鋼鐵材料的火花鑒別

1、1鋼鐵材料的火花鑒別火花鑒別是鋼鐵材料化學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)成

2、分檢杏。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(xué)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

3、脫碳層來觀察火花圖，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(xué)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(xué)分析工作，同時可以驗證化學(xué)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

4、相組織等作進一步分析。二、火花形成原理鋼鐵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(dāng)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，

5、同時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(dāng)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(dāng)鋼中含有猛、硅、鎢、鉬、鉻等元素時，它們的氧化物將影響

6、火花的統(tǒng)一線條、顏色和形態(tài)，由此可以判別鋼的化學(xué)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(xué)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

7、于900℃），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(xué)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

8、將優(yōu)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?；鹗闪骶€、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

9、流線圖直線流線：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(dāng)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

10、分。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