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钢种鉴别黑科技:火花鉴别法

火花鉴别

将钢与高速旋转的砂轮接触,根据磨削产生的火花形状和颜色,近似地确定钢的化学成分的方法,称为火花鉴别法。

鉴别原理

当钢样在砂轮上磨削时,高温的微细金属颗粒沿砂轮旋转的切线方向被抛射,之后同空气摩擦,温度继续升高,颗粒发生激烈的氧化和熔化,因而在运行中呈现出一条条光亮的流线。


磨粒处于高温状态,表面被强烈氧化,形成一层FeO薄膜。钢中的碳在高温下极易与氧发生反应,FeO+C→Fe+CO,使FeO还原;被还原的Fe将再次被氧化,然后再次还原;这种氧化-还原反应循环进行,会不断产生出CO气体,当颗粒表面的氧化铁薄膜不能控制产生的CO气体时,就有爆裂现象发生从而形成火花。


爆裂的碎粒若仍残留未参加反应的FeO和C时,将继续发生反应,则出现二次、三次或多次爆裂火花。


钢中的碳是形成火花的基本元素,当钢中含有锰、硅、钨、铬、钼等元素时,它们的氧化物将影响火花的线条、颜色和状态。根据火花的特征,可大致判断出钢材的碳含量和其它元素的含量。



火花形态

钢铁在砂轮上磨削时产生的火花由根部火花,中部火花和尾部火花构成火花束。高温磨削颗粒形成的线条状轨迹称为流线。




流线上明亮而又较粗的点称为节点。火花在爆裂时,产生的若干短线条称为芒线。芒线所组成的火花称为节花。




随着碳含量的增加,在芒线上继续爆裂产生二次花、三次花不等。在芒线附近所呈现的明亮的小点称为花粉。


由于钢铁材料化学成分不同,流线尾部呈现不同形状的火花称为尾花。尾花有苞状尾花、狐尾状尾花、菊状尾花和羽状尾花。

实际应用


1、碳素钢的火花特征
碳是钢铁材料火花的基本元素,也是火花鉴别法测定的主要成分。由于含碳量的不同,其火花形状不同。


(1)低碳钢的流线粗、稀,爆花少且多呈一次花,芒线粗、长并有明亮的节点。火花色泽草黄带暗红色。


20#钢
(2)中碳钢的流线细长且多,流线尾部和中部有节点,爆花比低碳钢增多,花型大,有一次花和二次花,附少量花粉。火花色泽为黄色。


45#钢


(3)高碳钢的流线细、短、直、多而密。爆花多,花型较小,多呈二次花、三次花或多次花,芒线细而疏,花粉多,火花色泽为明黄色。


T10钢


2、铸铁的火花特征
铸铁的火花束很粗,流线较多,一般为二次花,花粉多,爆花多,尾部渐粗下垂成弧形,颜色多为橙红。火花试验时,手感较软。


3、合金钢的火花特征
合金钢的火花特征与其含有的合金元素有关。一般情况下,镍、硅、钼、钨等元素抑制火花爆裂,而锰、钒铬等元素却可助长火花爆裂。所以对合金钢的鉴别难掌握。


一般铬钢的火花束白亮,流线稍粗而长,爆裂多为一次花、花型较大,呈大星形,分叉多而细,附有碎花粉,爆裂的火花心较明亮。


镍铬不锈钢的火花束细,发光较暗,爆裂为一次花,五、六根分叉,呈星形,尖端微有爆裂。


高速钢火花束细长,流线数量少,无火花爆裂,色泽呈暗红色,根部和中部为断续流线,尾花呈弧状。





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