金屬的火花鑒別

1、1金屬的火花鑒別火花鑒別是金屬材料化學成分現(xiàn)場控制手段中最為簡易的方法之一，其特點是設(shè)備簡單，操作方便，對金屬牌號及其化學成分的鑒定分析速度快，準確性強，在臨場分析中不必破壞試件，基本能滿足金屬材料生產(chǎn)和熱處理工藝要求尤其對人批量金屬材料的鑒別和分析更發(fā)揮了它的優(yōu)點，這是化學分析法和其它物理分析法所不能比擬的。一、火花鑒別的應(yīng)用范圍1在澆鑄和冶煉的企業(yè)，火花鑒別可用于鋼鐵廢金屬原料的外購、爐前搭配廢鋼鐵原料的檢查以及金屬成品的化學成分檢

2、杏。對于煉鋼爐前現(xiàn)場快速分析鑒定火花鑒別也是極為有效的方法，能在幾秒鐘的時間里分析出爐內(nèi)鋼水是否已符合熔煉制造所要求牌號的化學成分2在金屬材料熱處理或鍛壓加工前，應(yīng)用火花分析法核對其材料牌號，就能正確掌握其加熱溫度和加熱時間，防止產(chǎn)生廢品。3火花分析法能檢驗鋼材是否經(jīng)過滲碳、滲氮處理。能判斷滲碳層及氮化層的深度、均勻性，對于滲碳鋼還能分析滲碳層的含碳量。4火花分析法能有效地檢驗鋼材表面的脫碳情況，觀察其脫碳層深度、尤其是利用鋼材表面脫碳

3、層來觀察火花圖，能有效地分析合金成分的含量，這是每一個火花分析工作者準確分析合金成分的訣竅。5對于金屬材料倉庫，在裝卸搬運過程中容易發(fā)生混料事故，而火花分析法是杜絕混鋼事故的最簡單最有效的方法。6化學分析人員在化驗工作前對被分析的金屬材料作一次火花分析，可以省略試樣中未含元素的化學分析工作，同時可以驗證化學分析的結(jié)果正確與否。物理分析的人員進行火花分析可對金屬材料的牌號做到心中有數(shù)，有利于對金屬材料的抗拉強度、延伸率、斷面收縮率及金相組

4、織等作進一步分析。二、火花形成原理金屬材料在一定的壓力下與旋轉(zhuǎn)砂輪接觸時，砂輪對工件產(chǎn)生切削作用，從工件產(chǎn)生的鋼鐵微粒被磨削熱加熱成熔融狀態(tài)脫離工件，沿砂輪切線方向作高速運動，產(chǎn)生光亮的流線形成火花束，這些高溫熔融狀態(tài)的金屬顆粒與空氣中的氧氣接觸會形成氧化膜，鋼中的碳元素，在高溫下極易與氧結(jié)合形成一氧化碳，發(fā)生還原反應(yīng)，這時被還原的鐵再度被空氣氧化，然后再還原這種反應(yīng)多次重復(fù)，當一氧化碳氣體壓力超過熔融金屬的表面張力時便爆裂成火花，同時

5、高溫鋼粒在空間運行形成切向的軌跡，就是我們所見的一條光亮線和光亮火花。當顆粒表面的氧化膜不能約束反應(yīng)生成的CO時，就有爆裂現(xiàn)象發(fā)生。粉碎的顆粒外逸時的火花稱為“爆花”。磨削顆粒經(jīng)一次爆裂后，在碎粒中若仍殘留有未參加反應(yīng)的Fe、C，將繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，則可能出現(xiàn)二次、三次或多次爆花。這時，隨粉爆花次數(shù)的增加（反應(yīng)物減少），火花亮度也隨之降低。鋼鐵材料中的碳元素是產(chǎn)生火花的基本元素，而當鋼中含有猛、硅、鎢、鉬、鉻等元素時，它們的氧化物將影響火花

6、的統(tǒng)一線條、顏色和形態(tài)，由此可以判別鋼的化學成分。根據(jù)產(chǎn)生火花束的形狀特征及顏色來初步判別工件的化學成分的方法稱為火花鑒別法。鋼鐵中的碳元素含量主要是根據(jù)火花的爆裂程度來判別的，鋼鐵中的碳含量越高，火花越多、爆裂越烈、火束越多。在合金鋼中，由于合金元素對火花的形狀、顏色產(chǎn)生不同的影響，可形成特有的顏色和花形特征。因此，據(jù)此可大致鑒別出合金元素的種類和含量，但不如碳素鋼鑒別那樣容易和精確。此外，鋼中的碳化物（Fe3C）在高溫下分解（大于9

7、00℃），析出碳原子，反應(yīng)式為：Fe3C→3FeC碳原子和表面層氧化亞鐵產(chǎn)生還原作用，形成一氧化碳，反應(yīng)式為：FeOC→FeCO三、合金元素與氧的親和力合金元素與氧的親和力強弱次序（依次減弱）Ca→Mg→Al→Ti→Si→V→Mn→Cr→Fe→Ni→CuTi、V、W、Mo、Co、Ni、Cu等金屬可改善鋼的力學性能但對抗氧化能力影響不大。鋼中的碳對抗氧化能力的影響也不顯著：Cr、AL、Si能顯著提高鋼的抗氧化能力，與氧親和力最大的元素將優(yōu)

8、先被氧化，而這31火束鋼鐵在砂輪機上磨削時產(chǎn)生的全部火花叫做火束。為了便于識別，又把整個火束分為根部、中部和尾部三部分。火束由流線、節(jié)點、芒線、節(jié)花(苞花)、爆花、尾花等部分組成。圖2火束各部分的名稱2流線試件在高速砂輪上磨削的預(yù)粒，在高溫下運行的軌跡就是流線。流線分為直線形、斷續(xù)形、波紋形和斷續(xù)波紋形，其中波紋形不常見，有時在高速鋼火花中會夾有波紋形流線。碳鋼的流線都是直線形的；鉻鋼、鎢鋼、高合金鋼和灰鑄鐵的流線呈斷續(xù)形。圖3火花流線

9、圖直線流線：流線尾端到首端成一直線或拋物線。一般在結(jié)構(gòu)鋼及工具鋼（合金元素最少）中常見。斷續(xù)流線；流線呈斷續(xù)虛線狀。鎢鋼、高合金鋼及鑄鐵中常見波狀流線：整個流線中的某一端成波浪形線條一般不易見到，有時在火束中夾雜一、二條。3節(jié)點流線在途中爆裂的明亮而稍粗大的亮點稱為節(jié)點和苞花節(jié)點的溫度較流線任何部分溫度都高。節(jié)點是含Si的特征。4芒線爆裂當時發(fā)出的若干聚集短線叫做芒線，是連在流線上的分叉直線。隨著含碳量的不同有二根、三根、多根分叉之分。

10、圖4火花芒線圖4苞花(節(jié)花)芒線中途又生節(jié)點并射出芒線，這樣形成的花叫節(jié)花(流線在途中爆裂的明亮而稍粗大的亮點稱為節(jié)點和苞花)。一次爆裂的芒線叫一次節(jié)花在一次芒線上又發(fā)生爆裂時形成的爆花叫二次節(jié)花，所以爆花可分為一次節(jié)花、二次節(jié)花、三次節(jié)花。苞花是含Ni的特征5爆花是碳元素專有的火花特征，是熔融顆粒在爆裂時在流線上由節(jié)點和芒線所組成的火花形狀。爆花隨著流線上芒線的爆裂情況有一次、二次、三次、多次之分。爆花分布在流線上。爆花形象隨鋼中碳含