氮勢控制

氮勢控制，在滲氮過程中，為使工件表層氮濃度及滲層中的氮含量分布達到所規定的要求，通過測定爐的氣氛並傳遞到控制儀表，反饋調節供氣成分來改變爐氣氮勢的過程。

基本介紹

• 中文名：氮勢控制
• 外文名：nitrogen potential
• 別名：熱處理滲氮控制
• 影響因素：化學成分，加熱溫度
• 作 用：提高零件的表面硬度及疲勞強度
• 應 用：熱處理工藝

簡介

熱處理滲氮能顯著提高零件的表面硬度、耐磨耐腐及疲勞強度。滲氮質量的好壞，很大程度取決於表面氮濃度。所以，提高滲氮零件的質量和使用周期，須深入了解氮勢控制的原理，並對氣體滲氮中的爐氣氮勢進行精確控制。

基本原理

鋼的滲氮反應式可寫成

NH₃=3/2H₂+[N] (1)

當式（1）達到平衡時

滲氮爐氣公式

式中：P_NH3是爐氣中的氨分壓；P_H2是爐氣中的氫分壓；a_N是氣相平衡的鋼表面的氮活度。

上式給出了爐氣氮熱與鋼件表面氮活度之間的關係。可看出，爐氣氮勢值的大小隻取決於爐氣的組成；溫度恆定時，K_P1為常數，這時在平衡狀態下的氮勢r與鋼表面的氮活度成正比。

氮化工藝中滲氮控制

氮化處理在工業上套用日趨廣泛，具體根據工件的要求進行控制處理，過高的氮勢對合金鋼，只影響化合物的氮濃度（脆性）和厚度，並不明顯影響其擴散層的硬度值。對碳素鋼，氨分解率對化合物層的硬度和厚度明顯影響，是軟氮化工藝中控制的重點之一。

不同溫度下感測器輸出電勢、氨氣流量與氨分解率的關係

系統組成

依據現有的技術條件，常採用測定並控制氨分解率的方法來實現爐氣氮勢的控制。因氨分解率在溫度恆定、爐況一定時取決於通入爐內的氨氣流量。故採用武漢華敏自帶流量遠傳變送的流量計，排除掉除氨之外其他的氣體所占的比例，僅計算由氨分解生成的氫含量，準確計算爐內實際氮勢值，在實際操作上是可行的。

計算機藉助於氣氛計算模型，根據設定的K_N值及利用H₂氣體和其他氣體熱導率差異很大的特性對被測氣氛中的氫含量進行測量的武漢華敏一體式氫探頭，保證完整測量和記錄滲碳氣氛中的氫含量。與傳統的尾氣分析測量相比，氫探頭直接測量爐內氣氛，氣體成分不會被曲解，減少誤差。