W zakładach
produkcyjnych możliwe jest pomieszanie materiałów. Może ono nastąpić
nawet przy najsprawniej działającej organizacji wewnętrznej, starannym
i sumiennym znakowaniu materiałów i wzorowej gospodarce
w składach materiałów wyjściowych i półfabrykatów. W
warunkach
przemysłowych próba iskrowa jest szybką i wystarczająco dokładną metodą
sprawdzania i kontroli międzyoperacyjnej materiału. Próba polega na
zjawisku zróżnicowanego iskrzenia szlifowanej stali, zależnie od jej
gatunku, tj. składu chemicznego. Iskrzenie jest efektem
odrywania się drobnych rozgrzanych cząsteczek od materiału
szlifowanego.
Po rozżarzeniu cząsteczki ulegają spaleniu, w czym biorą udział
wszystkie składniki stali, w pierwszym rzędzie węgiel, a następnie
dodatki stopowe, które albo potęgują zjawiska iskrzenia, jak np. krzem,
albo powodują charakterystyczne zabarwienie iskier, jak np. wolfram,
lub wreszcie tłumią iskrzenie, jak np. chrom.
Skład chemiczny stali ma zasadniczy wpływ na kształt, barwę, natężenie,
jasność i intensywność iskrzenia, przy czym w próbie iskrowej decydują
fragmenty iskier, kształt promieni oraz wygląd rozprysków.
Przy opisie charakterystycznych cech i form iskrzenia należy
uwzględnić, że promienie występujące podczas iskrzenia (rysunek 1) mogą
być ciągłe
a, przerywane
b lub
rozgałęzione
c, przy czym rozpryski występują w
różnych miejscach promieni.
Rozpryski na końcu i w środku promienia mogą mieć różne kształty
(rysunek 2), jak kolce, gałązki, krople i maczugi.
Rysunek 1: Podstawowe rodzaje iskier:
a) z promieniem ciągłym
b) przerywanym
c) rozgałęzionym
Rysunek 2: Rodzaje rozprysków:
a) włócznie
b) kolce
c) kępki
d) gałązki
e) krople
f) maczugi
Poza kształtem iskier należy zwrócić uwagę na ich jasność oraz barwę.
Barwa może być białożółta, pomarańczowa, jasnoczerwona, czerwona,
wiśniowa; jednakowa na całej długości promienia lub zmienna;
ciemniejsza na początku, jaśniejsza na końcu promienia.
Pewne zjawiska zachodzące podczas iskrzenia nie są zależne od składu
chemicznego stali, lecz od warunków przeprowadzania próby. Na przykład
długość snopu iskier zależy w pierwszym rzędzie od prędkości obwodowej
tarczy i docisku próbki. Poprzednie procesy obróbkowe badanej stali
mają również duży wpływ na wielkość i gęstość snopu iskier —
stal hartowana łatwiej iskrzy aniżeli stal wyżarzona.
Wpływ pierwiastków chemicznych, zawartych w stali, na wygląd iskier
przedstawia się następująco:
- Węgiel (C) jest
głównym składnikiem powodującym rozpryski, gdyż spalając się na
dwutlenek węgla rozsadza oderwaną cząsteczkę, dając charakterystyczne
efekty świetlne. Im więcej jest węgla, tym liczniejsze są iskry.
Dlatego wzrastająca zawartość węgla do 0,8% powoduje coraz bogatsze
zjawisko iskrzenia: rozpryski, począwszy od włóczni, przechodzą
w kolce, a nawet w gałązki. Początkowo promienie są cienkie,
czerwone; przy wzrastającej zawartości węgla stają się coraz grubsze,
żółtawe i biało-żÓłte. Przy zawartości węgla powyżej 0,8 % iskrzenie
jest uboższe na skutek występowania węgla związanego w ziarnach
cementytu, który z trudnością ulega spaleniu. Przy takiej zawartości
węgla analiza iskrowa jest utrudniona.
- Pierwiastki węglikotwórcze,
występując w dużej ilości, znacznie zmniejszają, a nawet zupełnie
tłumią rozpryski; otrzymuje się wówczas spokojny, zupełnie gładki snop
iskier (np. przy szlifowaniu stali szybkotnących kwasoodpornych itp.).
- Wolfram (W) daje
charakterystyczne, przerywane promienie o barwie
ciemnoczerwonej, a rozpryski nieliczne, ale bardzo wyraźnie kroplowate.
Przy średnich zawartościach wolframu występuje zakończenie promieni w
kształcie oryginalnego szerokiego ostrza włóczni. W stalach
wolframowych o zawartościach węgla powyżej 0,8 % występują
charakterystyczne rozpryski igiełkowe z końcówkami w formie maczug.
- Chrom (Cr) w
większych ilościach powoduje bardzo znaczne tłumienie iskrzenia, krótki
i mało efektowny snop. Przy małych zawartościach Cr (poniżej 1%) próba
iskrowa jest mało dokładna.
- Nikiel (Ni) jest
bardzo trudny do rozpoznania. Jego obecności towarzyszy wprawdzie pewne
zgrubienie biało świecące na przedłużonym ostrzu promienia, jednak
uchwycenie tego zjawiska jest nadzwyczaj trudne i sprawia nawet
doświadczonemu rzemieślnikowi znaczne trudności.
- Molibden (Mo) jest
stosunkowo łatwo rozpoznawalny, począwszy bowiem od 0,1 % zawartości
powoduje charakterystyczne oderwanie końca włóczni.
- Mangan (Mn) daje
zakończenie kolców rozprysku w postaci wachlarzyka.
- Krzem (Si) w stalach
węglowych powoduje intensywne iskrzenie o jasnej barwie; w stalach
krzemowych (o zawartości Si powyżej 1 %) występują jasne klinowe
zgrubienia, kończące się rozpryskiem.
Usiłowanie pamięciowego opanowania zjawiska iskrzenia jest zbyteczne,
gdyż próbę iskrową przeprowadza się w zasadzie przez porównanie
iskrzenia próbki badanej z próbką wzorcową o znanym składzie
chemicznym. Wzorce dobierane są tak długo, aż otrzyma się iskry
identyczne z tymi, które towarzyszą szlifowaniu badanej stali. Próbę
iskrzenia badanej stali i wzorca można wykonywać równocześnie na jednej
ściernicy (lepsze warunki porównania) lub na zmianę. Ściernica nie może
być zanieczyszczona innymi materiałami, a materiały próbki i
wzorca nie mogą być powierzchniowo obrobione cieplnochemicznie. Dlatego
iskrzenia należy przeprowadzać możliwie na całym przekroju,
a zarówno próbki, jak i wzorce powinny być w stanie
wyżarzonym.