Содержание углерода в стали является одним из ключевых параметров, определяющих ее механические свойства и сферы применения. Существует несколько способов определения химического состава сталей и сплавов, и одним из наиболее быстрых и простых является искровой метод. Он был разработан американским кузнецом Джоном Фрэнсисом Келлером в 1921 году и впоследствии описан в первой в мире сварочной энциклопедии.
Искровой метод основан на наблюдении за светящимися частицами, которые образуются при контакте наждачного круга с поверхностью различных видов стали. Процесс нагревания вызывает выброс частиц, подверженных воздействию кислорода воздуха, что приводит к различным визуальным эффектам.
При контакте наждачного круга с поверхностью металла вследствие трения происходит его нагревание. Это приводит к выбросу кругом мельчайших частиц. При содержании в стали или сплаве до 0,02% углерода частицы двигаются вдоль расширяющихся прямых линий и становятся более яркими, пока полностью не исчезнут. Это явление предположительно происходит за счет воздействия кислорода воздуха на раскаленные частицы.
Для наблюдения за поведением материала рекомендуется лишь немного касаться наждачного круга испытуемым образцом, а также следить за поведением искр на черном или другом темном фоне.
Низкоуглеродистую сталь с содержанием углерода от 0,02 до 0,25% можно определить по разделению светящихся полос. С понижением содержания углерода уменьшается количество искр и увеличивается пространственное расстояние между ними.
Среднеуглеродистые материалы содержат от 0,3 до 0,65% углерода и характеризуются уникальным разветвлением светящихся линий при контакте с наждачным кругом. Это объясняется наличием повышенного количества углерода, который под воздействием тепла от железных искр образует вспышки, прерывающие первоначально толстые линии.
Сталь, содержащая более 0,65% углерода, отличается обилием частых звездообразных вспышек. Присутствующие в материале железо и углерод легко окисляются кислородом, что создает риск пережога стали. Стоит отметить, что с увеличением количества углерода в составе стали возрастает и частота вспышек, а расстояние между ними значительно сокращается.
Химический состав стали играет решающую роль в её механических и термических свойствах. Искровой метод, описанный в данной статье, предоставляет быструю оценку содержания углерода, но он является приблизительным. В случае прецизионных сплавов, точность определения химического состава критически важна. В лабораториях современных металлургических предприятий состав сталей и сплавов оценивается с использованием спектральных методов анализа для обеспечения высокого качества готовой продукции.
На ПЗПС действует спектральная лаборатория, в которой при помощи современного оборудования и точных методов анализа определяется не только количество углерода, но и содержание других химических элементов в сталях и сплавах. Это позволяет обеспечить высокое качество выпускаемой продукции, и гарантировать точный химический состав выплавляемых прецизионных сплавов. Также лаборатория проводит исследования материалов заказчиков и помогает получить все необходимые сведения об опытных образцах.
