鋼的火花鑑別
正文
利用試樣在砂輪上磨削時發射出的火花來鑑別鋼種的方法。這種方法快速、簡便,在冶金和機械製造工廠的車間現場廣泛用以鑑別鋼種混號和進行廢鋼分類,並用以鑑定熱處理後表面的含碳量。在沒有其他分析手段的情況下,也用以大致估量鋼材的成分。 鑑別設備 主要是砂輪機,常以2800~4000轉/分為宜,砂輪片常選用粒度36~60號氧化鋁型。火花鑑別是用肉眼觀察,因此容易受操作經驗的影響。為了減少錯覺和誤差,應製備已知成分的標準樣塊,在鑑別時進行比較。操作時磨削壓力要適中,使火花束大致向水平方向發射。要選用黑色背景和較暗環境以增強鑑別能力。鑑別原理 試樣與高速旋轉的砂輪接觸時,由於摩擦,溫度急劇升高,被砂輪切削下來的顆粒以高速度拋射出去,同空氣摩擦,溫度繼續升高,發生激烈氧化甚至熔化,因而在運行中呈現出一條條光亮流線。這種被氧化顆粒的表面生成一層氧化鐵薄膜;而顆粒內所含的碳元素,在高溫下極易與氧結合成一氧化碳,又把氧化鐵還原成鐵,鐵再與空氣氧化,又被碳還原;如此多次重複,以致顆粒內聚積愈來愈多的一氧化碳氣,在壓力足夠時便衝破表面氧化膜,發生爆裂,形成爆花。流線和爆花的色澤、數量、形狀、大小同試樣的化學成分和物理特性有關,這就是鑑別的依據。
火花束分析 通常把火花束分為根部火花、中部火花和尾部火花三部分。火花束由流線、節點、爆花、芒線、花粉和尾花所組成(圖1)。碳素鋼的火花比較容易辨別,隨著含碳量的增加,流線數量和爆花數量都急劇增多,以含碳量為 0.5%左右時流線最為明亮粗長,爆花也最大;但含量超過0.8%以後,增多的趨勢逐漸緩和。不同含碳量的火花特徵見圖2。 但碳素鋼由於冶煉方法、化學成分、物理特性的不同,火花特徵也有差異。
在碳素鋼的基礎上加入合金元素以後,使火花發生各種變化。有的元素對爆裂起抑制作用,隨著元素含量的增加,直到不出爆花。有的元素則會助長爆裂。不同元素的不同含量會使流線的色澤、粗細、多少,以及尾花的形狀等表現出不同特徵,一些常見合金元素對鋼的火花特徵的影響見上表。含有多種合金元素的合金鋼,由於所含成分和含量不同,它們之間互相作用,火花特徵的變化就更加複雜。對這種火花的鑑別就需不斷實踐,積累經驗。
參考書目
楊文星:《火花形式探討與鋼鐵鑑別》,上海科學技術出版社,上海,1959。