用金相显微技术鉴别一次短路熔痕和二次短路熔痕

1、用金相显微技术鉴别一次短路熔痕和二次短路熔痕摘 要：当已经判明了火灾现场中的导线熔痕是短路造成的，鉴别熔痕是一次短路熔痕还是二次 短路熔痕，可以为分析火灾原因提供准确的依据，单靠以往经验的外观鉴定，有时很难区分二者。本 文将利用金相显微技术,来鉴别铜导线的一次短路熔痕和二次短路熔痕。关键字：短路；金相显微技术1概述在电气火灾调查中，短路熔痕的鉴别是非常重要的。但短路可以是在火灾之前发生（一次短路）, 也可以在火灾之后发生（二次短路），如何来判定熔痕是一次短路熔痕，还是二次短路熔痕对分析火 灾的原因至关重要。2检验过程2. 1案情简介某市一鞋材有限公司厂房发生火灾，烧毁厂房内各种材料、机器设备等

2、，损失上千万，并造成一 人死亡。经公安消防人员在火灾过后对火灾现场进行勘查，在起火点附近，提取了两组相关的导线熔 痕，要求对熔痕进行鉴定分析，判定熔痕是一次短路熔痕还是二次短路熔痕。2. 2熔痕的外观检验1#导线熔痕，为两根单股铜导线端部的熔痕，其中一根导线端部熔痕呈熔珠状，熔珠是线径的1.5倍左右，熔珠表面光滑，没有光泽，熔珠与相连导线的界限明显（见图片1- 1）。2#导线熔痕，为两 根多股铜导线端部的熔痕，熔痕表面较为光滑，有肉眼可见的空洞，无光泽，熔痕与相连导线的界 限较为明显，其多股细铜线之间没有出现互相粘结的现象（见图片2-1）。2. 3熔痕的金相检验2. 3. 1金相样品制备将两组

3、样品上的熔痕，与相连导线，沿着横截面和纵截面（若样品只有单粒熔珠，且与导线相连，则 只要沿着纵截面）分别用镶嵌机进行镶嵌，然后按粗磨、细磨、抛光、浸蚀、吹干的顺序制备成金相 样品，以备观察。2. 3. 2金相磨面内部空洞及其特征1#导线熔珠金相磨面被少许空洞分割，空洞呈有规则的圆形或椭圆形（见图片1- 2）; 2#导线熔痕金 相磨面被许多不规则的肉眼可见的空洞分割，空洞大小不一（见图片2- 2）。在金相样品制备的粗磨 步骤时，在体视镜下可以观察到：1#样品空洞内表面呈暗红色，光泽度较差，平滑有微量碳迹；2# 样品空洞内表面呈鲜红色（红宝石色），光泽度强，有较多粗糙平行的碳迹。图片1- 1 1#

4、导线熔珠外观图片图片1- 1 1#导线熔珠外观图片2- 1 2#导线熔痕外观图片1- 2 1#导线熔珠内部空洞100X图片2- 2 2#导线熔痕内部空洞50X3. 3金相显微组织形态特征1#导线熔珠金相组织以细小紧密的胞状晶和柱状晶为主，排列较规则整齐，晶粒大小约1030Lm （见图片1- 3） ; 2#导线熔痕金相组织出现粗大的柱状晶（见图片2- 3）。在偏光条件下观察时,1#导线 熔珠的空洞周围的（Cu + Cu2O ）共晶体较少；而2#导线熔痕空洞周围的共晶体又多又明显 2. 3. 4熔痕与导线过渡区形态特征1#导线熔珠的金相磨面中，熔痕与导线的过渡区界限明显，熔痕一边是细小晶粒，而另一

5、边是导 线原始组织形态（如图片1- 4所示）；而2#导线熔痕的金相磨面中，熔痕与导线的过渡区界限没有明 显界限，相连导线的晶粒粗大，与熔痕的粗大柱状晶晶粒互相包容、穿插（见图片2- 4）。图片1- 4 1#导线熔珠与导线过渡区50X图片2- 4 2#导线熔痕与导线过渡区50X3结果分析与讨论铜导线是采用99. 9%以上的纯铜经过冷拔得到的，熔点在1083e左右，导线在正常的工作状态 下其本身温度在70e以下。当铜导线发生短路时，在瞬间，短路点温度高达2000e以上，可以瞬间使 铜导线熔化从而形成熔痕或熔珠。由于这种高温瞬间即逝，因而可以形成一方是熔痕，另一方却是完 好的导线。从外观上看，一次短

6、路熔痕与相连导线看不出有熔化的过渡区，二次短路熔痕与相连导线 有时有微小的熔化过渡区，但这种微小的温度变化从外观上较难分辨，必须借助进一步的金相显微 技术对其内部结构进行观察分析。一次短路熔痕由于是自身原因引起的短路，在熔痕形成后，受周围 环境影响，冷却速度快，迅速在熔化的液滴内形核，在晶粒还没长大时，已经凝固，同时金属在熔化 时所吸收的氧还没来得及与金属充分反应和溢出，就被截留在内部组织中，但由于燃烧产物相对较 少,截留的气孔比较少也比较有规则，多呈圆形或椭圆形。所以，一次短路熔珠的金相组织除细小紧 密排列的胞状晶或柱状晶外，内部有少量空洞存在，熔痕与导线的过渡区界限明显。二次短路熔痕， 由于在短路之前，已经有火焰的存在，环境温度相对较高，熔化的液滴冷却速度慢，凝固过程长， 晶粒在形核后，不断长大，且在火灾环境中存在大量灰尘、杂质和各种燃烧产物，被截留在液滴中的 气孔多而杂，在长时间的高温条件下，氧与金属也会发生充分反应，因此，二次短路熔痕的金相组 织出现粗大的柱状晶，以及很多不规则的空洞，空洞周围的（Cu + Cu2O ）共晶体比较多，熔痕与导 线的过渡区界限也不明显。4结论通过以上分析可以得出结论：1#导线上的熔痕（珠）为一次短路熔痕（珠）；2得线上的熔痕为二 次短路熔痕。判定导