文档介绍：实验二钢的火花鉴别
金属材料的鉴别方法很多,常用的有化学分析、金相分析、断口分析、火花鉴别等方法。而最方便易行的是断口分析和火花鉴别方法。火花鉴别是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。
一、实验目的
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二、实验概述
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。
图1花束形式示意图
图2流线形式示意图
钢铁材料在砂轮上磨削时所射出的全部火花称作火花束,它有根部火花、中部火花和尾部火花组成。火花束中由灼热发光的粉末形成线条状的火花称为流线。流线在中途爆炸而形成的稍粗而明亮的点称为节点。节点处所射出的线称为芒线。流线或芒线上由节点、芒线所组成的火花称节花。节花按爆发先后分为一次花、二次花、三次花等。芒线附近呈现明亮的点称为花粉。有时在流线尾端会出现不同形状的尾花(菊花状尾花、弧尾花、羽状尾花等)。
图3 芒线分叉示意图
图4 爆花形式示意图
图5 尾花形式示意图
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低碳钢(20钢) 火花束较长,流线少,芒线稍粗,多为三分叉或四分叉的一次花,发光一般,带暗红色,无花粉,尾部稍下垂。
②中碳钢(45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(T10钢) 火花束较短而粗,呈橙红色,根部暗淡。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)铸铁和高速钢的火花特征
①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。
②高速钢火花 W18Cr4V钢,火束细长呈赤橙色,发光极暗,由于钨强烈的抑制火花爆裂的作用,几乎无火花爆裂。流线中部和根部为断续流线,尾部呈点形狐尾花。
(3)合金钢的火花特征
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。%左右时,爆花显著减少,钨含量>%时,爆花呈秃尾状。钨使色泽变暗,当钨含量超过5%时,火花束呈暗红色。钨抑制爆花爆裂作用的大小,与钢中含碳量有关,低碳钢中ω(W)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