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

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

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]。