CN2601258Y

CN2601258Y - 一种可控气体渗氮设备

Info

Publication number: CN2601258Y
Application number: CN 03228421
Authority: CN
Inventors: 凌国平
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-01-28
Anticipated expiration: 2013-01-23

Abstract

本实用新型公开了一种可控气体渗氮设备，包括氨气供给系统分别接渗氮炉和经电动阀、电动调节器接检测电路中的微机，渗氮炉分别与U型管、氨分解率自动测定仪、热电偶接检测电路中的微机。采用将氨分解率自动测定仪的水位转变为电信号，通过微机对电信号进行测定、记录，并将该信号与设定值进入对比，从而实现对氮分解率(氮势)的控制。

Description

一种可控气体渗氮设备

技术领域

本实用新型涉及气体渗氮处理中使用的装置，是一种可控气体渗氮设备。

背景技术

目前氮势测定采用的方法有以下几种：1)通过测定炉内氢气的含量来确定氮势，如热导式H2分析法，最近德国发明了利用HydroNit探头(又称氢探头)直接测量炉内氢分压，这两种方法所用仪器的价格昂贵。2)通过测定炉内氧含量来确定氮势，如用氧探头法，该方法尚处于研究中。3)采用特殊的合金材料制成箔片，以渗氮时达到平衡时的增重来确定氮势；4)氨分解率法，该方法将在下面作详细介绍。其中前两种方法可实现氮势的控制，而后两种方法得到的是水位的高度和箔片的增重，需人工读取，尚未用于氮势的控制。氨分解率测定仪的原理：

传统氨分解率测定仪的原理如下：取100份氮化炉排出的废气，在保持密封的条件下向此容器中注入水，因氨全部溶解于水，因此，容器中水占的分数是废气中所含氨的分数，而容器中剩下的空间是H₂+N₂所占的分数，其和与总容积之比就是氨的分解率。该仪器价格便宜、使用方便，在生产中得到广泛的应用，但存在以下问题：

1)需人工操作，每隔一定时间操作一次，无法自动进行测量；

2)无法自动记录；

3)无法对氨分解率，也即气氛的氮势进行控制。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种在气体渗氮处理中使用的可控气体渗氮设备，通过对NH₃分解率进行自动测定，由此对气体渗氮的质量进行监测。克服原有氮势测定采用方法中热导式H₂分析法、HydroNit探头法和氧探头法价格昂贵，以及箔片称重法、氨分解率法需人工读取，无法用于氮势控制的问题。

本实用新型的技术方案如下：包括氨气供给系统，渗氮炉，氮势测定仪，检测电路；氨气供给系统分别接渗氮炉和经电动阀、电动调节器接检测电路中的微机，渗氮炉分别与U型管、氮势测定仪、热电偶接检测电路中的微机，其特征在于：所说的氮势测定仪为氨分解率自动测定仪，它包括装有水溶液的容器，水溶液上有浮标，容器上方分别连接装有第一电磁阀的进气管和装有第二电磁阀的进水管，容器下方装有第三电磁阀的出水、气管，在容器的一侧设置发光源，另一侧设置由螺杆带动作上下移动的接收器，螺杆上装有电机。

本实用新型的关键在于利用一种可对氨分解率进行自动测定的仪器，将所测定的量转化为电信号，一方面实现氨分解率的记录、一方面用该信号与预设的氮势(氮势与氨分解率之间存在定量的关系)相比较，通过反馈回路，对氨的进气量进行控制，从而实现对氮分解率(氮势)的控制。

本实用新型具有的有益效果是：本实用新型克服原有氮势测定采用方法中热导式H₂分析法、HydroNit探头法和氧探头法价格昂贵，以及箔片称重法、氨分解率法需人工读取，无法用于氮势控制的问题。所用的氮势自动控制系统成本低，可靠性好，直观。同时由于测定和显示、用于氮势控制的数据为氨分解率，与技术人员所熟悉的渗氮工艺参数相同，因此容易被技术人员接受。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是氨分解率自动测定仪结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括氨气供给系统，渗氮炉，氮势测定仪，检测电路；氨气供给系统分别接渗氮炉和经电动阀、电动调节器接检测电路中的微机，渗氮炉分别与U型管、氮势测定仪、热电偶接检测电路中的微机。所说的氮势测定仪为氨分解率自动测定仪7，它包括装有水溶液7.3的容器7.1，水溶液7.3上有浮标7.2，容器7.1上方分别连接装有第一电磁阀11的进气管和装有第二电磁阀12的进水管，容器7.1下方装有第三电磁阀14的出水、气管，在容器7.1的一侧设置发光源7.4，另一侧设置由螺杆7.6带动作上下移动的接收器7.7，螺杆7.6上装有电机7.5。

可控气体渗氮设备如图1、图2所示，液氨瓶1中的氨气经过减压阀2进入装有压力表4的干燥箱3除去水份后通过气体流量计5和电动阀6进入渗氮炉8。设置两个液氨瓶1是为了调换液氨时保持氨气不间断；设置两组氨气进气管路是使氨进气量的调整更平缓。氨气在炉中分解，对炉内零件渗氮，分解气一部分与U型管9相联以测定炉压；一部分通入冒泡瓶10吸收氨气后排入大气，也可点火燃烧；还有一部分与氨分解率自动测定仪7连接，由微机控制每10分钟测定一次氨分解率，并显示测定结果。具体步骤如下：首先打开进气的电磁阀11和进水的电磁阀14，出水出气的电磁阀12闭合；延时30秒后闭合进气的电磁阀11、进水的电磁阀14，同时打开出水出气的电磁阀12，水由进水管进入，延时10秒后，氨分解率自动测定仪7自动测定水位高度；用电机7.5驱动螺杆7.6使接收器7.7作上下移动，当接收器7.7处于黑色浮标7.2处时，光线被阻挡，得到脉冲电信号。将水位高度信息转变为电信号，传给微机18，并用发光管19等显示氨分解率的结果。同时可由微机18将氨分解率与给定的氨分解率进行比较，也可由微机18将氨分解率转换成氮势，并与给定的氮势值进行比较，其偏差值为调节量，然后经过D/A数模转换后向电动阀调节器13提供电信号来直接控制电动阀6的阀位大小，从而自动改变进入渗氮炉内的氨流量，使炉内氨分解率及氮势保持在给定的值，实现氮势的自动控制。出水、出气管可放空，也可与冒泡瓶相连。渗氮炉温度由热电偶15、微机18、电源16控制；微机18除控制氮势和炉温外，还对工艺过程的时间和速率(升温、保温、多段渗氮等)进行控制；渗氮工艺参数设定由键盘17输入、结果由显示器19和打印机21输出、超温、断偶、氮势超限报警由声光报警器20实现。

实施例1

38CrMoAlA钢，经调质处理，渗氮温度540±5℃，采用一段渗氮工艺，氨分解率采用分段控制法，初期用高氮势，增加表面含氮量；中后期降低氮势，使表面高氮向心部扩散，减少表面高氮白亮层的厚度，避免形成网状氮化物。设定氨分解率为70.7％、82.7％、86.7％，时间分别为1、10、60小时。结果氮化物4～5级，白亮层厚度≤0.008mm，远小于GB5022-1994标准规定的≤0.025mm，且工艺重现性好。

实施例2

马达传动轴，38CrMoAlA钢，要求渗氮层深≥0.5mm，Hv≥830，脆性≤2级。传统工艺规范：525℃×10hr(氨分解率18％～25％)+535℃×30hr(氨分解率40％～60％)，结果脆性2～3级，化合物层15μm，扩散层中有脉状、疏松组织和针状氮化物；采用本发明设备，结果化合物层极薄、扩散层极少量极细脉状组织，渗氮层深0.54～0.62mm，Hv≥950，脆性1级。

实施例3

W6Mo5Cr4V2高速钢，经1220℃淬火、560℃保温1小时三次回火，采用二段渗氮工艺，510～520℃×20小时、550～560℃×40小时、570℃×2小时，氨分解率设定为50％、85％。结果渗层为致密的白亮层和扩散层，氮化层脆性为1级，硬度Hv950～1000，Hv550处压痕到表面的有效渗层深为0.2～0.3mm。

实施例4

齿圈，42CrMo，要求渗氮层深度0.4～0.6mm，表面硬度Hv≥550。采用本发明设备，工艺规范：400℃预氧化2小时后，500℃×20小时(氨分解率18～25％)+520℃×20小时(氨分解率40～60％)，炉冷至150℃出炉空冷。结果渗层深度0.45mm，表面硬度Hv585～613，脆性1级。

Claims

1.一种可控气体渗氮设备，包括氨气供给系统，渗氮炉，氮势测定仪，检测电路；氨气供给系统分别接渗氮炉和经电动阀、电动调节器接检测电路中的微机，渗氮炉分别与U型管、氮势测定仪、热电偶接检测电路中的微机，其特征在于：所说的氮势测定仪为氨分解率自动测定仪(7)，它包括装有水溶液(7.3)的容器(7.1)，水溶液(7.3)上有浮标(7.2)，容器(7.1)上方分别连接装有第一电磁阀(11)的进气管和装有第二电磁阀(12)的进水管，容器(7.1)下方装有第三电磁阀(14)的出水、气管，在容器(7.1)的一侧设置发光源(7.4)，另一侧设置由螺杆(7.6)带动作上下移动的接收器(7.7)，螺杆(7.6)上装有电机(7.5)。