软氮化的氮势如何测量

一定温度下，与炉气相平衡固相中的了購氮活度正比于P_NH3/P_H23/2，我们把比值P_NH3/P_H23/2定义为氮势即KN。它反映了在一定温度下渗氮零件的嗎表面(miàn)与气氛的界面(miàn)上，活性氮原子的浓度和气氛中的氨做在分压成(chéng)正比，而和氢分压的3/2次方成(chéng)反比。故姐輛在生产中將(jiāng)氮势作为含還們有NH3气体的渗氮能(néng)力的度量。

對(duì)于纯氨气氛，由氮势的计算公日美式KN=(1-V)/(3/4V)3/2=(1-4/3P_H2)/P_H23/2可知无论是用气泡瓶测量分解率或氢探头测的請量氢含量均可以很方便地准确计算氮势。

對(duì)于软氮化气氛，近十几年先後(hòu)發(fā)展了许多厭劇方法，常见软氮化气氛类型如下：

1、吸热型气体+NH3

2、放热型气体+NH3

3、直接滴醇+NH3

4、CO2+NH3

5、CO+NH3

由于软氮化气氛中渗碳气氛的多樣(yà那能ng)性，导致對(duì)软氮我公化的氮势而言，目前只有通用公式KN通可=P_NH3/P_H23/2可参考，并无其它计算公式可借鉴。這(zhè)就(jiù)导致在软氮化生产短視過(guò)程中經(jīng)常有如下做法：

一、 只控制分解率来控制氮化過(guò)程：音木

這(zhè)種(zhǒng)做法存在兩(liǎng)个方面(miàn)的问题視熱：，對(duì)软氮化，认为控制分解率即控制残余氨含量，即达到(dào)控好劇制氮势的目的。這(zhè)是绝大多数人都(dōu)存在的误区，以C長空O2+NH3的软氮化为例，經(jīng)反应气氛中主要下說由NH3、H2、N2、CO2、不理CO和H2O等组成(chéng)。這(就姐zhè)時(shí)用气泡瓶测的分解率=100%-(P_NH3+P_CO2+P_H2O），即對(duì)软氮化而言，老黃溶于水的并非只有NH3，還(hái)包含CO2（溶于氨水）和H2O等。影國這(zhè)時(shí)用气泡瓶测出的司友分解率并不能(néng)推出残余氨含量，并且CO2的加入比例越麗影大，兩(liǎng)者的测量误差越大。第二，對(duì)软氮樹鐘化依旧思维定势地认为分解率越高，氮势越低。以CO2+門綠N2+NH3的氮基气氛软氮化为什志例，由于N2的加入用气泡瓶测量分解率時(s車大hí)，分解率是提高的，故认为N2的加入會新書(huì)降低氮势。但由KN=P_NH3/P_H23/2的计算公式可知，一定量的N2加入实际會(huì)提高樹但气氛的氮势。

二、用氢探头测量的氢含量间接换算氮势：

由于软氮化同時(shí)存在渗氮和渗碳兩(liǎng)種(zhǒng)气氛，唱都炉内將(jiāng)發(fā)生复杂的反应過但鄉(guò)程。故为了便于计算氮势，常见的做法一般森女有以下几種(zhǒng)：直接按照硬氮化的计算公式算氮势；討看当渗碳气氛当作定量不反应处理；對(duì)于從暗渗碳反应會(huì)预先假设一定的反应率，导出软氮化的近似计算公式。由于以上門制三種(zhǒng)方法都(dōu)是做近似处理，故计算的氮势均与实金哥际氮势有偏差。

三、同時(shí)用气泡瓶测量的氨含量和氢探头测量的氢含量的结果计算氮势：

同時(shí)用氨分压和氢分压的结果来实现软氮化氮為到势的测量，這(zhè)在理论上是沒(méi)有问题計科的，而且也是GB/T 18177-2008《钢件的气体渗氮》中外錢明确要求必须這(zhè)樣(yàng)做的。但错就(jiù)错在在软氮化嗎裡气氛中依旧认为可以用气泡瓶测量氨分压，這(zhè)種(zhǒ謝章ng)错误的认知已在条有了明确的阐述章麗。

以上问题产生的根源是：由于NH3的强腐蚀性，目前市场上找不到(dào)科志一款可以在线、稳定地测量氨含量的传感器，从而友還使得软氮化的氮势测量变得困难。

由武汉华敏研制的激光氮势传感器，使用TDLAS激光分析技术和高精度MEMS热导吃體传感器，同時(shí)對(duì)尾气明業中氨含量和氢含量進(jìn)行精确的测量，从而计算作錢炉内的实時(shí)氮势。 

TDLAS激光氨分析技术可以使發(fā)出的激光波長(cháng)被(bè工哥i)调制精准到(dào)特定气体（NH3）的弟好吸收线，能(néng)确保所發(fā)的单色激光只被(bèi)特定气視商体有选择地吸收而其它气体无吸收，所以测量過(guò)程中沒(méi)拍到有其它气体交叉干扰。并且被(bèi)测气体不与传感器接触，故能月聽(néng)适应高温、强腐蚀性和高流速的被(bèi)测气体环境。由說什于激光光谱的宽度远小于气体吸收谱线的展宽，使得测量更有针對(duì)性，故测歌間量精度更高。

高精度MEMS热导传感器是近年来迅猛發(fā)展的一種(zh黑北ǒng)微观结构热导池传感器，实现了微电子師森与精密机械结本的一体化，具有测量精度高樂還、灵敏度高、漂移小等优点，可精一鐵确测量气氛的热导率，从而精确计算氢含量。

激光氮势传感器除了使软氮化的氮势测量变得更精确以外，對(duì)软資睡氮化工艺的拓展是其大的核心优势所在。以輛術CO2+N2+NH3的氮基气氛软氮化为例，由于软氮冷西化氮势计算的局限性，导致氮基软氮化气氛工艺只能(nén如秒g)全程以恒定的比例通入工艺气体，才能(néng)東技尽量减少氮势的计算误差。這(zhè)不仅對(duì)质量流量计的著遠精度提出了极高的要求，而且對(duì)软友吧氮化的工艺也是极大的限制。激光氮势传這說感器的使用，使得软氮化過(guò)程各工艺气体流量任意做出改少什变而并不影响氮势的测量，使得软氮化工艺服自的灵活性大大地提升。

激光氮势传感器使得软氮化氮势测量变得可以实现，是气体氮化领域的一次什現革新应用。并且不受软氮化气氛種(zhǒng)类的影响，适黃愛用范围极广，而且也无需考虑软氮化過(gu森拍ò)程中的复杂化學(xué)反应過(guò議森)程，是一款真正可实现氮势直接测量的传感器裡和。