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钢铁材料的现场鉴别
& p. ~5 V+ s, o) D+ E) w$ { o钢铁材料品种繁多,性能各异,因此对钢铁材料的鉴别是非常必要的。常用的鉴别方法有火花鉴别法、色标鉴别法、断口鉴别法和音色鉴别法等。. b0 b8 ]$ e' x, K+ B
1.3.1 火花鉴别法, j' r9 O+ u U' }9 r" V
根据钢铁材料在磨削过程中所出现的火花爆裂形状、流线、色泽、发火点等特点区别钢铁材料化学成分差异的方法,称为火花鉴别法。
0 W4 A. P. w. }& P g火花鉴别专用电动砂轮机的功率为0.20~0.75kW,转速高于3000r/min。所用砂轮粒度为40~60目,中等硬度,直径为φ150~200mm。磨削时施加压力以20~60N为宜,轻压看合金元素,重压看含碳量。
" F7 d1 G4 F. [8 ~" v火花鉴别的要点是:详细观察火花的火束粗细、长短、花次层叠程度和它的色泽变化情况。注意观察组成火束的流线形态,火花束根部、中部及尾部的特殊情况和它的运动规律,同时还要观察火花爆裂形态、花粉大小和多少。
" _. P1 @0 `# v(一)火花组成
z; x2 I4 H8 r5 a5 K(1)火花束 火花束是指被测材料在砂轮上磨削时产生的全部火花,常由根部、中部、尾部组成,见图1-1。( _7 P5 w; l8 w1 {0 J# _
图1-1 火花束
3 c/ P1 g/ Y7 A7 j2 t' H% [3 Q& h(2)流线 从砂轮上直接射出的好像直线的火流称为流线。每条流线都由节点、爆花和尾花组成,见图1-2。
8 e# [$ S) P3 V/ x图1-2 火花束的构成0 C& Q( C8 ]4 h
(3)节点 节点就是流线上火花爆裂的原点,呈明亮点。& g5 S1 e! Y1 u! g/ _' f4 K+ P4 n
图1-3 节花的形成) ]7 E1 O r$ Y
(4)爆花 爆花就是节点处爆裂的火花。钢的化学成分不同,尾花的形状也不同。通常,尾花可分为狐尾尾花、枪尖尾花、菊花状尾花、羽状尾花等。/ ~7 @( y0 s1 q8 V- d4 ~
(二)常用钢铁材料的火花特征
C: \6 U0 E4 o0 y5 M, R3 O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。
" J# r& T& [ F2 D1.碳素钢火花的特征
V+ K2 m4 J: J% ~; g: | y① 通常低碳钢火花束较长,流线少,芒线稍粗,多为一次花,发光一般,带暗红色,无花粉。图1-4为20钢的火花特征。# L* f! w/ u3 P; T6 o
图1-4 20钢的火花特征
! G! @1 D9 z: k② 中碳钢火花束稍短,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。图1-5为45钢的火花特征。
% Q. E0 M4 S% x: m" f9 o图1-5 45钢的火花特征9 d% `' j$ f7 n7 @% |
③ 高碳钢火花束较短而粗,流线多而细,碎花、花粉多,又分叉多且多为三次花,发光较亮。图1-6为T12钢的火花特征。1 z( W! Y" ?, m! W
图1-6 T12钢的火花特征
/ P" E$ l3 j; N B' G: _# b2.铸铁的火花特征
# U, o& C( e* w9 w, u9 t. N1 E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。图1-7为HT200的火花特行征。
0 d: D: J9 K+ n7 c1 a# b3 C& p图1-7 HT200的火花特征。
u7 o" }( {. B9 q9 m8 M$ R7 y3.合金钢的火花特征/ F! s" E' y7 h% I* p3 N: \9 A+ K
合金钢的火花特征与其含有的合金元素有关。一般情况下,镍、硅、钼、钨等元素抑制火花爆裂,而锰、钒铬等元素却可助长火花爆裂。所以对合金钢的鉴别难掌握。
Q+ n! }8 {; o5 y6 Q. ?一般铬钢的火花束白亮,流线稍粗而长,爆裂多为一次花、花型较大,呈大星形,分叉多而细,附有碎花粉,爆裂的火花心较明亮。1 ~& u6 _, @/ j) X' T
镍铬不锈钢的火花束细,发光较暗,爆裂为一次花,五、六根分叉,呈星形,尖端微有爆裂。 r' K C v2 V( l% e
高速钢火花束细长,流线数量少,无火花爆裂,色泽呈暗红色,根部和中部为断续流线,尾花呈弧状。
0 a" x1 h5 U% M! q! d3 Q( V9 B5 F1.3.2 色标鉴别法2 ?, Q& @& ~, w6 E) r ^( C" C; l
生产中为了表明金属材料的牌号、规格等,常做一定的标记,如涂色、打印、挂牌等。金属材料的涂色标志是表示钢号、钢种的,涂在材料一端的端面或端部。具体的涂色方法在有关标准中做了详细规定,现举例如下:
- ?' T0 g* m6 E; K. j' d ]碳素结构钢Q235钢为红色;
+ I8 R, |' G) K, S5 s优质碳素结构钢20钢为棕色加绿色,45钢为白色加棕色;2 m& b' M4 P. v5 T, e. i! f* N
合金结构钢20CrMnTi钢为黄色加黑色,40CrMo钢为绿色加紫色;) I% ^- h( h% {% f' b4 U
铬轴承钢GCr15钢为蓝色;
, E$ R4 e) Y8 q% w高速钢W18Cr4V钢为棕色加蓝色;6 p( d9 U& K! V/ S6 T5 b! c
不锈钢1Cr18Ni9Ti钢为绿色国蓝色;0 X) A$ Y' g( V$ \$ x; A. C* O( i; F8 b
热作模具钢5CrMnMo钢为紫色加白色。4 C2 O2 w9 }9 K8 K4 ^# Y
1.3.3 断口宏观鉴别法! B. B$ H8 H( \' j
材料或零部件因受某些物理、化学或机械作用的影响而导致破断,此时所形成的自然表面称为断口。生产现场根据断口的自然形态判定材料的韧脆性,从而推断材料含碳量的高低。若断口呈纤维状,无金属光泽,,颜色发暗,无结晶颗粒,且断口边缘有明显的塑性变形特征,则表明钢材具有良好的塑性和韧性,含碳量较低。若断口齐平,呈银灰色,且具有明显的金属光泽和结晶颗粒,则表明属脆性材料。而过共析钢或合金经淬火后,断口呈亮灰色,具有绸缎光泽,类似于细瓷器断口特征。常用钢铁材料的断口特点大致如下:
M+ s3 s# x7 w' a) j1 F3 Z低碳钢不易敲断,断口边缘有明显的塑性变形特征,有微量颗粒;
1 }3 P! n5 B, ]中碳钢的断口边缘的塑性变形特征没有低碳钢明显,断口颗粒较细、较多;
; y! e. K2 @% U2 o& E高碳钢的断口边缘无明显塑性变形特征,断口颗粒很细密;% Z5 g3 L, \# G+ K* w2 I
铸铁极易敲断,断口无塑性变形,晶粒粗大,呈暗灰色。
5 }2 E2 {& x4 T9 ~7 j& `- r1.3.4 音色鉴别法; U G! [) R" [' D& T4 \, e
根据钢铁敲击时发出的声音不同,以区别钢和铸铁的方法称为音色鉴别法。
& Y7 _ w- a1 r% R! H) t5 [7 U敲击时,发出比较清脆声音的材料为钢,发出较低沉声音的材料为铸铁。
1 Q. n7 L1 j( E+ }: C+ f4 g+ N5 v为了准确地鉴别材料,在以上几种现场鉴别的基础上,一般还可采用化学分析、金相检验以及硬度试验等手段进行鉴别。 |
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