浅谈钢材的火花鉴别知识

吴元徽

摘要：笔者从钢材在磨削过程中产生火花的现象出发，深入分析了火花产生的机理及火花形状与钢材化学成分的关系，并对典型钢种的火花形状进行了概括总结。

关键词：钢材；火花；成分

中图分类号TF03 文献标识码A 文章编号2095-6363（2015）12-0040-01

1.火花的名称和组成

1.1火束（花束）

它是由工件在砂轮上磨削时产生的，主要由根部、中部和尾部三部分组成。

靠近砂轮部位的火束称根部火花，俗称根花；火束中间位置也是火花最密集的一段俗称为间花的，即为中部火花，通常根据它的形状能判断出钢铁材料中的含碳量；火束末端接近消失的部位一般称为尾部火花，俗称尾花，通常我们能根据尾部火花的形状大致推断出钢铁材料中的合金元素。常见的尾部火花有枪尖尾花、狐尾尾花和钩状尾花三种。尾花的形式常与钢中的合金元素的种类和数量有关。

1.2流线

从砂轮上直接射出来的好象直线的光亮线条称为流线。通常分为三种：直线状流线、断续状流线和波纹状流线。

每条流线都由节点、爆花、芒线和花粉组成。流线在中途爆裂的明亮点称为节点。以节点为核心，在节点处爆裂而向外射出的直线流线，称为爆花或节花。通常只有碳元素才有爆花这种火花特征，因此爆花在钢的火花鉴别中占有极其重要的地位。爆花爆裂而产生的若干聚集之短流线通常称为芒线。只有一次爆裂的芒线称为一次花，在一次花的芒线上又一次发生爆裂时所呈线的爆花为二次花等等，因此爆花又分一次花、二次花、三次花和多次花；而芒线的数量又有二根分叉、三根分叉和四根分叉和多根分叉。爆花芒线之间或流线附近所呈现的点状火花称为花粉，俗称火星。

2.火花形成的原因

工件被高速旋转的砂轮磨削后成为屑状颗粒，由于变形热和摩擦热的作用，这些细微的金属颗粒瞬间即达到熔融状态，在离心力的作用下，从试件与砂轮接触处的切线方向高速抛射出去，形成一条条光亮的流线。这些高速运行的熔融金属颗粒，与空气发生剧烈的氧化作用，在它们的表面上形成一层氧化铁薄膜。钢粒经一次爆裂后，若在碎粒中仍残留着未参加反应的铁和碳的微粒，将继续发生上述反应而再次爆裂，这就是二次爆花的原因。所以钢粒中碳量越高，多次爆裂后的间距就越短，火花爆裂的次数和爆花量也越多。

总之，工件中的碳是产生火花的基本元素。而铬、镍、硅、锰、钨、钼等合金元素则对线条的颜色及火花的形态产生不同的影响。因此，我们可以根据火花的形态、流线的形状、颜色的不同特征，鉴定出钢铁材料的化学成分。

3.常用钢材的火花特征

3.120钢

流线多，带红色，火束长，芒线稍粗，发光适中，花量稍多，多根分岔爆裂，呈星形，花角狭小（PD图1所示）。

3.2T10钢

流线多而细，火束较前更短而粗，带红色爆裂为多根多岔，分量三次花，小碎花及花粉极多。研磨时手的感觉较硬（如图2所示）。

3.3GCr15钢

火束粗而细短，发光中度，其爆裂为多量较紧密的三次花，花蕊似火团，芒线多而细，附有很多碎花及花粉，全体呈橙黄色（如图3所示）。

3.4W18Cr4V钢

火束细长，呈赤橙色，发光极暗，由于钨的影响，几乎无火花爆裂。膨胀性小，中部和根部为断续流线，尾部呈点形狐尾花。研磨时材质较硬（如图4所示）。

4.结论

综上所述，火花鉴别法就是运用钢材在磨削过程中所出现的火花（或火束）爆裂形状、流线、色泽、发火点等特征来区别钢铁材料化学成分差异的一种方法。火花鉴别法是热处理生产中经常用来鉴别原材料和工件的化学成分的初步方法。它可在热处理生产前核查工件成分是否与图纸相符、区别工件材料与工艺是否相符以及工件有无混料等。此外，对于工件渗碳、渗氮处理的质量，工件表面脱碳程度等都可以作定性和半定量分析。由于这种方法快速简便，尤其适用于在车间现场使用。