碳素钢的火花比较容易辨别

利用试样在砂轮上磨削时发射出的火花来鉴别钢种的方法。这种方法快速、简便，在冶金和机械制造工厂的车间现场广泛用以鉴别钢种混号和进行废钢分类，并用以鉴定热处理后表面的含碳量。在没有其他分析手段的情况下，也用以大致估量钢材的成分。

鉴别设备 主要是砂轮机，常以2800～4000转／分为宜，砂轮片常选用粒度36～60号氧化铝型。火花鉴别是用肉眼观察，因此容易受操作经验的影响。为了减少错觉和误差，应制备已知成分的标准样块，在鉴别时进行比较。操作时磨削压力要适中，使火花束大致向水平方向发射。要选用黑色背景和较暗环境以增强鉴别能力。

鉴别原理 试样与高速旋转的砂轮接触时，由于摩擦，温度急剧升高，被砂轮切削下来的颗粒以高速度抛射出去，同空气摩擦，温度继续升高，发生激烈氧化甚至熔化，因而在运行中呈现出一条条光亮流线。这种被氧化颗粒的表面生成一层氧化铁薄膜；而颗粒内所含的碳元素，在高温下极易与氧结合成一氧化碳，又把氧化铁还原成铁，铁再与空气氧化，又被碳还原；如此多次重复，以致颗粒内聚积愈来愈多的一氧化碳气，在压力足够时便冲破表面氧化膜，发生爆裂，形成爆花。流线和爆花的色泽、数量、形状、大小同试样的化学成分和物理特性有关，这就是鉴别的依据。

火花束分析 通常把火花束分为根部火花、中部火花和尾部火花三部分。火花束由流线、节点、爆花、芒线、花粉和尾花所组成如图：

碳素钢的火花比较容易辨别，随着含碳量的增加，流线数量和爆花数量都急剧增多，以含碳量为 0.5％左右时流线最为明亮粗长，爆花也最大；但含量超过0.8％以后,增多的趋势逐渐缓和。不同含碳量的火花特征见图

但碳素钢由于冶炼方法、化学成分、物理特性的不同，火花特征也有差异。

在碳素钢的基础上加入合金元素以后，使火花发生各种变化。有的元素对爆裂起抑制作用，随着元素含量的增加，直到不出爆花。有的元素则会助长爆裂。不同元素的不同含量会使流线的色泽、粗细、多少，以及尾花的形状等表现出不同特征，一些常见合金元素对钢的火花特征的影响见上表。含有多种合金元素的合金钢，由于所含成分和含量不同，它们之间互相作用，火花特征的变化就更加复杂。对这种火花的鉴别就需不断实践，积累经验。

第一部分：金属材料的十大鉴别方法

一、火花鉴别

火花鉴别是将钢铁材料轻轻压在旋转的砂轮上打磨，观察所迸射出的火花形状和颜色，以判断钢铁成分范围的方法。材料不同，其火花也不同。 http://jpkc.bgy.org.cn/jxjsh/kej ... /IMAGES/3huohua.avi

20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。 45钢

流线多而稍细，火束短，发光大，爆裂为多根分岔，多量三次花量呈火星形，火花盛开花数约占全体五分之三以上，有很多的小花及花粉发生。 T7钢

流线多而细，火束由于含碳量高，其长度渐次缩短而粗，发光渐次减弱，火花稍带红色，爆裂为多根分岔，多量三次花，花形由基本的星形发展为三层迭开，花数增多。研磨时手的感觉稍硬。 W18Cr4V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。

二、色标鉴别

生产中为了表明金属材料的牌号、规格等，通常在材料上做一定的标记，常用的标记方法有涂色、打印、挂牌等。金属材料的涂色标志用以表示钢种、钢号，涂在材料一端的端面或外侧。成捆交货的钢应涂在同一端的端面上，盘条则涂在卷的外侧。具体的涂色方法在有关标准中做了详细的规定，生产中可以根据材料的色标对钢铁材料进行鉴别。

三、断口鉴别

材料或零部件因受某些物理、化学或机械因素的影响而导致破断所形成的自然表面称为断口。生产现场常根据断口的自然形态来断定材料的韧脆性，亦可据此判定相同热处理状态的材料含碳量的高低。若断口呈纤维状、无金属光泽、颜色发暗、无结晶颗粒且断口边缘有明显的塑性变形特征，则表明钢材具有良好的塑性和韧性，含碳量较低；若材料断口齐平、呈银灰色具有明显的金属光泽和结晶颗粒，则表明材料金属脆性断裂。

断口检查：直径30mm以下的冷拉退火及热轧退火钢材应进行断口检查。在钢材一端切一缺口用锤击断或用压力机截取断口试样。用肉眼检查断面上是否有缩孔、白点、裂纹，过烧等缺陷。

四、音响鉴别

生产现场有时也根据钢铁敲击时声音的不同，对其进行初步鉴别。例如，当原材料钢中混入铸铁材料时，由于铸铁的减振性较好，敲击时声音较低沉，而钢材敲击时则可发出较清脆的声音。

五、锉痕法鉴别钢材是一种比较粗躁的鉴别方法，与操作者经验关系密切，多用于小作坊对钢材硬度进行粗步的判断。对于金色材料（这里只谈钢材）通常要进行一下鉴别。

六、鉴别钢种检查：鉴别钢种一般用手提看谱镜和火花鉴别法进行检查。手提看谱镜是一种半定量的光谱仪器，能够半定量地检查出钢中的主要合金元素，

如铬、锰、镍、钼、钨、钒等。光谱检查可以查明被检钢材的钢号及有无混钢种情况。火花检查是根据火花特征判断被检钢材的钢号。

七、硬度检查：对于冷拉退火条钢和热轧退火钢材要进行布氏硬度检查。布氏硬度试验方法按GB231-84标准规定进行。

八、低倍组织检查：直径大于30mm的退火钢材和不退火钢材一般都检查低倍组织。即在钢材的一端用锯床(退火材)和砂轮切割机(不退火材)切取厚度为12~15mm的圆片试样，试样被检的一面用磨床磨平。经热酸洗后用肉眼检查偏析、疏松程度有无缩孔、白点裂纹、过烧等缺陷。热酸洗用50%的工业盐酸水溶液，加热到70±5℃，酸洗时间为30~40min，试样取出后用碱水冲洗，然后用80℃热清水冲洗净。

九、化学成分分析：化学成分一般按炉号取样分析。钢号的各种元素成分分析方法按国家标准规定进行。化学分析方法比较慢，不适用于生产现场，由于光谱科学的发展，目前，在生产厂一般采用光谱分析方法来分析检验钢材的化学成分。

十、高倍组织检查：高倍组织用金相显微镜进行检查，检验的项目有：退火组织(放大500倍)脱碳层深度(放大100倍)，在钢材的横肉截面上检查。碳化物液析、碳化物带状、非金属夹杂物(放大100倍)在钢材的纵向截面上检查，但为了减少试样数量，网状可与带状、液析用同一试样在纵向截面上检查，有疑

问时，以横向截面检验结果为准。

各个项目检查数量以标准规定为准，检查员取样后，首先要进行按规定进行机械加工。非金属夹杂物，带状、液析、网状试样要进行淬、回火处理。

一、火花鉴别法

1.火花的构成

图1 火花束

钢材在砂轮上磨削时所射出的火花由根部火花、中部火花和尾部火花构成火花束。如图1所示。

磨削时由灼热粉末形成的线条状火花称为流线。流线在飞行途中爆炸而发出稍粗而明亮的点称为节点。火花在爆裂时所射出的线条称为芒线。芒线所组成的火花称为节花。节花分一次花、二次花、三次花不等。芒线附近呈现明亮的小点称为花粉。火花束的构成如图2所示。

图2 火花束的组成

由于钢材的化学成分不同，流线尾部出现不同的尾部火花，称为尾花。尾花有苞状尾花、菊状尾花、狐尾花、羽状尾花等。如图3所示。

图3 各种尾花形状

a)苞状尾花 b) 狐尾花 c) 菊状尾花 d)羽状尾花

2．常用钢的火花特征

碳素钢随着含碳量增加，流线形式由挺直转向抛物线，流线逐渐增多，火束长度逐渐缩短，粗流线变细，芒线逐渐细而短，由一次瀑花转向多次爆花，花的数量和花粉也逐渐增多，光辉度随着含碳量的升高而增加，砂轮附近的晦暗面积增大。在砂轮磨削时，手感也由软而渐渐变硬。

图4 15钢的火花

15钢的火花特征：火花流线多，略呈弧形。火束长，呈草黄色，带红。芒线稍粗。爆花呈多分叉，一次爆花，如图4所示。

图5 40钢的火花

40钢的火花特征：整个火束呈黄而略明亮。流线较细、多分叉而长。爆花接近流线尾端，呈多叉二次爆裂。磨削时手感反抗力较弱，如图5所示。

图6 T13钢的火花

T13钢的火花特征：火束短粗，中暗红色。流线多，细而密。爆花为多次爆裂，花量多并重叠，碎花、花粉量多。磨削时手感较硬，如图6所示。

图7 W18Cr4V火花特征

合金钢火花的特征与加入合金元素有关。例如 Ni、Si、Mo、W等有抑制爆裂的作用，而Mn、V、Cr却可以助长爆裂，所以对合金钢火花的鉴别较难掌握。图7是高速钢W18Cr4V的火花特征。W18Cr4V火花束细长，流线数量少，无火花爆裂，色泽是暗红色。根部和中部为断续流线，尾花呈狐状。

二、色标鉴别法

生产中为了表明余屑材料的牌号、规格等，在材料上需要做一定的标记，常用的标汇方法有涂色、打印、挂牌等。金属材料的涂色标志是以表示钢种、钢号的颜色，涂在材料端面，成捆交货的钢应涂在同一端的端面上，盘条则涂在卷的外侧。在生产中可以根据材料的色标对钢铁材料进行鉴别。

三、断口鉴别法

材料或零部件因受某些物物理、化学或机械因素的影响而导致破断所形成的自然表面称为 断口。生产现场常根据断口的自然形态来判定材料的韧脆性，还可以据此判定相同热处理状态的材料含碳量的高低。若断口呈纤维状，无金属光泽，颜色发暗，无结晶颗粒，且断口边缘有明显的蛆性变形特征，则表明钢材具有良好的塑性和韧性，含碳量较低；若材料断口齐平，呈银灰色，具有明显的金属光泽

和结晶颗粒，则表明材料属于脆性断裂；而过共析钢或合金钢经淬火及低温回火后，断口常呈亮灰色，具有绸缎光泽，类似于细瓷器断口特征。

四、音响鉴别

生产现场有时也可采用敲击辨音来区分材料。例如，当原材料钢中混入铸铁材料时，由于铸铁的减振性较好，敲击时声音较低沉，而钢材敲击时则可发出较清脆的声音。所以可根据钢铁敲击时声音的不同，对其进行初步鉴别，但有时准确性不高。而当钢材之间发生混淆时，因其声音比较接近，常需采用其它鉴别方法进行判别。

火花鉴别法

2008年06月21日 星期六 18:00

根据钢铁材料在磨削过程中所出现的火花爆裂形状、流线、色泽、发火点等特点区别钢铁材料化学成分差异的方法，称为火花鉴别法。

火花鉴别专用电动砂轮机的功率为0.20～0.75kW，转速高于3000r/min。所用砂轮粒度为40～60目，中等硬度，直径为φ150～200mm。磨削时施加压力以20～60N为宜，轻压看合金元素，重压看含碳量。

火花鉴别的要点是：详细观察火花的火束粗细、长短、花次层叠程度和它的色泽变化情况。注意观察组成火束的流线形态，火花束根部、中部及尾部的特殊情况和它的运动规律，同时还要观察火花爆裂形态、花粉大小和多少。

（一）火花组成

（1）火花束 火花束是指被测材料在砂轮上磨削时产生的全部火花，常由根部、中部、尾部组成，

（2）流线 从砂轮上直接射出的好像直线的火流称为流线。每条流线都由节点、爆花和尾花组成，见图

（3）节点 节点就是流线上火花爆裂的原点，呈明亮点。

（4）爆花 爆花就是节点处爆裂的火花。钢的化学成分不同，尾花的形状也不同。通常，尾花可分为狐尾尾花、枪尖尾花、菊花状尾花、羽状尾花等。

（二）常用钢铁材料的火花特征

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．碳素钢火花的特征

① 通常低碳钢火花束较长，流线少，芒线稍粗，多为一次花，发光一般，带暗红色，无 花粉。

② 中碳钢火花束稍短，流线较细长而多，爆花分叉较多，开始出现二次、三次花，花粉较多，发光较强，颜色橙。

③ 高碳钢火花束较短而粗，流线多而细，碎花、花粉多，又分叉多且多为三次花，发光较亮。

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。

钢铁的火花鉴别

2006-08-02 15:04

天气: 晴朗 心情: 高兴

钢材在砂轮上磨削时所射出的火花由根部火花、中部火花和尾部火花构成火花束。磨削时由灼热粉末形成的线条状火花称为流线。流线在飞行途中爆炸而发出稍粗而明亮的点称为节点。火花在爆裂时所射出的线条称为芒线。芒线所组成的火花称为节花。节花分一次花、二次花、三次花不等。芒线附

近呈现明亮的小点称为花粉。

一次节花是流线上第一次发射出来的节花，它是含碳量在0.25%以下的碳钢的火花特征。二次节花是在一次节花的芒线上，又一次发生爆裂所呈现的节花，它是含碳量在0.25%--0.6%的中碳钢的火花特征。三次节花是在二次节花的芒线上，再一次发生爆裂的节花，它是高碳钢的火花特征。含碳量愈多，三次节花越多、越明亮。

二、常用钢的火花特征

（1）低碳钢（以15钢为例）整个火束较大颜色草黄带红，芒线稍粗，发光适中，流线稍多，多根分叉爆裂，呈星形，花星不多，呈一次节花，如下图：

（2）中碳钢（以40钢为例）整个炎束稍短，颜色呈黄色，发光明亮，流线多而稍细，多根分二次节花，也有三次节花及花粉，花量占整个火束的五分之三以上，火花盛开，如下图：

三、锰（Mn）元素对火花的影响

钢材中加入不同的合金元素及其数量的不等都会影响钢材火花的特征。以锰（Mn）为例，它

是助长火花爆裂的元素。节花心部有较大的白亮节点，花型较大，芒线细而长，节花为多根分叉的三次花，呈星形。

废钢铁的辨识 (1)

关键字:

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品种鉴别 外观鉴别 火花鉴别

常用的鉴别方法有火花鉴别法、点试鉴别法、听音鉴别法、磁性鉴别法、断口鉴别法等。 1． 火花鉴别法

通过钢铁材料砂轮上研磨过程中所产生的火花特征来判断其化学成分的方法，可用于现场快递识别材料之用。但用这种方法一般只能得到主要成分的定性估计，欲知其含量必须具有极其丰富的经验。

（1） 火花产生的基本原理 钢铁材料在砂轮上研磨时，由于砂轮转速很快，产生高热，使材料研磨出的颗粒达到熔融状态，这些高温、熔融的细颗粒被砂轮的离心作用抛射在空气中发生亮光，其表面层与空气中的氧发生氧化作用，形成一层氧化铁薄膜。此外，钢中的碳化物（ Fe3C ）在高温下分解，析出碳原子，反应式为： Fe3C --- 3Fe+C

碳原子和表面层氧化亚铁产生还原作用，形成一氧化碳，反应式为： FeO+C--- Fe+CO

氧化亚铁被还原后，与空气中的氧再起氧化作用，在瞬时氧化还原的循环作用下颗粒的温度越升越高，内部的一氧化碳积聚也越来越多，由于内部膨胀，产生爆裂，就形成火花。钢铁材料中的碳元素是产生火花的基本元素，而当钢中含有猛、硅、钨、钼、铬等元素时，它们的氧化物将影响火花的统一线条、颜色和形态，由此可以判别钢的化学万分。

（ 2 ）火花的特性 以火束、流线、芒线分叉、爆花等的形态、颜色加以描述。其中，火束是指钢铁在研磨时所产生的全部火花，如图 1-1 所示；流线是指灼热粉末在空气中飞过时光亮线条的运动轨迹，如图 1-2 所示；芒线是火花爆裂时所射出的线条，含碳量不同时其分叉情况不一，如图 1-3 所示；爆花是指由芒线及其节点所组成的火花

形状，如图 1-4 所示。分散在爆花之间的明亮小点，称为花粉；在流线的尾部的爆花，称为尾花，如图 1-5 所示。

（ 3 ）碳素钢火花特征的规律随着含碳量的增加，流线逐渐增多，火束长度逐渐缩短，粗流线变细，芒线逐渐细而短，由一次爆花转向多次爆花，花的数量和花粉逐渐增多。当 C<0.25~0.35 之间时，一般常有二次火花；当 C>0.35% 时，则有逐渐增多的三次火花。光亮度随着含碳量的升高而增加。砂轮研磨时，手感觉钢件由软渐渐变硬。不同碳含量碳素钢的火花特征如表 1-1 所列。

钢铁中含合金元素量不同，火花特征也不同，有的元素能增强火花，有的则抑制火花。如表 1-2 所列。

废钢铁的辨识

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品种鉴别 火花鉴别 鉴别方法

常用的鉴别方法有火花鉴别法、点试鉴别法、听音鉴别法、磁性鉴别法、断口鉴别法等。

1． 火花鉴别法

通过钢铁材料砂轮上研磨过程中所产生的火花特征来判断其化学成分的方法，可用于现场快递识别材料之用。但用这种方法一般只能得到主要成分的定性估计，欲知其含量必须具有极其丰富的经验。

（1） 火花产生的基本原理 钢铁材料在砂轮上研磨时，由于砂轮转速很快，产生高热，使材料研磨出的颗粒达到熔融状态，这些高温、熔融的细颗粒被砂轮的离心作用抛射在空气中发生亮光，其表面层与空气中的氧发生氧化作用，形成一层氧化铁薄膜。此外，钢中的碳化物（ Fe3C ）在高温下分解，析出碳原子，反应式为： Fe3C --- 3Fe+C

碳原子和表面层氧化亚铁产生还原作用，形成一氧化碳，反应式为： FeO+C--- Fe+CO

氧化亚铁被还原后，与空气中的氧再起氧化作用，在瞬时氧化还原的循环作用下颗粒的温度越升越高，内部的一氧化碳积聚也越来越多，由于内部膨胀，产生爆裂，就形成火花。钢铁材料中的碳元素是产生火花的基本元素，而当钢中含有猛、硅、钨、钼、铬等元素时，它们的氧化物将影响火花的统一线条、颜色和形态，由此可以判别钢的化学万分。

（ 2 ）火花的特性 以火束、流线、芒线分叉、爆花等的形态、颜色加以描述。其中，火束是指钢铁在研磨时所产生的全部火花，如图 1-1 所示；流线是指灼热粉末在空气中飞过时光亮线条的运动轨迹，如图 1-2 所示；芒线是火花爆裂时所射出的线条，含碳量不同时其分叉情况不一，如图 1-3 所示；爆花是指由芒线及其节点所组成的火花

形状，如图 1-4 所示。分散在爆花之间的明亮小点，称为花粉；在流线的尾部的爆花，称为尾花，如图 1-5 所示。

（ 3 ）碳素钢火花特征的规律随着含碳量的增加，流线逐渐增多，火束长度逐渐缩短，粗流线变细，芒线逐渐细而短，由一次爆花转向多次爆花，花的数量和花粉逐渐增多。当 C<0.25~0.35 之间时，一般常有二次火花；当 C>0.35% 时，则有逐渐增多的三次火花。光亮度随着含碳量的升高而增加。砂轮研磨时，手感觉钢件由软渐渐变硬。不同碳含量碳素钢的火花特征如表 1-1 所列。

钢铁中含合金元素量不同，火花特征也不同，有的元素能增强火花，有的则抑制火花。如表 1-2所示。

实验原理

火花鉴别法是将被试验的钢铁材料与高速旋转的砂轮接触，根据产生火花的形状和颜色，来近似地确定钢铁的化学成分的一种方法。

钢铁材料在一定的压力下，放在砂轮上摩擦，由于砂轮的磨削作用，钢铁成屑末状脱离试件，并且沿着砂轮与材料接触点的切线方向作高速运动。同时被磨削热加热成熔融状态，形成光亮的流线，当流线中熔融状态的金属颗粒与空气中的氧接触时形成氧化膜。氧化膜进而与钢铁中的碳作用产生一氧化碳气体，待气体压力超过熔融金属的表面张力时便爆裂成火花。

钢铁中的含碳量主要是根据火花的爆裂情况加以鉴定的。碳钢中的含碳量越高，火花越多，火束越多。对合金钢，由于各种合金元素对火花形状、颜色产生不同影响，因而也可基本上鉴别出合金元素的种类及大概含量。但不象碳素钢那样容易和准确。

三、几种常用钢的火花特征(请点击下载

）

1.20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。

2.45钢

流线多而稍细，火束短，发光大，爆裂为多根分岔，多量三次花量呈火星形，火花盛开花数约占全体五分之三以上，有很多的小花及花粉发生。

常用钢的火花特征 发表评论(0) 编辑词条

低碳钢： 火束较长，流线稍多，呈草黄色，自根部起逐渐膨胀粗大，至尾部逐渐收缩，尾部下垂呈半弧夹形，花量不多，主要为一次花，见图。

中碳钢： 火束较短，流线多而稍细，，呈明亮黄色，花量较多，主要为二次花，也有三次花，火花盛开，见图。

高碳钢： 火束短而粗，流线多而很细密，呈橙红色，花量多而密，主要为三次花及花粉，见图。

高速工具钢： 火束细长，流线少，呈暗红色，中部和根部为断续流线，有时呈波浪状，尾部膨胀而下垂成点状狐尾尾花，仅在尾部有少量爆花，花量极少，见图。

含钨高速钢火花色泽赤橙，近暗红色，流线较长又稀少并有断续状流线，火束尾花呈狐花，几乎无节花爆裂；含钼高速钢火花色泽呈暗橙红色，火束较，流线细，有少量节花爆裂。

钢中加人合金元素后，火花特征将发生变化。Ni、Si、Mo、W等合金元素抑制爆花爆裂，Mn、V等合金元素则助长爆花爆裂。

①钨：抑制爆花爆裂作用最为强烈。钨含量达到1.0%左右时，爆花显著减少，钨含量为2.5%时，爆花呈秃尾状。钨使色泽变暗。钨抑制爆花爆裂作用的大小，与钢中含碳量有关，低碳钢中钨含量为4%~5 %时，钨可完全抑制爆花爆裂。从火花色泽上看，钨钢中含碳量越高，越是呈暗红色火花。 ② 钼：钼具有较强烈的抑制爆花爆裂、细化芒线和加深火花色泽的作用。钼钢的火花色泽是不明亮的，当钼含量较高时，火花呈深橙色。钼钢有没有枪尖尾花，与含钼量和含碳量有关，含碳量越低，枪尖越明显。

③ 硅：硅也有抑制爆花爆裂作用。当硅含量达２％-~3％时，这种抑制作用就较明显，它能使爆裂芒线缩短。硅锰弹簧钢的火花呈橙红色，流线粗而短，芒线短粗且少，火花试验时手感抗力较小。 ④ 镍：镍对爆花有较弱的抑制作用，使花形不整洁和缩小，流线较碳钢细。随镍含量增高。流线的数量减少及长度变短，色泽变暗。

⑤ 铬：铬的影响比较复杂。对于低铬低碳钢，铬有助长火花爆裂、增加流线长度和数量的作用，火花呈亮白色，爆花为一、二次花，花型较大。对于含碳量较高的低铬钢，铬助长爆裂的作用不明显，并阻止枝状爆花的发生，流线粗短而量较少，火花束仍然明亮。由于碳高，爆花有花粉。随铬含量增加，火花的爆裂强度、流线长度、流线数量等均有所减少，色泽也将变暗。铬钢中若含有抑制爆裂和助长爆裂的合金元素存在，则钢的火花现象表现复杂，为判定钢的铬含量，需配合其它试验方法。 ⑥ 锰：锰元素有助长爆花爆裂作用。锰钢的火花爆裂强度比碳钢强，爆花位置比碳钢离砂轮远。钢中含锰稍高时，钢的火花比较整洁，色泽也比碳钢黄亮，含碳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，芒线稀少且细长。含碳量较高的锰钢，爆花有较多的花粉。低锰钢的流线

粗而长，量较多。高锰钢流线短粗且量少，由于锰是助长爆裂的元素，因此有时可能误认为钢的碳含量高。

⑦ 钒：也是助长爆花爆裂的元素。

观察火花是鉴别钢的简便方法。对于碳素钢的鉴别比较轻易，但对合金钢，尤其是多种合金元素的合金钢，各合金元素对火花的影响不同，它们互相制约，情况比较复杂。

钢材-火花鉴别

火花鉴别是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。火花鉴别原理是：当钢被砂轮磨削成高温微细颗粒被高速抛射出来时，在空气中剧烈氧化，金属微粒产生高热和发光，形成明亮的流线，并使金属微粒熔化达熔融状态，使所含的碳氧化为CO气体进而爆裂成火花。根据流线和火花特征，可大致鉴别钢的化学成分。 (1)火花的组成

火束：钢材在砂轮上磨削，产生的全部火花叫火束，整个火束分为根花、间花和尾花。

流线：火束中线条状的光亮火花叫流线。由于钢的化学成份不同，流线开头可分为直线流线、断续流线和波浪线。

节点和芒线：流线中途爆裂处较流线粗而亮的点叫节点。节点爆裂射出的发光线条叫芒线（又称分叉）随含碳量增高，分叉增多，有两根分叉、三根分叉、四根分叉和多根分叉之分。

爆花和花粉：流线中途爆裂所产生的光亮火花叫爆花，又称节花。爆花由节点和芒线组成。爆花随流线上芒线的爆裂情况，有一次花、二次花、三次花和多次花之分。分散在爆花芒线间的点状火花称为花粉。 (2)常用钢的火花特征

低碳钢：火束较长，流线稍多，呈草黄色，自根部起逐渐膨胀粗大，至尾部逐渐收缩，尾部下垂呈半弧夹形，花量不多，主要为一次花。

中碳钢：火束较短，流线多而稍细，呈明亮黄色，花量较多，主要为二次花，也有三次花，火花盛开。

高碳钢：火束短而粗，流线多而很细密，呈橙红色，花量多而密，主要为三次花及花粉。

高速工具钢：火束细长，流线少，呈暗红色，中部和根部为断续流线，有时呈波浪状，尾部膨胀而下垂成点状狐尾尾花，仅在尾部有少量爆花，花量极少。

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火花鉴别法

2010-02-01 09:45:59 阅读9 评论0 字号：大中小

火花鉴别法是将被试验的钢铁材料与高速旋转的砂轮接触，根据钢铁材料在磨削过程中所出现的火花爆裂形状、流线、色泽、发火点等特点区别钢铁材料化学成分差异，来近似地确定钢铁的化学成分的一种方法。

（一）火花产生的机理

钢铁材料在一定的压力下，放在砂轮上摩擦，由于砂轮的磨削作用，钢铁成屑末状脱离试件，并且沿着砂轮与材料接触点的切线方向作高速运动。同时被磨削热加热成熔融状态，形成光亮的流线，当流线中熔融状态的金属颗粒与空气中的氧接触时表面被强烈氧化，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；这种氧化一还原反应循环进行，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。

（二）火花产生的方式

以往研究火花鉴别是采用专用电动砂轮机，其参数：功率为0.20～0.75kW，转速高于3000r/min，所用砂轮粒度为40～60目，中等硬度，直径为φ150～200mm。磨削时施加压力以20～60N为宜，轻压看合金元素，重压看含

碳量。这种方法需将钢件制成小试样便于手持磨削，现场应用受到一定限制。

对于生产现场的工件可采用风砂轮或电动砂轮进行对比火花鉴别，即将工件与已知成分的钢件试样对比磨削，观察火花的一至程度，来确定钢铁的化学成分。这种方法需制作一定数量已知化学成分的小试样。

（三）火花鉴别的要点

钢铁中的含碳量主要是根据火花的爆裂情况加以鉴定的。碳钢中的含碳量越高，火花越多，火束越多。对合金钢，由于各种合金元素对火花形状、颜色产生不同影响，因而也可基本上鉴别出合金元素的种类及大概含量。但不象

碳素钢那样容易和准确。

火花鉴别的要点是：详细观察火花的火束粗细、长短、花次层叠程度和它的色泽变化情况。注意观察组成火束的流线形态，火花束根部、中部及尾部的特殊情况和它的运动规律，同时还要观察火花爆裂形态、花粉大小和多少。

（四）火花的组成

1、火花束：火花束是指被测材料在砂轮上磨削时产生的全部火花，常由根部、中部、尾部组成。 2、流线：从砂轮上直接射出的好像直线的火流称为流线。每条流线都由节点、爆花和尾花组成。

3、节点：节点就是流线上火花爆裂的原点，呈明亮点。

4、爆花和芒线：爆花就是节点处爆裂的火花。组成爆花的每一根细小线叫芒线。钢的化学成分不同，尾花的形

状也不同。通常，尾花可分为狐尾尾花、枪尖尾花、菊花状尾花、羽状尾花等。

一般爆花有以下三种类型：

①一次爆花（简称一次花）：在流线上的爆花，只有一次爆裂的芒线，花型较简单，有两叉、三叉和多叉几种。

一次爆花是含炭量0.25%以下的碳钢的火花特征。爆花分叉的增加说明钢中含碳的增多。

②二次爆花：在第一次爆裂的芒线上，又一次发生爆裂所呈现的爆花形式，称为二次花。它也随含碳量的不同

分为三叉、四叉和多叉几种。二次花是含炭量0.3-0.6%的碳钢的火花特征。

③三次爆花与多次花：在第二次爆裂的芒线上再一次（或数次）爆裂所呈现的极为细小而复杂的火花形式 ，称

为三次花（或多次花），这种爆花是含炭量0.65%以上的碳钢的火花特征。

5、花粉：它是分散在爆花的芒线间和周围的点状火花。这种花粉只有在含炭量超过0.5%的钢中才出现。

（五）钢中合金元素对火花的影响

钢中加人合金元素后，火花特征将发生变化。Ni、Si、Mo、W等合金元素抑制爆花爆裂，Mn、V等合金元素则

助长爆花爆裂。

钨：抑制爆花爆裂作用最为强烈。钨含量达到1.0%左右时，爆花显著减少，钨含量为2.5%时，爆花呈秃尾状。钨使色泽变暗。钨抑制爆花爆裂作用的大小，与钢中含碳量有关，低碳钢中钨含量为4%~5 %时，钨可完全抑制爆花

爆裂。从火花色泽上看，钨钢中含碳量越高，越是呈暗红色火花。

钼：钼具有较强烈的抑制爆花爆裂、细化芒线和加深火花色泽的作用。钼钢的火花色泽是不明亮的，当钼含量较高时，火花呈深橙色。钼钢有没有枪尖尾花，与含钼量和含碳量有关，含碳量越低，枪尖越明显。 硅：硅也有抑制爆花爆裂作用。当硅含量达２％-~3％时，这种抑制作用就较明显，它能使爆裂芒线缩短。硅锰

弹簧钢的火花呈橙红色，流线粗而短，芒线短粗且少，火花试验时手感抗力较小。

镍：镍对爆花有较弱的抑制作用，使花形不整洁和缩小，流线较碳钢细。随镍含量增高。流线的数量减少及长

度变短，色泽变暗。

铬：铬的影响比较复杂。对于低铬低碳钢，铬有助长火花爆裂、增加流线长度和数量的作用，火花呈亮白色，爆花为一、二次花，花型较大。对于含碳量较高的低铬钢，铬助长爆裂的作用不明显，并阻止枝状爆花的发生，流线粗短而量较少，火花束仍然明亮。由于碳高，爆花有花粉。随铬含量增加，火花的爆裂强度、流线长度、流线数量等均有所减少，色泽也将变暗。铬钢中若含有抑制爆裂和助长爆裂的合金元素存在，则钢的火花现象表现复杂，为判定

钢的铬含量，需配合其它试验方法。

锰：锰元素有助长爆花爆裂作用。锰钢的火花爆裂强度比碳钢强，爆花位置比碳钢离砂轮远。钢中含锰稍高时，钢的火花比较整洁，色泽也比碳钢黄亮，含碳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

稀少且细长。含碳量较高的锰钢，爆花有较多的花粉。低锰钢的流线粗而长，量较多。高锰钢流线短粗且量少，由于

锰是助长爆裂的元素，因此有时可能误认为钢的碳含量高。

钒：也是助长爆花爆裂的元素。

观察火花是鉴别钢的简便方法。对于碳素钢的鉴别比较轻易，但对合金钢，尤其是多种合金元素的合金钢，各

合金元素对火花的影响不同，它们互相制约，情况比较复杂。

（六）常用钢铁材料的火花特征

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、碳素钢火花的特征

① 通常低碳钢火花束较长，流线少，芒线稍粗，多为一次花，发光一般，带暗红色，无花粉。

② 中碳钢火花束稍短，流线较细长而多，爆花分叉较多，开始出现二次、三次花，花粉较多，发光较强，颜色

橙。

③ 高碳钢火花束较短而粗，流线多而细，碎花、花粉多，又分叉多且多为三次花，发光较亮。

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、灰铸铁的火花特征

火花束细而短，尾花呈羽状，色泽为暗红色。

4、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。

下面是几种常用钢的具体火花特征：

20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，呈一次花多

根分叉爆裂。

45钢

流线多而稍细，呈黄色，火束短，发光大，爆裂为多根分岔，多量三次花量呈火星形，火花盛开花数约占全体

五分之三以上，有很多的小花及花粉发生。

T7钢

流线多而细，火束由于含碳量高，其长度渐次缩短而粗，发光渐次减弱，火花呈黄色稍带红色，根部暗红，中部明亮，爆裂为多根分岔，多量三次花，花形由基本的星形发展为三层迭开，花数增多。研磨时手的感觉稍硬。

T12钢

整个火束呈暗橙色，发光不大，愈近根部色泽和光度愈暗淡，流线多而极细密，火束更为粗短，爆裂为多根分

岔，三次花的花量极多，三层、四层重迭开花，大量碎花和花粉。摩擦中感觉材料较硬。

CrWMn钢

火束细而较长，发光稍暗，呈红色，火花爆裂为稍多二次花，根部时有断续流体产生，尾部呈狐尾花爆裂。

GCr15钢

火束粗而较短，发光中度，其爆裂为多量较紧密的三次花，花心是火团，芒线多而细，附有很多碎花和花粉，

全体呈橙黄色。

9CrSi钢

火束明亮而长，呈橙黄色，流线粗而明亮，流线各部粗细近于一致，尾部有狐尾状。火花爆裂多为三次花，花

心明亮。 Cr12钢

火束细而极短，发光较暗，火花爆裂为三次花，十多根分叉，多层复花形式，呈大星形，附有很多碎花和花粉。

爆花很多，活泼美观。尾部流线略微粗大。摩擦时材料感觉硬。

3Cr2W8V钢

火束细而较短，发光暗弱，火花爆裂几乎完全抑制，流线呈暗红色，尾部有点状狐尾花。

5CrNiMo钢

火束较粗而明亮，发光中等，爆裂为三次花，三四根分叉为橙黄色，花心明亮并有花苞，尾部有枪尖尾花。

50CrV钢

火束较粗而较短，呈橙黄色，发光大。爆裂为三次花，十数根分叉的层迭复花，呈大星形，芒线多而细，花粉

较多，花心明亮。

W6Mo5Cr4V2钢

火束短，呈赤红色，流线各部粗细近于一致。极少量的火花爆裂。流线比其他高速钢多。

W9Cr4V2钢

火束长呈暗红色，偶尔出现爆花，三四枝叶分叉，其跟部为断续流线，尾部色泽明亮成狐尾状花

W18Cr4V钢

火束细长，流线数量少，色泽呈赤橙色或暗红色，发光极暗，由于钨的影响，几乎无火花爆裂。其流线比W9C

r4V2钢长而少，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。

W12Cr4V4Mo钢

火束较W6Mo5Cr4V2钢长而少，流线比W18Cr4V钢粗而明亮，尾部明亮，有少量爆花。

（七）火花鉴别记忆法则

一叉碳少两叉中，三叉出现超60（60钢）； 50（50钢）流线长而亮，稍有花粉伴其中；

T8、T10碳量高，一短（火束短）三多（爆花多、花粉多、芒线多）看不清； 合金加入有变化，铬(菊尾花)锰（星花）钒助长火花明（仿佛增加了碳量）；

钨镍硅钼抑制碳（亮度降低），狐尾苞花喇叭枪形（尾部特征）。

金属材料的现场鉴别

时间:2007-8-2 9:33:59

国际模具网

现场鉴别钢铁材料最简易的方法是火花鉴别法、色标鉴别法等。

一、火花鉴别法

1.火花的构成

图1 火花束

钢材在砂轮上磨削时所射出的火花由根部火花、中部火花和尾部火花构成火花束。如图1所示。 磨削时由灼热粉末形成的线条状火花称为流线。流线在飞行途中爆炸而发出稍粗而明亮的点称为节点。火花在爆裂时所射出的线条称为芒线。芒线所组成的火花称为节花。节花分一次花、二次花、三次花不等。芒线附近呈现明亮的小点称为花粉。火花束的构成如图2所示。

图2 火花束的组成

由于钢材的化学成分不同，流线尾部出现不同的尾部火花，称为尾花。尾花有苞状尾花、菊状尾花、狐尾花、羽状尾花等。如图3所示。

图3 各种尾花形状

a)苞状尾花 b) 狐尾花 c) 菊状尾花 d)羽状尾花

2．常用钢的火花特征

碳素钢随着含碳量增加，流线形式由挺直转向抛物线，流线逐渐增多，火束长度逐渐缩短，粗流线变细，芒线逐渐细而短，由一次瀑花转向多次爆花，花的数量和花粉也逐渐增多，光辉度随着含碳量的升高而增加，砂轮附近的晦暗面积增大。在砂轮磨削时，手感也由软而渐渐变硬。

图4 15钢的火花

15钢的火花特征：火花流线多，略呈弧形。火束长，呈草黄色，带红。芒线稍粗。爆花呈多分叉，一次爆花，如图4所示。

图5 40钢的火花

40钢的火花特征：整个火束呈黄而略明亮。流线较细、多分叉而长。爆花接近流线尾端，呈多叉二次爆裂。磨削时手感反抗力较弱，如图5所示。

图6 T13钢的火花

T13钢的火花特征：火束短粗，中暗红色。流线多，细而密。爆花为多次爆裂，花量多并重叠，碎花、花粉量多。磨削时手感较硬，如图6所示。

图7 W18Cr4V火花特征

合金钢火花的特征与加入合金元素有关。例如 Ni、Si、Mo、W等有抑制爆裂的作用，而Mn、V、Cr却可以助长爆裂，所以对合金钢火花的鉴别较难掌握。图7是高速钢W18Cr4V的火花特征。W18Cr4V火花束细长，流线数量少，无火花爆裂，色泽是暗红色。根部和中部为断续流线，尾花呈狐状。

二、色标鉴别法

生产中为了表明余屑材料的牌号、规格等，在材料上需要做一定的标记，常用的标汇方法有涂色、打印、挂牌等。金属材料的涂色标志是以表示钢种、钢号的颜色，涂在材料端面，成捆交货的钢应涂在同一端的端面上，盘条则涂在卷的外侧。在生产中可以根据材料的色标对钢铁材料进行鉴别。

三、断口鉴别法

材料或零部件因受某些物物理、化学或机械因素的影响而导致破断所形成的自然表面称为 断口。生产现场常根据断口的自然形态来判定材料的韧脆性，还可以据此判定相同热处理状态的材料含碳量的高低。若断口呈纤维状，无金属光泽，颜色发暗，无结晶颗粒，且断口边缘有明显的蛆性变形特征，则表明钢材具有良好的塑性和韧性，含碳量较低；若材料断口齐平，呈银灰色，具有明显的金属光泽和结晶颗粒，则表明材料属于脆性断裂；而过共析钢或合金钢经淬火及低温回火后，断口常呈亮灰色，具有绸缎光泽，类似于细瓷器断口特征。

四、音响鉴别

生产现场有时也可采用敲击辨音来区分材料。例如，当原材料钢中混入铸铁材料时，由于铸铁的减振性较好，敲击时声音较低沉，而钢材敲击时则可发出较清脆的声音。所以可根据钢铁敲击时声音的不同，对其进行初步鉴别，但有时准确性不高。而当钢材之间发生混淆时，因其声音比较接近，常需采用其它鉴别方法进行判别。