淺談鋼材的火花鑒別知識

吳元徽

摘要：筆者從鋼材在磨削過程中產生火花的現象出發，深入分析了火花產生的機理及火花形狀與鋼材化學成分的關系，并對典型鋼種的火花形狀進行了概括總結。

關鍵詞：鋼材；火花；成分

中圖分類號TF03 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2015）12-0040-01

1.火花的名稱和組成

1.1火束（花束）

它是由工件在砂輪上磨削時產生的，主要由根部、中部和尾部三部分組成。

靠近砂輪部位的火束稱根部火花，俗稱根花；火束中間位置也是火花最密集的一段俗稱為間花的，即為中部火花，通常根據它的形狀能判斷出鋼鐵材料中的含碳量；火束末端接近消失的部位一般稱為尾部火花，俗稱尾花，通常我們能根據尾部火花的形狀大致推斷出鋼鐵材料中的合金元素。常見的尾部火花有槍尖尾花、狐尾尾花和鉤狀尾花三種。尾花的形式常與鋼中的合金元素的種類和數量有關。

1.2流線

從砂輪上直接射出來的好象直線的光亮線條稱為流線。通常分為三種：直線狀流線、斷續狀流線和波紋狀流線。

每條流線都由節點、爆花、芒線和花粉組成。流線在中途爆裂的明亮點稱為節點。以節點為核心，在節點處爆裂而向外射出的直線流線，稱為爆花或節花。通常只有碳元素才有爆花這種火花特征，因此爆花在鋼的火花鑒別中占有極其重要的地位。爆花爆裂而產生的若干聚集之短流線通常稱為芒線。只有一次爆裂的芒線稱為一次花，在一次花的芒線上又一次發生爆裂時所呈線的爆花為二次花等等，因此爆花又分一次花、二次花、三次花和多次花；而芒線的數量又有二根分叉、三根分叉和四根分叉和多根分叉。爆花芒線之間或流線附近所呈現的點狀火花稱為花粉，俗稱火星。

2.火花形成的原因

工件被高速旋轉的砂輪磨削后成為屑狀顆粒，由于變形熱和摩擦熱的作用，這些細微的金屬顆粒瞬間即達到熔融狀態，在離心力的作用下，從試件與砂輪接觸處的切線方向高速拋射出去，形成一條條光亮的流線。這些高速運行的熔融金屬顆粒，與空氣發生劇烈的氧化作用，在它們的表面上形成一層氧化鐵薄膜。鋼粒經一次爆裂后，若在碎粒中仍殘留著未參加反應的鐵和碳的微粒，將繼續發生上述反應而再次爆裂，這就是二次爆花的原因。所以鋼粒中碳量越高，多次爆裂后的間距就越短，火花爆裂的次數和爆花量也越多。

總之，工件中的碳是產生火花的基本元素。而鉻、鎳、硅、錳、鎢、鉬等合金元素則對線條的顏色及火花的形態產生不同的影響。因此，我們可以根據火花的形態、流線的形狀、顏色的不同特征，鑒定出鋼鐵材料的化學成分。

3.常用鋼材的火花特征

3.120鋼

流線多，帶紅色，火束長，芒線稍粗，發光適中，花量稍多，多根分岔爆裂，呈星形，花角狹?。≒D圖1所示）。

3.2T10鋼

流線多而細，火束較前更短而粗，帶紅色爆裂為多根多岔，分量三次花，小碎花及花粉極多。研磨時手的感覺較硬（如圖2所示）。

3.3GCr15鋼

火束粗而細短，發光中度，其爆裂為多量較緊密的三次花，花蕊似火團，芒線多而細，附有很多碎花及花粉，全體呈橙黃色（如圖3所示）。

3.4W18Cr4V鋼

火束細長，呈赤橙色，發光極暗，由于鎢的影響，幾乎無火花爆裂。膨脹性小，中部和根部為斷續流線，尾部呈點形狐尾花。研磨時材質較硬（如圖4所示）。

4.結論

綜上所述，火花鑒別法就是運用鋼材在磨削過程中所出現的火花（或火束）爆裂形狀、流線、色澤、發火點等特征來區別鋼鐵材料化學成分差異的一種方法?；鸹ㄨb別法是熱處理生產中經常用來鑒別原材料和工件的化學成分的初步方法。它可在熱處理生產前核查工件成分是否與圖紙相符、區別工件材料與工藝是否相符以及工件有無混料等。此外，對于工件滲碳、滲氮處理的質量，工件表面脫碳程度等都可以作定性和半定量分析。由于這種方法快速簡便，尤其適用于在車間現場使用。