スパークテスト完全ガイド：鉄系材料の分類・識別手法

スパークテストとは？

スパークテストは、鉄系材料の一般的な分類を決定する方法です。通常、金属片（多くの場合スクラップ）を研削砥石に当て、放出される火花を観察します。

これらの火花をチャートや既知のテストサンプルの火花と比較して分類を決定します。また、火花が同一か異なるかを観察することで、鉄系材料を分類し、相互の違いを確認することもできます。

スパークテストが用いられるのは、迅速、簡単、低コストだからです。さらにテストサンプルの準備が一切不要なため、スクラップ片をそのまま使用できます。主な欠点は材料を確実に特定できない点で、確実な特定が必要なら化学分析が必要です。火花比較法はテスト対象材料をわずかに損傷させます。

スパークテストは工具室、機械工場、熱処理工場、鋳造所で最も頻繁に使用されます。

スパークテストの実施方法

通常は卓上グラインダーを使用して火花を発生させますが、これが不便な場合は携帯用グラインダーを使用します。いずれの場合も、研削砥石は十分な周速度、最低23m/s（4,500表面フィート/分(sfpm)）が必要ですが、38〜58m/s（7,500〜11,500sfpm）の間であるべきです。

砥石は粗目で硬質であるべきで、酸化アルミニウムやカーボランダムがよく用いられます。テストエリアは観察者の目に直接強い光が入らない場所にすべきです。また、研削砥石と周囲は暗くして火花を明確に観察できるようにします。テストサンプルを軽く砥石に当てて火花を発生させます。

重要な火花特性は、色、量、火花の性質（形状）、長さです。長さは砥石への押し付け圧力に依存するため、圧力がサンプル間で完全に同一でない場合、比較ツールとして信頼性が低くなります。また、砥石は金属付着を除去するため頻繁にドレッシング（修正）する必要があります。

圧縮空気法

火花を発生させるもう一つの一般的でない方法は、サンプルを赤熱まで加熱し、圧縮空気をサンプルに吹き付ける方法です。圧縮空気が十分な酸素を供給し、サンプルを着火させて火花を放出させます。

この方法はグラインダー使用より精度が高いです。同じサンプルなら常に同じ長さの火花を出すためです。圧縮空気は本質的に毎回同じ「圧力」をかけるため、火花長の観察が比較特性としてはるかに信頼性が高くなります。

自動スパークテスト

自動スパークテストは、作業者の技能と経験への依存を排除し、信頼性を向上させるために開発されました。

システムは分光法、スペクトロメトリーなどを用いて火花パターンを「観察」します。このシステムでは、火花を放出する2材料の差異を判別できることがわかっています。

材料別火花特性

• 錬鉄（rought iron）： 火花が直線的に流れ出す。火花の尻尾が先端付近で広がり、葉のような形状。
• 低炭素鋼（マイルドスチール）： 錬鉄に似るが、微小なフォーク（分岐）があり、長さのばらつきが大きい。火花色は白色。
• 中炭素鋼： 低炭素鋼よりフォークが多く、砥石近くに多くの多様な火花長分布。
• 高炭素鋼： 砥石付近からブッシュ状（多フォーク）の火花パターン。中炭素鋼ほど明るくない。
• マンガン鋼： 中程度の長さで、終了前に2回フォークする火花。
• 高速度鋼（ハイス）： 微かな赤色火花が先端で発生。
• 300系ステンレス鋼： 炭素鋼ほど密度が高くなく、フォークせず、橙色から藁色。
• 310系ステンレス鋼： 300系より非常に短く細い。赤色から橙色、フォークなし。
• 400系ステンレス鋼： 300系に似るがわずかに長く、火花先端にフォークあり。
• 鋳鉄： 砥石付近から始まる非常に短い火花。
• ニッケル/コバルト基耐熱合金： 細く非常に短い、暗赤色、フォークなし。
• 超硬合金（セメント炭化物）： 3インチ（約7.6cm）未満の火花、暗赤色、フォークなし。
• チタン： 非鉄金属だが大量の火花を出す。非常に鮮やかな盲目的に白い色で、鉄系金属と容易に区別可能。