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钢的成分与火花特征分析

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:铬钢中若含有其他抑制爆裂或助长爆裂的合金元素,则火花现象表现复杂,需较丰富的经验才能鉴别。图3-3~图3-16所示为一些钢种的火花照片[1]。钼钢火花不明亮,钼含量较高时火花呈深橙色。如观察w为4%~5%、w为0.1%的硅钢片的火花,只能在火花束间发现1~2根单芒线爆花,并出现明亮的闪点。

钢的成分与火花特征分析

3.1.3.1 碳钢火花特征

碳钢的火花特征见表3-1。主要考虑流线长短、粗细、色泽及爆花数量多少等。纯铁火花流线短而粗,量较少,无爆花。随铁的纯度不同,花束中也杂有两、三根分叉,但强度较弱,角度较小,爆花芒线较细。

表3-1 碳钢的火花特征

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w(C)为0.05%~0.10%的碳钢,其流线较粗,呈弧形,长度中等,数量较少,具有草黄带红的色泽,爆花数量较少,呈现三、四根分叉的一次爆花形式,爆裂强度较弱,爆花位于流线的中尾部之间,流线与爆花清晰无杂乱现象,芒线粗且长。

w(C)为0.15%~0.20%的碳钢,火花流线仍较粗,量多而稍长,略带弧形,整个火花束为草黄且带有微红色。在爆花的芒线上有明显呈直线脱离的枪尖尾花,呈现一次多分叉单花形式,爆花角度较大,芒线粗长并有明亮的节点,不时地出现一、二枝二次爆花的芒线。

w(C)为0.4%~0.5%的碳钢,火花流线比较细长且多,色泽黄较明亮。爆花有分叉,多为二次爆花,在流线尾部及中尾部有节点,爆裂强劲,大爆花甚多,伴随有二、三层枝状爆花,爆花量较多且密集,附有少量花粉,根部有小型爆花与稍暗的流线交织,芒线较细且长。

w(C)为0.6%的碳钢,火花流线细长而量多,挺直而强劲,尖端分叉,大型爆花多在流线尾端,其后有较强的枝状爆花。芒线细长有较多花粉,呈明黄色。

w(C)为0.7%~0.8%的碳钢,流线可分为明显的三部分,总体来看是短、细、直、量多。爆花为多分叉、多次花形式,量多且密集,大型爆花减少,枝状爆花增多。芒线间花粉较多,但细而疏,色泽呈黄亮色。

w(C)超过0.8%的碳钢,随着碳含量增加而流线增多的趋势减慢,流线逐渐细化,长度逐渐缩短。爆花和花粉缓慢增多,花形逐渐变小。整个火花束的色泽由橙黄变成暗橙。

3.1.3.2 合金元素对火花特征的影响

合金元素加入后,钢的火花特征发生变化。部分合金元素在火花中的特征及其对碳钢火花特征的影响见表3-2。

表3-2 部分合金元素对火花特征的影响

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合金元素对火花的影响可分为:抑制爆花元素(如Ei、Si、Mo、W等)和助长爆花元素(如Mn、V等)两类。

1.钨 对爆花产生的抑制作用最强。钨在一般钢中形成碳化物,其熔点高,导热性差,导致磨削钢粒在离开砂轮瞬间CO反应受阻。w(W)=1%时,爆花显著减少;w(W)>2.5%时,爆花呈秃尾状。随着钨含量的增加,也使火花色泽变暗,当w(W)=5%时,可完全抑制爆花的产生,火花束呈暗红色。钨对爆花抑制作用大小,还与钢中碳含量有关,低碳钢中w(W)为4%~5%时,完全可以抑制爆花发生。钨钢中碳含量越高,越是呈暗红色火花。

2.钼 具有较强的抑制爆花作用,能细化芒线和加深火花色泽。钼钢火花不明亮,钼含量较高时火花呈深橙色。有没有枪尖尾花,取决于钼、碳含量,碳含量低枪尖明显,钼钢中w(C)为0.5%时,就不易出现枪尖。

3.硅 对爆花有较强的抑制作用。w(Si)为2%~3%时,抑制作用较明显,它能使爆裂芒线缩短。如观察w(Si)为4%~5%、w(C)为0.1%的硅钢片的火花,只能在火花束间发现1~2根单芒线爆花,并出现明亮的闪点。硅锰弹簧钢火花呈橙红色,流线粗而短,芒线粗且少。

4.镍 对爆花有较弱的抑制作用,能使火花不整齐和缩小,流线较碳钢细。随着镍含量的增加,流线的数量变少、长度变短及色泽变暗。

5.铬 对火花的影响比较复杂。在低铬、低碳钢中,铬助长火花爆裂作用,增加流线的数量及长度,火花束呈亮白色,爆花为一、二次花,花型较大。在含碳较高的低铬钢中,铬助长爆裂作用不明显,有时观察不到枝状爆花,虽然火花束仍然显得很明亮,但流线短而少。随着铬含量的增加,爆裂强度、流线长度、流线数量等均有所减少,色泽也将变暗。铬钢中若含有其他抑制爆裂或助长爆裂的合金元素,则火花现象表现复杂,需较丰富的经验才能鉴别。

6.锰和钒 锰和钒等元素有助长火花爆裂的作用。锰钢的火花爆裂强度比碳钢强,爆花位置比碳钢离砂轮远。当钢中锰含量稍高时,火花比较“整齐”,色泽也比碳钢黄亮,碳含量较低的锰钢呈白亮色,爆花核心有大而白亮的节点,花型较大,芒线细少且长。碳含量较高的锰钢,爆花有较多花粉。低锰钢的流线粗而长,且量较多。高锰钢流线短粗且量少。由于锰是助长爆裂元素,因此有时会把钢的碳含量估计过高,试验时应仔细观察。

图3-3~图3-16所示为一些钢种的火花照片[1]

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图3-3 08钢火花

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图3-4 08MnTi钢火花(www.xing528.com)

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图3-5 w(C)=0.1%、w(Mn)=1%、w(Cr)=1%、w(Cu)=0.4%钢火花

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图3-6 20钢火花

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图3-7 40Cr钢火花

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图3-8 GCr15钢火花

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图3-9 GCr18钢火花

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图3-10 W6M05Cr4V2高速钢火花

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图3-11 17-4PH钢火花

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图3-12 65Cr5MoV2Si钢火花

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图3-13 5CrNiMo钢火花

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图3-14 35钢火花

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图3-15 球墨铸铁火花

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图3-16 高铬铸铁火花

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