氫探頭 熱處理測量爐內(nèi)氮勢
氫探頭是熱處理滲氮工藝中測量爐內(nèi)氮勢的核心設(shè)備之一，其工作原理基于熱導式氣體分析技術(shù)。以下結(jié)合技術(shù)原理、優(yōu)缺點及應(yīng)用場景進行說明：
一、氫探頭的工作原理
?熱導率差異測量?
氫探頭內(nèi)置熱導傳感器（如MEMS熱導芯片），利用氫氣與其他氣體（如N?、NH?）的熱導率差異測量氫分壓（P<sub>H2</sub>）11。根據(jù)氮勢公式 ?K<sub>N</sub> = P<sub>NH3</sub>/P<sub>H2</sub><sup>3/2</sup>?，通過氫分壓反推爐氣氮勢值14。?間接計算氮勢?
在純氨氣氛中，氨分解率（U）與氫分壓呈正相關(guān)，可通過公式 ?K<sub>N</sub> = (1-U)/(0.75U)<sup>1.5</sup>? 直接換算氮勢11。但對軟氮化（如NH?+CO?混合氣），需預設(shè)水煤氣反應(yīng)率，計算存在模型偏差24。
二、技術(shù)優(yōu)勢與局限性
?優(yōu)勢?：
?實時監(jiān)控?：在線連續(xù)測量氫含量，實現(xiàn)閉環(huán)控制，優(yōu)于人工氣泡瓶法4。
?成熟度高?：技術(shù)穩(wěn)定，適用于純氨或氨分解氣氣氛411。
?缺陷?：
?氣體干擾問題?
若爐氣含CO、CH?等熱導率接近氫的氣體，會顯著降低測量精度34。軟氮化中因背景氣體稀釋，氫分壓推算的氮勢值與實際偏差可達20%以上212。?維護成本高?
銨鹽沉積易堵塞取樣管路，需頻繁拆卸清洗47。傳感器對水汽、油污敏感，壽命通常不足1年4。?依賴氣體比例恒定性?
計算需預設(shè)通入氣體比例恒定，實際生產(chǎn)中流量波動會放大誤差12。
三、新型技術(shù)替代方案
針對上述問題，行業(yè)已推出?激光氮勢分析儀?：
?直接測量氨分壓?：采用TDLAS激光技術(shù)直接檢測NH?濃度，避免間接推算誤差35。
?抗干擾性強?：不受背景氣體熱導率影響，適用于軟氮化混合氣氛312。
?免維護設(shè)計?：非接觸式測量，避免銨鹽堵塞，適用于高溫強腐蝕環(huán)境35。
四、應(yīng)用建議
?氫探頭 熱處理測量爐內(nèi)氮勢純氨滲氮?：優(yōu)先選用氫探頭，成本較低且技術(shù)成熟411。
?軟氮化/復合氣氛?：推薦激光氮勢分析儀或多傳感器聯(lián)用（如同時測量NH?和H?）212。
?維護能力薄弱場景?：便攜式激光校驗儀可快速診斷多臺設(shè)備氮勢狀態(tài)
