吳元徽

摘要：筆者從鋼材在磨削過程中產(chǎn)生火花的現(xiàn)象出發(fā)，深入分析了火花產(chǎn)生的機(jī)理及火花形狀與鋼材化學(xué)成分的關(guān)系，并對典型鋼種的火花形狀進(jìn)行了概括總結(jié)。

關(guān)鍵詞：鋼材；火花；成分

中圖分類號TF03 文獻(xiàn)標(biāo)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(chǎn)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(jù)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(jù)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(shù)量有關(guān)。

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(xù)狀流線和波紋狀流線。

每條流線都由節(jié)點(diǎn)、爆花、芒線和花粉組成。流線在中途爆裂的明亮點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。以節(jié)點(diǎn)為核心，在節(jié)點(diǎn)處爆裂而向外射出的直線流線，稱為爆花或節(jié)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(chǎn)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(fā)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(shù)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(xiàn)的點(diǎn)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(zhuǎn)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(xì)微的金屬顆粒瞬間即達(dá)到熔融狀態(tài)，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(yùn)行的熔融金屬顆粒，與空氣發(fā)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(jīng)一次爆裂后，若在碎粒中仍殘留著未參加反應(yīng)的鐵和碳的微粒，將繼續(xù)發(fā)生上述反應(yīng)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(shù)和爆花量也越多。

總之，工件中的碳是產(chǎn)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(tài)產(chǎn)生不同的影響。因此，我們可以根據(jù)火花的形態(tài)、流線的形狀、顏色的不同特征，鑒定出鋼鐵材料的化學(xué)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(fā)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(xì)，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(xì)短，發(fā)光中度，其爆裂為多量較緊密的三次花，花蕊似火團(tuán)，芒線多而細(xì)，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(xì)長，呈赤橙色，發(fā)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(xù)流線，尾部呈點(diǎn)形狐尾花。研磨時材質(zhì)較硬（如圖4所示）。

4.結(jié)論

綜上所述，火花鑒別法就是運(yùn)用鋼材在磨削過程中所出現(xiàn)的火花（或火束）爆裂形狀、流線、色澤、發(fā)火點(diǎn)等特征來區(qū)別鋼鐵材料化學(xué)成分差異的一種方法?；鸹ㄨb別法是熱處理生產(chǎn)中經(jīng)常用來鑒別原材料和工件的化學(xué)成分的初步方法。它可在熱處理生產(chǎn)前核查工件成分是否與圖紙相符、區(qū)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(zhì)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(xiàn)場使用。