精品】钢的鉴别火花鉴别
钢材的火花鉴别钢材的品种繁多，应用广泛，性能差异也很大，因此对钢材的鉴别就显得异常重要。
钢材的鉴别方法很多，现场主要用火花鉴别及根据钢材色标识别两种方法。
火花鉴别法是依靠观察材料被砂轮磨削时所产生的流线、爆花及其色泽判断出钢材化学成分的一种简便方法.火花鉴别常用设备及操作方法火花鉴别常用的设备为手提式砂轮机或台式砂轮机，砂轮宜采用46～60号普通氧化铝砂轮。
手提式砂轮直径为100~150mm，台式砂轮直径为200～250mm，砂轮转速一般为2800~4000r/min。
在火花鉴别时，最好应备有各种牌号的标准钢样以帮助对比、判断。
操作时应选在光线不太亮的场合进行,最好放在暗处，以免强光使火花色泽及清晰度的判别受到影响.操作时使火花向略高于水平方向射出,以便观察火花流线的长度和各部位的火花形状特征.施加的压力要适中，施加较大压力时应着重观察钢材的含碳量；施加较小压力时应着重观察材料的合金元素。
火花的组成和名称1.火束钢件与高速旋转的砂轮接触时产生的全部火花叫做火花束，也叫火束。
火束由根部火花、中部火花和尾部火花三部分组成，如图1-13所示。
图1-13火束的组成2.流线钢件在磨削时产生的灼热粉末在空间高速飞行时所产生的光亮轨迹,称为流线。
流线分直线流线、断续流线和波纹状流线等几种，如图1-14所示。
碳钢火束的流线均为直线流线；铬钢、钨钢、高合金钢和灰铸件的火束流线均呈断续流线;而呈波纹状的流线不常见。
图1-14流线的形状3.节点和芒线流线上中途爆裂而发出的明亮而稍粗的点,叫节点。
火花爆裂时所产生的短流线称为芒线。
因钢中含碳量的不同，芒线有二根分叉、三根分叉、四根分叉和多根分叉等几种，如图1—15所示。
图1-15芒线的形式4。
爆花与花粉在流线或芒线中途发生爆裂所形成的火花形状称为爆花，由节点和芒线组成。
只有一次爆裂芒线的爆花称为一次花,在一次花的芒线上再次发生爆裂而产生的爆花称为二次花，以此类推，有三次花、多次花等，如图1-16所示。
钢材的火花鉴别
钢材的火花鉴别火花鉴别是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。
当钢被砂轮磨削成高温微细颗粒被高速抛射出来时，在空气中剧烈氧化，金属微粒产生高热和发光，形成明亮的流线，并使金属微粒熔化达熔融状态，使所含的碳氧化为CO气体进而爆裂成火花。
根据流线和火花特征，可大致鉴别钢的化学成分。
(1)火花的组成火束：钢材在砂轮上磨削，产生的全部火花叫火束。
整个火束分为根花、间花和尾花。
见图。
流线：火束中线条状的光亮火花叫流线。
由于钢的化学成份不同，流线开头可分为直线流线、断续流线和波浪线。
见图。
含炭量越多流线越短；碳钢的流线多是亮白色，合金钢和铸钢是橙色和红色，高速钢的流线接近暗红色；碳钢的流线为直线状，高速钢的流线程断续状或波纹状。
节点和芒线：流线中途爆裂处较流线粗而亮的点叫节点，见火束示意图中局部放大图。
节点爆裂射出的发光线条叫芒线（又称分叉）。
随含碳量增高，分叉增多，有两根分叉、三根分叉、四根分叉和多根分叉之分。
见图。
爆花和花粉：流线中途爆裂所产生的光亮火花叫爆花，又称节花。
爆花由节点和芒线组成，形状见火束示意图中局部放大图。
爆花随流线上芒线的爆裂情况，有一次花、二次花、三次花和多次花之分。
一次节花是流线上第一次发射出来的节花，它是含碳量在0.25%以下的碳钢的火花特征。
二次节花是在一次节花的芒线上，又一次发生爆裂所呈现的节花，它是含碳量在0.25%--0.6%的中碳钢的火花特征。
三次节花是在二次节花的芒线上，再一次发生爆裂的节花，它是高碳钢的火花特征。
含碳量愈多，三次节花越多、越明亮。
分散在爆花芒线间的点状火花称为花粉，见图。
碳钢有节花，随含炭量增加，节花更多；高速钢一般没有节花，但含钼高速钢稍有节花，而含钨高速钢见不到节花，并流线断续状明显。
尾花：流线尾端呈现出不同形状的爆花称为尾花。
随钢中合金元素不同，尾花的形状分为直羽尾花、狐尾尾花和枪尖尾花等，见图。
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。
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
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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。
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《金属材料与热处理》导学案 主备人：栾义 审核人：栾义 编号：021
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1 §5.6 钢铁的火花鉴别
【使用说明】
1、依据学习目标，全体同学积极主动的根据教材内容认真预习并完
成导学案，小组长做好监督与检查，确保每位同学都能认真及时的预习相关知识。
2、结合导学案中的问题提示，认真研读教材，回答相关问题。
3、要求每位同学认真预习、研读课本，找出不明白的问题，用红笔
做好标记。
【学习目标】
1、知识与技能：了解火花鉴别的原理及火花组成，掌握火花鉴别方法及火花特征。
2、学习与方法：通过研读课本，积极讨论，踊跃展示，能根据火花鉴别一般的钢种。
3、情感态度价值观：激情投入，大胆质疑，快乐学习。
【重点难点】
火花的特征
【自主学习】
火花的形成 重要级别：★★★ 火花的组成 重要级别：★★★★ 火花的鉴别方法 重要级别：★★★★★
火花的鉴别的注意事项 重要级别：★★★★
【合作探究】
1、简述火花的形成。
2、火花由哪几部分组成？
班级： 姓名： 使用时间： 年 月 日 爱让每一名学生都做得更好！ 2
3、根据火花鉴别中观察到的火花，分别说出各火花特征，并指出对应哪类钢材：
（1） （2）
（3） （4）
4、火花鉴别的注意事项是什么？
【当堂测验】
一般来说，钢中含碳量越高，火花（ ），火束也（ ）。
【课后作业】
1、理解掌握本导学案内容，并完成习题册第五章第六节相关题目。
【学后反思】。