文档介绍：金属材料及其热处理实验指导书 
附录:钢铁材料的火花鉴别
在实际生产中,为了防止混料,保证热处理件质量,常需对原材料及零件的化学成分作
出初步鉴别,火花鉴别就是生产中常用的初步检查钢材成分的有效方法之一。它运用钢铁材
料在磨削过程中,随着材料化学成分的差异,出现各种不同的火花特征来区别材料成分。火
花鉴别法快速简便,应用面广,对工件渗碳或渗氮处理的表面质量及表面脱碳程度也可作出
定性的分析。但钢中某些合金元素(如 Ni、Cr、Mn 等)含量较低时,对碳钢火花影响不明显,
另外一些合金元素(如 S、P、Cu、Al、Ti 等)尚不能用火花鉴别,且火花法分析总是定性的,
因此具有一定的局限性。
1. 火花的形成原理
当一块钢材与转速足够高的砂轮接触时,钢材表面被切削下来的钢末以高速抛射出来,
这些钢末在运行中与空气摩擦而温度升高,有时甚至能达到钢的熔点温度。这些高温钢末在
空气中运行时呈现出一条一条的光亮线条,这就是火花的流线。
钢末在运行时由于温度升高而与空气发生剧烈的氧化作用,于是在钢末的表面上形成一
层 FeO 薄膜(2Fe+O2+2FeO)。而钢中的碳元素在高温下极易与氧结合而生成 CO(FeO+C+Fe+CO),
使 Fe 还原,还原后的铁再被空气氧化,然后再次被还原,这种反应经过多次重复,于是钢末
内聚积了大量的 CO 气体。当 CO 气体的压力足够冲破钢末表面氧化膜的约束时,就行成了火
花爆裂,而产生爆花。
颗粒经一次爆破后,更细的颗粒内部如有未参加反应的碳时,又可以进行如上所述的氧
化反应,继之发生第二次爆裂,乃至第三、第四次爆裂,这就形成为树枝状的花形。由此可
知,爆裂是由于碳的燃烧形成的。由此,碳素钢中,爆花量的多寡与含碳量的多少有着直接
的关系。碳素钢中含碳量越高,爆花发生量越多,反之越少。树枝状爆花发生时,也随着钢
中含碳量增高,而开叉层次增加,花粉增多。
含有中合金和高合金元素的其它钢种,如合金工具钢,则情况大不相同。它们含碳量大
都较高,但爆花形式与同等含碳量的碳素钢相比,则差异很大。这说明,爆花发生固然与含
碳量有极密切的关系,但这只是问题的一个方面。问题的另一方面是,它不仅与含碳量有关,
而且与钢中所存在的其它成份也有关,甚至与钢的基体和其它条件有关。
由于钢铁材料中碳元素是火花形成的基本元素,而一些合金元素则能直接或间接地影响
火花束的形态,所以可以根据火花花束中的爆花、流线、色泽、尾花等特征来定性地判断钢
材的化学成分。
2. 火花的构成
钢铁材料在砂轮上磨削时所射出的火花是由根部火花、中部火花和尾部火花等三部
分构成的火花束,如图 4-1 所示。
图 4-1 火花束各部位的名称
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金属材料及其热处理实验指导书 
火花束由流线、节点、爆花和尾花所构成。
①流线
流线为火花束中线条状的光亮火花。随着钢铁材料的化学成分不同,将会产生三种不
同形状的流线,如图 4-2 所示。
直线流线流线从根部到尾部成一直线或一抛物线。
断续流线流线呈断续的虚线状线条。
波浪流线整个流线中的某一端成波浪形线条。
a) 直线流线 b) 断续流线
c) 波浪流线
图 4-2 流线示意图
②节点
节点是较