钢铁材料的火花鉴别优化方法

钢材品种繁多，应用广泛，性能差异也很大，因此对钢材的鉴别就显得尤为重要。钢材的鉴别方法很多，现场主要采用火花鉴别及根据钢材色标识别两种方法。火花鉴别法是依靠观察材料被砂轮磨削时所产生的流线、爆花及其色泽判断钢材化学成分的一种简便方法。

1.火花鉴别常用设备及操作方法

火花鉴别常用的设备为手提式砂轮机或台式砂轮机，砂轮宜采用46～60号普通氧化铝砂轮。手提式砂轮直径为100～150 mm，台式砂轮直径为200～250 mm，砂轮转速一般为2 800～4 000 r/min。

火花鉴别时，最好应备有各种牌号的标准钢样，以帮助对比、判断。操作时应选在光线不太亮的场合进行，最好放在暗处，以免强光使火花色泽及清晰度的判断受到影响。操作时使火花向略高于水平方向射出，以便观察火花流线的长度和各部位的火花形状特征。施加的压力要适中，施加较大压力时应着重观察钢材的含碳量，施加较小压力时应着重观察钢材的合金元素。

2.火花的组成和名称

（1）火束

钢件与高速旋转的砂轮接触时产生的全部火花叫作火花束，也叫火束。火束由根部火束、中部火束和尾部火束三部分组成，如图1-12所示。

图1-12　火束的组成

（2）流线

钢件在磨削时产生的灼热粉末在空间高速飞行时所产生的光亮轨迹，称为流线。流线分直线流线、断续流线和波纹状流线等几种，如图1-13所示。碳钢的火花流线均为直线流线；铬钢、钨钢、高合金钢和灰铸铁的火花流线均为断续流线；而呈波纹状的流线不常见。

图1-13　流线的形状

（3）节点和芒线

流线上中途爆裂而发出的明亮而稍粗的点，叫节点。火花爆裂时所产生的短流线称为芒线。因钢中含碳量的不同，芒线有二根分叉、三根分叉、四根分叉和多根分叉等几种，如图1-14所示。

图1-14　芒线的形式

（a）二根分叉；（b）三根分叉；（c）四根分叉；（d）多根分叉

（4）爆花与花粉

在流线或芒线中途发生爆裂所形成的火花形状称为爆花，由节点和芒线组成。只有一次爆裂芒线的爆花称为一次花，在一次花的芒线上再次发生爆裂而产生的爆花称为二次花。依此类推，有三次花、多次花等，如图1-15所示。分散在爆花之间和流线附近的小亮点称为花粉。出现花粉是高碳钢的火花特征。

图1-15　爆花的形式

（a）一次花；（b）二次花；（c）三次花；（d）多次花

（5）尾花

图1-16　尾花的形状

（a）狐尾尾花；（b）枪尖尾花

流线末端的火花称为尾花。常见的尾花有两种形状：狐尾尾花和枪尖尾花，如图1-16所示。根据尾花可判断出所含合金元素的种类，狐尾尾花说明钢中含有钨元素，枪尖尾花说明钢中含有钼元素。

（6）色泽

整个火花或某部分火花的颜色，称为色泽。

3.碳钢火花的特征

碳钢中火花爆裂情况随含碳量的增加而分叉增多，且形成二次花、三次花甚至更复杂的爆花。火花爆裂的大小随含碳量的增加而增大（含碳量在0.5%左右时最大），火花爆裂数量由少到多，花粉增多，如图1-17所示。

图1-17　含碳量与火花特征(www.xing528.com)

碳钢的火花特征变化规律如表1-1所示。

表1-1　碳钢的火花特征变化规律

4.火花鉴别技能训练

通过用砂轮磨削材料观察火花形态的方法，辨别15钢、45钢、T8钢、W18Cr4V钢4种不同牌号的钢材。

（1）15钢的火花特征

15钢的火花特征是火花呈草黄微红色，流线长，节点清晰，爆花数量不多，如图1-18所示。

（2）45钢的火花特征

45钢的火花特征是火花色黄而稍明，流线较多且细，流线挺直，节点清晰，爆花多为多根分叉三次花，花数占全体的3/5以上，有很多小花及花粉产生，如图1-19所示。

图1-18　15钢的火花特征

图1-19　45钢的火花特征

（3）T8钢的火花特征

T8钢的火花特征是火花为橙红微暗，流线短且直，节花多且较密集，如图1-20所示。

（4）高速钢W18Cr4V的火花特征

高速钢W18Cr4V的火花特征是火花色泽赤橙，近暗红，流线长而稀，并有断续状流线，火花呈狐尾状，几乎无节花爆裂，如图1-21所示。

图1-20　T8钢的火花特征

图1-21　高速钢W18Cr4V的火花特征