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1、钢材的火花鉴别2009年06月02日星期二20:26 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
2、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
3、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,
4、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。直羽尾花的尾端和整根流线相同,呈羽毛状,是钢中含有硅的火花特征。狐尾尾花的尾端逐渐膨胀呈狐狸尾巴形状,是钢中含有钨的火花特征。枪尖尾花的尾端膨胀呈三角枪尖形状,是钢中含有钼的火花特征。(2)常用钢的火花特征低碳钢: 火束较长,流线稍多,呈草黄色,自根部起逐渐膨胀粗大,至尾部逐渐收缩,尾部下垂呈半弧夹形,花量不多,主要为一次花,见图。中碳钢: 火
5、束较短,流线多而稍细,,呈明亮黄色,花量较多,主要为二次花,也有三次花,火花盛开,见图。高碳钢: 火束短而粗,流线多而很细密,呈橙红色,花量多而密,主要为三次花及花粉,见图。高速工具钢: 火束细长,流线少,呈暗红色,中部和根部为断续流线,有时呈波浪状,尾部膨胀而下垂成点状狐尾尾花,仅在尾部有少量爆花,花量极少,见图。 含钨高速钢火花色泽赤橙,近暗红色,流线较长又稀少并有断续状流线,火束尾花呈狐花,几乎无节花爆裂;含钼高速钢火花色泽呈暗橙红色,火束较,流线细,有少量节花爆裂。 钢中加
6、人合金元素后,火花特征将发生变化。Ni、Si、Mo、W等合金元素抑制爆花爆裂,Mn、V等合金元素则助长爆花爆裂。①钨:抑制爆花爆裂作用最为强烈。钨含量达到1.0%左右时,爆花显著减少,钨含量为2.5%时,爆花呈秃尾状。钨使色泽变暗。钨抑制爆花爆裂作用的大小,与钢中含碳量有关,低碳钢中钨含量为4%~5%时,钨可完全抑制爆花爆裂。从火花色泽上看,钨钢中含碳量越高,越是呈暗红色火花。②钼:钼具有较强烈的抑制爆花爆裂、细化芒线和加深火花色泽的作用。钼钢的火花色泽是不明亮的,当钼含量较高时,火花呈深橙色。钼钢有没有枪
7、尖尾花,与含钼量和含碳量有关,含碳量越低,枪尖越明显。③硅:硅也有抑制爆花爆裂作用。当硅含量达2%-~3%时,这种抑制作用就较明显,它能使爆裂芒线缩短。硅锰弹簧钢的火花呈橙红色,流线粗而短,芒线短粗且少,火花试验时手感抗力较小。④镍:镍对爆花有较弱的抑制作用,使花形不整洁和缩小,流线较碳钢细。随镍含量增高。流线的数量减少及长度变短,色泽变暗。⑤铬:铬的影响比较复杂。对于低铬低碳钢,铬有助长火花爆裂、增加流线长度和数量的作用,火花呈亮白色,爆花为一、二次花,花型较大。对于含碳量较高的低铬钢,铬助长爆裂的作用不
8、明显,并阻止枝状爆花的发生,流线粗短而量较少,火花束仍然明亮。由于碳高,爆花有花粉。随铬含量增加,火花的爆裂强度、流线长度、流线数量等均有所减少,色泽也将变暗。铬钢中若含有抑制爆裂和助长爆裂的合金元素存在,则钢的火花现象表现复杂,为判定钢的铬含量,需配合其它试验方法。⑥锰:锰元素有助长爆花爆裂作用。锰钢的火花爆裂强度比碳钢强,爆花位置比碳钢离砂轮远。钢中含锰稍高时,钢的火花比较整洁,色泽也比碳钢黄亮,含碳量较低的
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