常用钢的火花鉴别法
材料的现场鉴别
金属材料的现场鉴别 2010年03月25日09:22 国际模具网生意社03月25日讯现场鉴别钢铁材料最简易的方法是火花鉴别法、色标鉴别法等。
一、火花鉴别法1.火花的构成图1 火花束钢材在砂轮上磨削时所射出的火花由根部火花、中部火花和尾部火花构成火花束。
如图1所示。
磨削时由灼热粉末形成的线条状火花称为流线。
流线在飞行途中爆炸而发出稍粗而明亮的点称为节点。
火花在爆裂时所射出的线条称为芒线。
芒线所组成的火花称为节花。
节花分一次花、二次花、三次花不等。
芒线附近呈现明亮的小点称为花粉。
火花束的构成如图2所示。
图2 火花束的组成由于钢材的化学成分不同，流线尾部出现不同的尾部火花，称为尾花。
尾花有苞状尾花、菊状尾花、狐尾花、羽状尾花等。
如图3所示。
图3 各种尾花形状a)苞状尾花b)狐尾花c)菊状尾花d)羽状尾花2.常用钢的火花特征碳素钢随着含碳量增加，流线形式由挺直转向抛物线，流线逐渐增多，火束长度逐渐缩短，粗流线变细，芒线逐渐细而短，由一次瀑花转向多次爆花，花的数量和花粉也逐渐增多，光辉度随着含碳量的升高而增加，砂轮附近的晦暗面积增大。
在砂轮磨削时，手感也由软而渐渐变硬。
图4 15钢的火花15钢的火花特征：火花流线多，略呈弧形。
火束长，呈草黄色，带红。
芒线稍粗。
爆花呈多分叉，一次爆花，如图4所示。
图5 40钢的火花40钢的火花特征：整个火束呈黄而略明亮。
流线较细、多分叉而长。
爆花接近流线尾端，呈多叉二次爆裂。
磨削时手感反抗力较弱，如图5所示。
图6 T13钢的火花T13钢的火花特征：火束短粗，中暗红色。
流线多，细而密。
爆花为多次爆裂，花量多并重叠，碎花、花粉量多。
磨削时手感较硬，如图6所示。
图7 W18Cr4V火花特征合金钢火花的特征与加入合金元素有关。
例如Ni、Si、Mo、W等有抑制爆裂的作用，而Mn、V、Cr却可以助长爆裂，所以对合金钢火花的鉴别较难掌握。
图7是高速钢W18Cr4V的火花特征。
W18Cr4V火花束细长，流线数量少，无火花爆裂，色泽是暗红色。
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。
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。
【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。
《钢的火花鉴别》课件
注意事项： a. 确保钢样清洁、干燥 b. 操作过程中注意安全，避 免火花飞溅
a. 确保钢样清洁、干燥 b. 操作过程中注意安全，避免火花飞溅
结果分析：根据火花鉴别结果，判断钢样种类和品质
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工具：火花鉴别仪
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步骤： a. 取样：从不锈钢样品上取下适量样品 b. 测试：将样品放入火花鉴别仪 中进行测试 c. 观察：观察火花的颜色、亮度和形状
a. 取样：从不锈钢样品上取下适量样品 b. 测试：将样品放入火花鉴别仪中进行测试 c. 观察：观察火花的颜色、亮度和形状
形状：短而粗，有时呈锯 齿状
亮度：中等
持续时间：较短，一般不 超过1秒
火花颜色：白色或淡黄色 火花形状：细长、尖端弯曲 火花亮度：中等 火花持续时间：较短，一般在1-2秒内熄灭
碳素钢火花：火 花呈黄色，有少 量黑色颗粒
不锈钢火花：火 花呈白色，有少 量黑色颗粒
鉴别方法：观察 火花颜色和颗粒 数量
火花鉴别 的优点： 快速、直 观、成本 低
化学分析 的优点： 准确、定 量、适用 范围广
火花鉴别 的缺点： 主观性强、 准确性较 低
化学分析 的缺点： 耗时、成 本高、操 作复杂
火花鉴别：通过观察火花的 颜色、形状和亮度来判断钢 的化学成分和组织结构
金相分析：通过观察钢的微 观组织结构来判断钢的化学 成分和组织结构
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常见金属的火花鉴别
常见金属的火花鉴别
1，碳素钢火花的特征：
①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。
②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，颜色橙。
③高碳钢火花束较短而粗，流线多而细，碎花、花粉多，又分叉多且多为三次
花，发光较亮。
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：
①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。
② 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。
③ 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。
④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。
火花鉴别法鉴别不锈钢
火花鉴别法是将被试验的钢铁材料与高速旋转的砂轮接触，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，来近似地确定钢铁的化学成分的一种方法。
（一）火花产生的机理钢铁材料在一定的压力下，放在砂轮上摩擦，由于砂轮的磨削作用，钢铁成屑末状脱离试件，并且沿着砂轮与材料接触点的切线方向作高速运动。
同时被磨削热加热成熔融状态，形成光亮的流线，当流线中熔融状态的金属颗粒与空气中的氧接触时表面被强烈氧化，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。
（二）火花产生的方式以往研究火花鉴别是采用专用电动砂轮机，其参数：功率为0.20～0.75kW，转速高于3000r/min，所用砂轮粒度为40～60目，中等硬度，直径为φ150～200mm。
磨削时施加压力以20～60N为宜，轻压看合金元素，重压看含碳量。
这种方法需将钢件制成小试样便于手持磨削，现场应用受到一定限制。
对于生产现场的工件可采用风砂轮或电动砂轮进行对比火花鉴别，即将工件与已知成分的钢件试样对比磨削，观察火花的一至程度，来确定钢铁的化学成分。
这种方法需制作一定数量已知化学成分的小试样。
（三）火花鉴别的要点钢铁中的含碳量主要是根据火花的爆裂情况加以鉴定的。
碳钢中的含碳量越高，火花越多，火束越多。
对合金钢，由于各种合金元素对火花形状、颜色产生不同影响，因而也可基本上鉴别出合金元素的种类及大概含量。
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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。
由于铬元素的存在，使火束的颜色为黄色而带白亮，流线短缩而稍粗。
爆花多为大型爆花，枝状爆花不显著。
另外根据手的感觉材
料很硬，并在砂轮的外圈围绕很多火花。
6.锰钢的火花鉴别
锰元素是助长火花爆裂最甚的元素，当钢中含锰量（质量分数）为1%~2%时，其火花形式与碳钢相仿，但它的明显特征是全体爆花呈星形，爆花核心较大，成为白亮的节点，花粉很多，花形较大，芒线稍细而长，花呈黄色，光度较亮，爆裂强度大于碳钢，流线也较其多而粗长。
普通锰合金结构钢、弹簧钢的含锰量（质量分数）一般均在1%~2%之间。
若含锰量（质量分数）在2%以上，则上面特征更为显著。
在火束中有时产生特殊的大花及小火团。
7.高速工具钢的火花图（以W18Cr4V为例）
钨元素对火花爆裂的发生起抑制作用，钨的存在会使流线呈暗红色和细化，爆裂几乎完全不发生，在流线尾端产生狐尾花是钨的特有特征。
W18Cr4V的火花图火束细长。
呈赤橙色，发光极暗弱。
因受高铬的影响，几乎无火花爆裂，仅在尾部略有三、四分叉爆裂，花量极少。
流线根部和中部呈断续状态，有时呈波浪流线，尾部膨胀下垂，形成点状狐尾花。
同时手的感觉材料极硬，这是高速工具钢所具有的特征。