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神秘參數(shù)——氮勢（Kn）。它如同烹飪中的“火候"，直接決定了滲氮層的性能。今天，我們就來揭開氮勢測定的技術(shù)面紗。

一、什么是氮勢？滲氮過程的 "隱形指揮官"

國標(biāo) GB/T 18177—2008《鋼件的氣體滲氮》對氨+裂解氨和氨+氮混合氣體的氮勢與測量值之間的關(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

簡單來說，氮勢是衡量滲氮氣氛 "滲氮能力" 的核心指標(biāo)，就像鹽水的咸度由鹽含量決定，滲氮氣氛的 "氮濃度" 就由氮勢來表征。Kn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)氮勢測定方法：各有局限

（1）氣泡瓶法（氨分解率法）

原理：這種方法用一個簡單的 "氣泡瓶" 實現(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：成本極低，操作像 "化學(xué)實驗課" 一樣簡單，曾是工廠的 "標(biāo)配"。

缺點：軟氮化時CO2、H2O會溶解干擾測量；人工操作誤差大，無法實時控制；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，通過測量氫氣含量能間接算出氮勢。熱導(dǎo)式分析儀利用氫氣導(dǎo)熱性強的特點，通過熱量變化反推氫含量。

（PH2—爐氣中氫分壓）            

優(yōu)點：能實時監(jiān)測，在線控制；技術(shù)成熟度高，具有較高的精度和長期穩(wěn)定性。

缺點：使用壽命短；依賴氣體比例恒定（實際生產(chǎn)中難以保證）；需預(yù)設(shè)水煤氣反應(yīng)率，計算存在偏差；氣體雜質(zhì)（水汽、油污）會污染傳感器。

（3）總結(jié)

三、激光技術(shù)：氮勢測定的 "精準(zhǔn)革命"

傳統(tǒng)方法的痛點，倒逼出了技術(shù)革新。近年來，激光氮勢測控系統(tǒng)的出現(xiàn)，讓氮勢測定進入了 "精準(zhǔn)時代"，而它的核心是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)發(fā)射精準(zhǔn)調(diào)諧到氨氣（NH?）吸收波長的激光，穿過爐氣后，通過光強變化直接算出氨氣含量；再搭配測量氫氣的熱導(dǎo)傳感器，就能實時算出氮勢。

激光技術(shù)的優(yōu)勢：

• 抗干擾：激光波長掃描范圍僅覆蓋被測氣體（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，面對高溫、強腐蝕性的爐內(nèi)環(huán)境也 "面不改色"，壽命遠(yuǎn)超傳統(tǒng)傳感器。

• 真實時：無需復(fù)雜預(yù)處理，數(shù)據(jù)秒級更新，即使?fàn)t內(nèi)氣體比例突然變化（如中途調(diào)整氮氣、二氧化碳流量），也能精準(zhǔn)捕捉氮勢變化。

結(jié)束語

氮勢測定從“經(jīng)驗估算"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：“控制好氮勢，就握住了滲氮質(zhì)量的命門。"

掌握這項關(guān)鍵技術(shù)，將為零部件制造提供核心競爭力。如果您想深入了解氮勢控制解決方案，歡迎隨時與我們交流！