钢材的简易鉴别方法教材1.docx

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钢材的简易鉴别方法教材1

钢材的简易鉴别方法

钢材的简易识别包括钢材材质的简易鉴别和钢成品的尺寸、外形、重量及允许偏差的检验。

钢材材质的简易鉴别，常用的鉴别方法有火花鉴别法、色标鉴别法、断口鉴别法、音响鉴别法和锉痕鉴别法等；不锈钢的简易鉴别，常用的鉴别方法有磁性试验、硝酸点试验、硫酸铜点试验、硫酸试验和盐酸试验等。

钢成品的尺寸、外形、重量及允许偏差的检验，国标中有明确规定，根据国标规定可以进行相关项目的检验。

一、火花鉴别

火花鉴别是将钢铁材料轻轻压在旋转的砂轮上打磨，观察所迸射出的火花形状和颜色，以判断钢铁成分范围的方法。

材料不同，其火花也不同。

可用于现场快递识别材料之用。

但用这种方法一般只能得到主要成分的定性估计，欲知其含量必须具有极其丰富的经验。

（1）火花产生的基本原理钢铁材料在砂轮上研磨时，由于砂轮转速很快，产生高热，使材料研磨出的颗粒达到熔融状态，这些高温、熔融的细颗粒被砂轮的离心作用抛射在空气中发生亮光，其表面层与空气中的氧发生氧化作用，形成一层氧化铁薄膜。

此外，钢中的碳化物（Fe3C）在高温下分解，析出碳原子，反应式为：

                                                        Fe3C---3Fe+C

          碳原子和表面层氧化亚铁产生还原作用，形成一氧化碳，反应式为：

                                                       FeO+C---Fe+CO

        氧化亚铁被还原后，与空气中的氧再起氧化作用，在瞬时氧化还原的循环作用下颗粒的温度越升越高，内部的一氧化碳积聚也越来越多，由于内部膨胀，产生爆裂，就形成火花。

钢铁材料中的碳元素是产生火花的基本元素，而当钢中含有猛、硅、钨、钼、铬等元素时，它们的氧化物将影响火花的统一线条、颜色和形态，由此可以判别钢的化学万分。

（2）火花的特性以火束、流线、芒线分叉、爆花等的形态、颜色加以描述。

其中，火束是指钢铁在研磨时所产生的全部火花，如图1-1所示；流线是指灼热粉末在空气中飞过时光亮线条的运动轨迹，如图1-2所示；芒线是火花爆裂时所射出的线条，含碳量不同时其分叉情况不一，如图1-3所示；爆花是指由芒线及其节点所组成的火花形状，如图1-4所示。

分散在爆花之间的明亮小点，称为花粉；在流线的尾部的爆花，称为尾花，如图1-5所示。

（3）碳素钢火花特征的规律随着含碳量的增加，流线逐渐增多，火束长度逐渐缩短，粗流线变细，芒线逐渐细而短，由一次爆花转向多次爆花，花的数量和花粉逐渐增多。

当C<0.25~0.35之间时，一般常有二次火花；当C>0.35%时，则有逐渐增多的三次火花。

光亮度随着含碳量的升高而增加。

砂轮研磨时，手感觉钢件由软渐渐变硬。

不同碳含量碳素钢的火花特征如表1-1所列。

钢铁中含合金元素量不同，火花特征也不同，有的元素能增强火花，有的则抑制火花。

如表1-2所列。

（4）常见钢材的火花特征

20钢:

流线多、带红色，火束长，芒线稍粗。

发光适中，花量稍多，多根分岔爆裂，呈星形，花角狭小。

45钢:

流线多而稍细，火束短，发光大，爆裂为多根分岔，多量三次花量呈火星形，火花盛开花数约占全体五分之三以上，有很多的小花及花粉发生。

 T7钢:

流线多而细，火束由于含碳量高，其长度渐次缩短而粗，发光渐次减弱，火花稍带红色，爆裂为多根分岔，多量三次花，花形由基本的星形发展为三层迭开，花数增多。

研磨时手的感觉稍硬。

W18Cr4V钢:

火束细长，呈赤橙色，发光极暗，由于钨的影响，几乎无火花爆裂。

膨胀性小，中部和根部为断续流线，尾部呈点形狐尾花。

研磨时材质较硬。

二、色标鉴别

生产中为了表明金属材料的牌号、规格等，通常在材料上做一定的标记，常用的标记方法有涂色、打印、挂牌等。

金属材料的涂色标志用以表示钢种、钢号，涂在材料一端的端面或外侧。

成捆交货的钢应涂在同一端的端面上，盘条则涂在卷的外侧。

具体的涂色方法在有关标准中做了详细的规定，生产中可以根据材料的色标对钢铁材料进行鉴别。

常用钢材色标对应情况

1．普通碳素钢

Q195（1号钢）蓝色　　Q215（2号钢）黄色　　Q235（3号钢）红色　

Q255（4号钢）黑色　　Q275（5号钢）绿色　　6号钢白色＋黑色

7号钢红色＋棕色　　　特类钢加涂铝白色一条

2．优质碳素结构钢

5~15号白色　　　　　　20~25号棕色＋绿色　　　30~40号白色＋蓝色

45~85号白色＋棕色　　15Mn~40Mn白色二条　　45Mn~70Mn绿色三条

3．合金结构钢　

锰钢黄色＋蓝色　　　　　硅锰钢红色＋黑色　　　锰钒钢蓝色＋绿色

钼钢紫色　　　　　　钼铬钢紫色＋绿色　　钼铬锰钢紫色＋白色

硼钢紫色＋蓝色　　　铬钢绿色＋黄色　　　　铬硅钢蓝色＋红色

铬锰钢蓝色＋黑色　　　铬铝钢铝白色　　　　铬钼铝钢黄色＋紫色

铬锰硅钢红色＋紫色　　　铬钒钢绿色＋黑色　　铬锰钛钢黄色＋黑色

铬钨钒钢棕色＋黑色　　　铬硅钼钒钢紫色＋棕色

4．不锈耐酸钢

铬钢铝白色＋黑色　　　　铬钛钢铝白色＋黄色　　铬锰钢铝白色＋绿色

铬钼钢铝白色＋白色　　　铬镍钢铝白色＋红色　铬锰镍钢铝白色＋棕色

铬镍钛钢铝白色＋蓝色　　　　　　　　　铬钼钛钢铝白色＋白色＋黄色

铬钼钒钢铝白色＋紫色　　　　　　　　　铬镍钼钛钢铝白色＋红色＋黄色

铬镍钨钛钢铝白色＋白色＋红色　　　　铬镍铜钛钢铝白色＋蓝色＋白色

铬镍钼铜铌钢铝白色＋黄色＋绿色　　　　铬钨钒铝钢铝白色＋黄色＋红色

铬钼钨钒钢铝白色＋紫色＋黑色

注：

资料来源：

《建筑施工手册》（第四版）

三、断口鉴别

材料或零部件因受某些物理、化学或机械因素的影响而导致破断所形成的自然表面称为断口。

生产现场常根据断口的自然形态来断定材料的韧脆性，亦可据此判定相同热处理状态的材料含碳量的高低。

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；若材料断口齐平、呈银灰色具有明显的金属光泽和结晶颗粒，则表明材料金属脆性断裂。

 断口检查：

直径30mm以下的冷拉退火及热轧退火钢材应进行断口检查。

在钢材一端切一缺口用锤击断或用压力机截取断口试样。

用肉眼检查断面上是否有缩孔、白点、裂纹，过烧等缺陷。

废钢铁断口鉴别法

   把需要鉴别的钢铁材料，先用凿或锯开一个缺口，然后垫空敲断，用肉眼观察断口的方法来鉴别材料。

通过观察断口的形状来判断金属内部结构和材质是一种最简易而又实际可行的方法之一。

   金属的破断及其断面情况比较复杂，此处只简单介绍一下常用材料的断口特征。

   1.灰口铸铁：

在敲击时容易折断，断口呈暗灰色，结晶颗粒粗大。

   2.白口铸铁：

在敲击时灰口铸铁更容易折断，断口呈白亮色，结晶颗粒较灰口铸铁细。

   3.低碳钢：

因为塑料较好，必须先开缺口，敲击时不易折断，断裂后在断口附近有塑性变形现象，断口呈银白色，能清晰看到均匀的结晶颗粒。

   4中碳钢：

在折断时塑性变形现象不如低碳钢那么明显，断口的结晶颗粒比低碳钢细致。

   5高碳钢：

在折断时塑性变形现象不明显，甚至没有变形现象，断口的结晶颗粒很细

四、音响鉴别

生产现场有时也根据钢铁敲击时声音的不同，对其进行初步鉴别。

例如，当原材料钢中混入铸铁材料时，由于铸铁的减振性较好，敲击时声音较低沉，而钢材敲击时则可发出较清脆的声音。

敲击音鉴别法

       该法主要用于鉴别灰铸铁和钢。

灰铸铁被敲击所发出的声音沙哑，无余音；同样形状的钢被敲击时，声音清脆，常有悦耳余音。

这主要是因为灰铸铁中的石墨常呈条状，好似有许多裂纹的钢，敲击当然声音沙哑；同时，这也使它具有优良的吸振性。

五、锉痕法鉴别钢材

这是一种比较粗糙的鉴别方法，与操作者经验关系密切，多用于小作坊对钢材硬度进行初步的判断，主要是针对经过热处理的机械零部件进行检验。

　　　　　　　　　　锉痕鉴别法

该法使用的工具通常是圆锉、三角锉、菱形锉或半圆锉。

鉴别时，用锉的尖端以一定的力度在零部件经过热处理的表面均匀锉过，观察零部件表面的锉痕，如果锉痕深且明显，说明钢材硬度低或未进行热处理，如果锉痕浅或无锉痕，说明钢材硬度高。

有经验的技术人员也可以使用手锤敲击零部件非工作面，根据敲击的深度判断钢材的材质或是否经过热处理。

六、不锈钢简易鉴别

1．磁性试验

磁性试验是区别退火奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢的最简单的方法。

奥氏体不锈钢是非磁性钢，但经大压下冷加工后将具有轻度的磁性；而纯粹的铬钢和低合金钢都是强磁性钢。

按组织形态，不锈钢大致分为4种，即奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和双相不锈钢。

这4种不锈钢中，只有奥氏体不锈钢无磁性，其余三种不锈钢均有磁性。

反过来，只要确定一种材料是铁基金属（不是有色金属），表面银白光亮，且无磁性，则必为奥氏体不锈钢。

2．硝酸点试验

不锈钢的一个显著特点是对浓硝酸和稀硝酸具有固有的耐蚀性。

这种性能使其能很容易地从大多数其他金属或合金中加以区分。

但高碳型420和440钢在进行硝酸点试验时则稍受腐蚀，有色金属遇到浓硝酸时立即会被腐蚀。

而稀硝酸对碳钢具有强烈的腐蚀性。

3．硫酸铜点试验

硫酸铜点试验是快速区分普通碳素钢和所有类型的不锈钢的最简便方法。

所使用的硫酸铜溶液的浓度为5~10%。

在进行点试验前，试验区应彻底清除油脂或各种杂质，并用软磨布磨光一个小区域，然后再用滴瓶向清理后的区域滴注硫酸铜溶液。

普通碳素钢或铁在几秒钟内就会形成一层表面金属铜，而不锈钢的表面则不产生铜沉淀或显示铜的颜色。

4．硫酸试验

硫酸浸没试验能把302和304与316和317区分开来。

试样的切边应经过细磨，然后在体积浓度为20~30%、温度为60~66℃的硝酸（比重为1.42）中清洗和钝化半小时。

硫酸试验溶液的体积浓度为10%，加热到71℃当.302和304钢浸入这种热溶液中时，被迅速腐蚀并产生大量气泡，试样在几分钟内变黑；而316和317钢的试样则不受腐蚀或反应很慢（不产生气泡），试样在10~15分钟内不变色。

如果采用同时试验具有已知成分的试样来进行近似比较的话，可使试验更为准确。

5、盐酸试验

盐酸试验可用来把低铬型403、410、416和420钢与含铬量较高的430、431、440和416钢区分开。

把相等重量的试样钻屑溶入体积浓度为50%的盐酸溶液，比较溶液的色彩强度，含铬量较高的钢的绿色较深。

在每个试管内分别放入试样的几克钻屑，然后向每个试管注入数量相等的体积浓度为40~50%的盐酸溶液；3分钟后，溶液变化情况如下表所示。

钢种

反应

溶液颜色

302

相当快

浅绿蓝色

303（Se）

发出大蒜味

淡琥珀色

410

强

与302钢相标比，绿色较深

416

很快，发出与臭鸡蛋味类似的气味

深浊绿色

301、304、310、316和347,钢与酸溶液的反应与302钢类似，缓慢地显示浅绿蓝色。

七、钢铁产品尺寸、重量及允差技术标准

1、牌号、分类

　GB/T 221-2000　钢铁产品牌号表示方法

　GB/T 8706 2006　钢丝绳术语、标记和分类

　GB/T 13304-1991 钢分类

　GB/T 15574-1995 钢产品分类

　GB/T 15575-1995 钢产品标记代号

　GB/T 17616-1998 钢铁及合金牌号统一数字代号体系

　GB/T 20878-2007　不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分

2、尺寸、重量及允许偏差

　GB/T 342-1997 冷拉圆钢丝、方钢丝、六角钢丝尺寸、外形、重量及允许偏差

　GB/T 702-2004　热轧圆钢和方钢尺寸、外形、重量及允许偏差

　GB/T 704-1988　热轧扁钢尺寸、外形、重量及允许偏差

　GB/T 705-1989　热轧六角钢和八角钢尺寸、外形、重量及允许偏差

　GB/T 706-1988　热轧工字钢尺寸、外形、重量及允许偏差

　GB/T 707 1988　热轧槽钢尺寸、外形、重量及允许偏差

　GB/T 708-2006　冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差

　GB/T 709-2006 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差

　GB/T 905-1994 冷拉圆钢、方钢、六角钢尺寸、外形、重量及允许偏差

　GB/T 9787-1988热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差

　GB/T 9788-1988 热轧不等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差

　GB/T 9946-1988　热轧L型钢尺寸、外形、重量及允许偏差

　GB/T 14981-2004　热轧盘条尺寸、外形、重量及允许偏差

GB/T 17395-2008无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差

20067328-T-605焊接钢管尺寸、外形、重量及允许偏差

GB/T 21835-2008　焊接钢管尺寸及单位长度重量

GB/T 3091-2001　低压流体输送用焊接钢管

注：

资料来源：

《钢铁产品分类牌号技术条件包装尺寸及允许偏差标准汇编》（第4版）　

考试题

1、简述一般钢材和不锈钢材质的常用的鉴别方法分别有哪几类？

2、简述20钢、45钢和T7钢火花鉴别的火花特征。

3、简述采用音响简易鉴别法鉴别铸铁和钢的现象特征。

4、简述如何采用磁性试验法区别不锈钢？