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四方光電（武漢）儀器有限公司 2025-07-28 點(diǎn)擊587次
在熱處理工藝中，氣體滲氮是提升零件表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度的關(guān)鍵工藝。但你知道嗎？滲氮質(zhì)量的好壞，很大程度上取決于一個(gè)神秘參數(shù)——氮?jiǎng)荩↘n）。它如同烹飪中的“火候”，直接決定了滲氮層的性能。今天，我們就來揭開氮?jiǎng)轀y(cè)定的技術(shù)面紗。
一、什么是氮?jiǎng)?？滲氮過程的 "隱形指揮官"
國(guó)標(biāo) GB/T 18177—2008《鋼件的氣體滲氮》對(duì)氨+裂解氨和氨+氮混合氣體的氮?jiǎng)菖c測(cè)量值之間的關(guān)系給出了明確的定義:
? Kn=PNH3/PH23/2,
? PNH3：爐氣中氨氣（NH3）的分壓
? PH2：爐氣中氫氣（H2）的分壓
簡(jiǎn)單來說，氮?jiǎng)菔呛饬繚B氮?dú)夥?"滲氮能力" 的核心指標(biāo)，就像鹽水的咸度由鹽含量決定，滲氮?dú)夥盏?"氮濃度" 就由氮?jiǎng)輥肀碚鳌n值越高：表面氮濃度越高，易形成硬而脆的化合物層（白亮層）；Kn值過低：滲層淺、硬度不足。
二、傳統(tǒng)氮?jiǎng)轀y(cè)定方法：各有局限
（1）氣泡瓶法（氨分解率法）
原理：這種方法用一個(gè)簡(jiǎn)單的 "氣泡瓶" 實(shí)現(xiàn)：將爐氣通入水瓶，氨氣因易溶于水，水面上升的體積就是氨氣含量，從而算出氨分解率（未分解的氨越少，氨分解率越高）。
（V—氨分解率）
優(yōu)點(diǎn)：成本極低，操作像 "化學(xué)實(shí)驗(yàn)課" 一樣簡(jiǎn)單，曾是工廠的 "標(biāo)配"。
缺點(diǎn)：軟氮化時(shí)CO2、H2O會(huì)溶解干擾測(cè)量；人工操作誤差大，無法實(shí)時(shí)控制；僅適用于純氨或者氨分解氣氣氛。
（2）氫探頭法
原理：氫是氨分解的產(chǎn)物，通過測(cè)量氫氣含量能間接算出氮?jiǎng)荩湓蕉?，氨分解越徹底，氮?jiǎng)菰降停?。熱?dǎo)式分析儀利用氫氣導(dǎo)熱性強(qiáng)的特點(diǎn)，通過熱量變化反推氫含量。
（PH2—爐氣中氫分壓）
優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在線控制；技術(shù)成熟度高，具有較高的精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
缺點(diǎn)：使用壽命短；依賴氣體比例恒定（實(shí)際生產(chǎn)中難以保證）；需預(yù)設(shè)水煤氣反應(yīng)率，計(jì)算存在偏差；氣體雜質(zhì)（水汽、油污）會(huì)污染傳感器。
（3）總結(jié)
方法 | 適用場(chǎng)景 | 主要缺陷 |
氣泡瓶 | 純氨滲氮 | 精度低、無法自動(dòng)控制 |
氫探頭 | 恒定比例氣氛 | 抗干擾差、計(jì)算模型受限 |
三、激光技術(shù)：氮?jiǎng)轀y(cè)定的 "精準(zhǔn)革命"
傳統(tǒng)方法的痛點(diǎn)，倒逼出了技術(shù)革新。近年來，激光氮?jiǎng)轀y(cè)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，讓氮?jiǎng)轀y(cè)定進(jìn)入了 "精準(zhǔn)時(shí)代"，而它的核心武器是TDLAS 技術(shù)（可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)）。
TDLAS 技術(shù)就像 "激光偵探"，發(fā)射精準(zhǔn)調(diào)諧到氨氣（NH?）吸收波長(zhǎng)的激光，穿過爐氣后，通過光強(qiáng)變化直接算出氨氣含量；再搭配測(cè)量氫氣的熱導(dǎo)傳感器，就能實(shí)時(shí)算出氮?jiǎng)荨?/span>
激光技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：
抗干擾：激光波長(zhǎng)掃描范圍僅覆蓋被測(cè)氣體（NH3）的吸收光譜，避免CO2、水汽等其它氣體的干擾、"誤判" 問題。
免接觸：激光不與爐氣直接接觸，面對(duì)高溫、強(qiáng)腐蝕性的爐內(nèi)環(huán)境也 "面不改色"，壽命遠(yuǎn)超傳統(tǒng)傳感器。
真實(shí)時(shí)：無需復(fù)雜預(yù)處理，數(shù)據(jù)秒級(jí)更新，即使?fàn)t內(nèi)氣體比例突然變化（如中途調(diào)整氮?dú)狻⒍趸剂髁浚?，也能精?zhǔn)捕捉氮?jiǎng)葑兓?/span>
結(jié)束語(yǔ)
氮?jiǎng)轀y(cè)定從“經(jīng)驗(yàn)估算”到“精準(zhǔn)感知”的跨越，背后是材料科學(xué)與傳感技術(shù)的深度融合。正如一位工程師所言：“控制好氮?jiǎng)?，就握住了滲氮質(zhì)量的命門?！?/span>
掌握這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，將為高端零部件制造提供核心競(jìng)爭(zhēng)力。如果您想深入了解氮?jiǎng)菘刂平鉀Q方案，歡迎隨時(shí)與我們交流！