渗氮质量总不稳定？你可能输在氮势测量的第一步

在热处理工艺中，气体渗氮是提升零件表面硬度、耐磨性和疲劳强度的关键工艺。但你知道吗？渗氮质量的好坏，很大程度上取决于一个神秘参数——氮势（Kn）。它如同烹饪中的“火候"，直接决定了渗氮层的性能。今天，我们就来揭开氮势测定的技术面纱。

一、什么是氮势？渗氮过程的 "隐形指挥官"

国标 GB/T 18177—2008《钢件的气体渗氮》对氨+裂解氨和氨+氮混合气体的氮势与测量值之间的关系给出了明确的定义:

• Kn=PNH3/PH23/2,

• PNH3：炉气中氨气（NH3）的分压

• PH2：炉气中氢气（H2）的分压

简单来说，氮势是衡量渗氮气氛 "渗氮能力" 的核心指标，就像盐水的咸度由盐含量决定，渗氮气氛的 "氮浓度" 就由氮势来表征。Kn值越高：表面氮浓度越高，易形成硬而脆的化合物层（白亮层）；Kn值过低：渗层浅、硬度不足。

二、传统氮势测定方法：各有局限

（1）气泡瓶法（氨分解率法）

原理：这种方法用一个简单的 "气泡瓶" 实现：将炉气通入水瓶，氨气因易溶于水，水面上升的体积就是氨气含量，从而算出氨分解率（未分解的氨越少，氨分解率越高）。

（V—氨分解率）

优点：成本极低，操作像 "化学实验课" 一样简单，曾是工厂的 "标配"。

缺点：软氮化时CO2、H2O会溶解干扰测量；人工操作误差大，无法实时控制；仅适用于纯氨或者氨分解气气氛。

（2）氢探头法

原理：氢是氨分解的产物，通过测量氢气含量能间接算出氮势。热导式分析仪利用氢气导热性强的特点，通过热量变化反推氢含量。

（PH2—炉气中氢分压）            

优点：能实时监测，在线控制；技术成熟度高，具有较高的精度和长期稳定性。

缺点：使用寿命短；依赖气体比例恒定（实际生产中难以保证）；需预设水煤气反应率，计算存在偏差；气体杂质（水汽、油污）会污染传感器。

（3）总结

三、激光技术：氮势测定的 "精准革命"

传统方法的痛点，倒逼出了技术革新。近年来，激光氮势测控系统的出现，让氮势测定进入了 "精准时代"，而它的核心是TDLAS 技术（可调谐半导体激光吸收光谱技术）。

TDLAS 技术发射精准调谐到氨气（NH₃）吸收波长的激光，穿过炉气后，通过光强变化直接算出氨气含量；再搭配测量氢气的热导传感器，就能实时算出氮势。

激光技术的优势：

• 抗干扰：激光波长扫描范围仅覆盖被测气体（NH3）的吸收光谱，避免CO2、水汽等其它气体的干扰、"误判" 问题。

• 免接触：激光不与炉气直接接触，面对高温、强腐蚀性的炉内环境也 "面不改色"，寿命远超传统传感器。

• 真实时：无需复杂预处理，数据秒级更新，即使炉内气体比例突然变化（如中途调整氮气、二氧化碳流量），也能精准捕捉氮势变化。

结束语

氮势测定从“经验估算"到“精准感知"的跨越，背后是材料科学与传感技术的深度融合。正如一位工程师所言：“控制好氮势，就握住了渗氮质量的命门。"

掌握这项关键技术，将为零部件制造提供核心竞争力。如果您想深入了解氮势控制解决方案，欢迎随时与我们交流！