低、中、高碳素钢的火花鉴别

热处理操作工艺的确定，主要是依据工件的化学成分，因此热处理操作者必须掌握鉴别钢材成分的技能。鉴别钢材化学成分的方法有化学方法和物理方法两大类。火花鉴别是生产现场常用的一种物理方法，具有简便、快速和设备简单等优点。此外在材料库鉴别材料也有很大的实用意义。东莞市弘超模具科技有限公司结构钢事业部根据实际操作经验归纳总结了一些有关低、中、高碳素钢的火花鉴别方法、步骤以及注意事项。

㈠火花鉴别的操作步骤
⒈操作步骤
⑴、鉴别流线：
①、颜色：
碳素钢的流线多是亮白色，合金钢和铸铁是橙色和红色，高速钢的流线接近暗红色。
②、形状：
碳素钢的流线为直线状，高速钢的流线呈断续状或波纹状。
③、长短：
在相同的压力下，含碳量越多流线越短，碳钢的流线比高速钢的流线长。
⑵、鉴别节花
碳素钢有节花，随着含碳量增加，节花更多。
⑶、鉴别尾花：
不同含碳量、不同的合金元素火花的节花及尾花不同，图1是常见的尾花和节花的示意形状。

图1  碳素钢常见的尾花和节花的示意图
⒉常用钢的火花特征
⑴、15#钢(低碳钢)：
火束长，呈草黄，微红色，流线中等，节点清晰节花不多，如图2所示。

图2  15#钢火花特征图
⑵、45#钢(中碳钢)：
火花色泽黄亮稍明，流线数量较多、挺直，节点清晰，节花较多，如图3所示。

图3  45#钢火花特征图
⑶、80#钢(高碳钢)：
火花色泽橙红带微暗，流线较短、挺直，节花多、较密集，如图4所示。

图4  80#钢火花特征图

㈡、火花鉴别的设备和操作方法
⒈设备：
主要设备是手提式砂轮机和台式砂轮机，常用砂轮机的参数如下：
功率：0.5～1 kW。
电流：3～6A。
转速：2800～4000r／min。
砂轮片：直径150～200mm，砂粒为普通氧化铝，粒度为40～60号，硬度中软。
手提式砂轮机适用于鉴别大型工件所使用的材料，也适用于工厂的材料库大批量钢材的火花鉴别。台式砂轮机适用于小型工件或试块的火花鉴别，一般工厂的热处理车间常用台式砂轮机。
⒉操作方法：
火花鉴别的工作场地不宜太亮，最好在暗处，避免阳光直射影响火花的光色和清晰度。使用手提式砂轮机时，将工件或钢材排列在地面上，手拿砂轮机，打开开关使砂轮平稳旋转，用砂轮圆周接触钢材进行磨削，用力要适宜，并使火花束大致向略高于水平方向发射，以便于对火花全面观察。使用台式砂轮机时，打开开关，待砂轮机起动旋转后，手拿工件或试块与砂轮圆周接触进行磨削，操作时使火花光束与视线有一适当角度(约60°～80°)，可仔细观察火花束长度和特征。火花鉴别的操作如图5所示。

图5  碳素钢火花鉴别操作示意图
⒊操作注意事项：
⑴、操作时，应带无色平光防护眼镜，以免砂粒飞射人眼内。
⑵、操作时，站立砂轮一侧，不得面对砂轮站立。
⑶、用手拿紧工件并轻压砂轮，用力适度。成批挑选混料时，用力一致，不要因用力大小不一而影响判断。
⑷、判断结论不要草率，初判时为防止可能发生的错觉，可与已知化学成分的标准钢样对照鉴别。火花鉴定钢种的精确度和操作者的熟练程度有关，所以平时要多做对比练习。
⑸、工件的火花鉴别处应是非工作部位。

㈢火花的组成和名称
工件与砂轮接触时产生的火花也叫做束，由3个主要部分组成(如图6所示)：

图6  碳素钢火花的组成
⒈根花：
靠近砂轮部位的火花。
⒉间花：
在火束中间部位，火花最密集的一段。从间花中可以看出钢中含碳量多少。
⒊尾花：
火束末端接近消失的部位，根据尾花形状，可以判断钢中所含合金元素。
⒋流线：
高温的粉末微粒沿砂轮切线飞行时产生线条状的亮体称为流线，通常分为3 种：①直线状流线；②断续状流线；③波纹状流线。
⒌节点、流线和节花(火星)：
流线中途爆裂的亮点叫节点。爆裂时发射出来的流线叫芒线。在芒线中间又生出的节点和芒线组成的花朵称为节花，俗称火星。它们的组成如图7所示。

图7  碳素钢火花的节点、流线和节花示意图

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资料来源：东莞市弘超模具科技有限公司结构钢事业部
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