常用钢铁材料火花鉴别方法
常用钢铁材料的鉴别方法
２００５． １
常用钢铁材料的鉴别方法!上"
王 金属材料的鉴别方法很多 ! 常用的有化学分析 " 金相分析 " 断口分析 " 火花鉴别等方法 # 而 最方便易行的是断口分析和火 花鉴别方法 $ 一 ! 断口鉴别方法 化学成分不同的钢铁材料 ! 其断口的特征也各不相同 $ 通过 肉眼观察其断口特征 $ 可以对钢 铁材料进行一般的鉴别 ! 这种方 法叫断口鉴别法 $ 常用钢材的断口特征如下 % 静 分 %根 部 火 花 !中 部 火 花 和 尾 部 火花 ’ 如图 # 所示 (# ’# ( 根部火花 # 靠近砂轮部 分的火花 # ’%" 中部火花 # 火 束 中 间 部 分的火花 # 这部分火花最密集 ! 能显示出钢铁材料中的含碳量 # ’& ( 尾部火花 # 火束最末尾 已接近消失的火花 # 根据尾部火 花的形状可以判断出钢铁材料 中的合金元素 # 常见的尾部火花 有枪尖尾花 ! 狐尾尾花和钩状尾 花三种 ’如图 % 所示 (# 铁材料化学成分的方法! 它简 单 &迅速 &较为可靠 $ 因此广泛用 于机械制造行业$ 但为减少误 差 ! 要求操作人员技术熟练 ! 且 操作环境应安静稳定 $ ’ 一 (火花形成原理 # 火花鉴别法是将钢铁材料 或零件放在砂轮上 ! 加以适当的 压 力 !进 行 磨 削 !观 察 磨 削 时 产 生的火花来判别钢铁材料的化 学成分 # 由于摩擦 ! 由材料表面 磨下的细屑沿砂旋转的切线方 向 抛 出 !同 时 !摩 擦 产 生 的 热 使 抛出的细屑处于熔融状态 ! 其中 的碳与空气中的氧接触后 ! 被强 烈氧化燃烧生成 )*! 从 而 使 细 屑内部产生压力 ! 当压力超过一 定限度时 ! 便破裂而产生火花 ! 所以钢铁中的碳是产生火花的 基 本 元 素 !而 铬 &镍 &硅 &锰 &钨 & 钼等合金元素则对线条的颜色 & 火花的形态产生不同的影响 # 因 此 ! 我们可以根据火花的形态 & 流线的形状 & 颜色的不同特征 ! 鉴定出钢铁材料的化学成分 # ’ 二 (火花各部分的名称 #
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。
【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。
常用钢的火花鉴别法
常用钢的火花鉴别法由于含碳量的不同，爆花可分为一次花、二次花、三次花和多次花。
1.有关火花图的基本知识一次花-在流线上的爆花，只有一次爆裂的芒线。
一次花是含碳量（质量分数）在0.25%以下的。
二次花-在一次花的芒线上，又一次发生爆裂所呈现的爆花形式。
二次花一般是含碳量（质量分数）在0.25%~0.60%时的。
三次花与多次花-在二次花的芒线上，再一次发生爆裂的火花形式称三次花。
若在三次花的芒线上继续有一次或数次爆裂出现，这种形式的爆花称多次花。
三次花与多次花是含碳量（质量分数）在0.25%~0.65%以上的。
单花-在整条流线上仅有一个爆花，称为单花。
复花-在一条流线上有两个或两个以上爆花，统称复花。
有两个爆花的称两层复花，有三个或三个以上爆花的称三层复花或多层复花。
2.低碳钢的火花图（以15钢为例）整个火束呈草黄带红，发光适中。
流线稍多，长度较长，自根部起逐渐膨胀粗大，至尾部又逐渐收缩，尾部下垂成半弧形。
花量不多，爆花为四根分叉一次花，呈星形，芒线较粗。
3.中碳钢的火花图整个火束呈黄色，发光明亮。
流线多而较细长，尾部挺直，尖端有分叉现象。
爆花为多根分叉二次花，附有节点，芒线清晰，有较多的小花及花粉产生，并开始出现不完全的两层复花，火花盛开，射力较大，花量较多，约占整个火束的3/5以上。
4.高碳钢的火花图（以65钢为例）整个火束呈黄色，光度根部暗，中部明亮，尾部次之。
流线多而细，长度较短，形挺直，射力很强。
爆花为多根分叉，二、三次爆裂，三层复花。
花量多而拥挤，占整个火束的3/4以上。
芒线细长而量多，间距密，芒线间杂有更多的花粉。
5.铬钢的火花图（以7Cr3为例）铬元素是助长产生爆花的，在一定范围内，铬的含量越多，产生的爆花也越多。
铬元素的存在，使火束趋向明亮，火花爆裂非常活跃而正规，花状呈大星形，分叉多而细，附有很多碎花粉。
7Cr3为高碳低铬钢，与高碳钢的火花图有些相似，爆花为二、三次爆裂复花，花形较大，有多量花粉产生，花量多而拥挤。
常用钢铁材料进行火花鉴别的方法与探讨_张纹
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。
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图 4 20 钢的火花特征49Fra bibliotekAET
农业装备技术
［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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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
2.2 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。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。
钢的火花鉴别
四、音响鉴别
生产现场有时也根据钢铁敲击时声音的不同， 对其进行初步鉴别。例如，当原材料钢中混入铸 铁材料时，由于铸铁的减振性较好，敲击时声音 较低沉，而钢材敲击时则可发出较清脆的声音。
二、色标鉴别
生产中为了表明金属材料的牌号、规格等， 通常在材料上做一定的标记，常用的标记方法有 涂色、打印、挂牌等。金属材料的涂色标志用以 表示钢种、钢号，涂在材料一端的端面或外侧。 成捆交货的钢应涂在同一端的端面上，盘条则涂 在卷的外侧。具体的涂色方法在有关标准中做了 详细的规定，生产中可以根据材料的色标对钢铁 材料进行鉴别。
三、断口鉴别
材料或零部件因受某些物理、化学或机械因素的影响 而导致破断所形成的自然表面称为断口。生产现场常根据 断口的自然形态来断定材料的韧脆性，亦可据此判定相同 热处理状态的材料含碳量的高低。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；若材料断口齐平、呈银灰色具有明显的金属光泽和结 晶颗粒，则表明材料金属脆性断裂。
九、化学成分分析：
化学成分一般按炉号取样分析。钢号 的各种元素成分分析方法按国家标准规定 进行。化学分析方法比较慢，不适用于生 产现场，由于光谱科学的发展，目前，在 生产厂一般采用光谱分析方法来分析检验 钢材的化学成分。
十、高倍组织检查：
高倍组织用金相显微镜进行检查，检验的项 目有：退火组织(放大500倍)脱碳层深度(放大100 倍)，在钢材的横肉截面上检查。碳化物液析、碳 化物带状、非金属夹杂物(放大100倍)在钢材的纵 向截面上检查，但为了减少试样数量，网状可与 带状、液析用同一试样在纵向截面上检查，有疑 问时，以横向截面检验结果为准。
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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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。