Способ измерения углеродного потенциала науглероживающей атмосферы

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 985144 Союз СоветскихСоциапнетнчееннхРеспубттитт(22) Заявлено 04,03.81 (21) 3254759/22-02 с прнсоеднненневт заявкн И ВЬеударотеапай комитет СССР ио делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 30.12.82 Бюллетень48 Дата опубликования описания 05.01.83(72) Авторы 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ПОТЕНЦИА НАУГЛЕРОЖИБАЮШЕЙ АТМОСФЕРЫ5 Обезуглерожива еме печи путем з трубу и обдува во зом, насыщенным После того, ка обезуглерожена, е живающей атмосфеобъпроводят к ючения проволоки водом лЮо эндогаой,роволока полностью обдувают науглероой, углеродный пот Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано при химико-термической обработке стальных изделий для измерения углеродного потенциала науглероживающих атмосферИзвестен способ измерения углеродного потенциала науглероживающей атмосферы путем помещения в нее стальной проволоки, измерения ее сопротивления по окончании диффузионных процессов и перевода значения этого сопротивления с учетом температуры взначение углеродного потенциала 1 . Недостатком этого способа является узкий диапазон измерения. Это объясняется тем, что он может быть реализова только тогда, когда материал проволоки находится в аустенитной фазе. При угле- родном потенциале, превышающем пр. дел растворимости углерода в аустените в стальной проволоке выделяется цементнт, вследствие чего зависимость сопрс тивления проволоки от углеродного потенциала утрачивается и измерение становится невозможным. Например, при температуре близкой к 723 С верхний предел измерения не может быть больше 0,8%, Кроме того при выпадении сажи из контролируемой атмосферы на поверхность стальной проволоки снижает ся точность измерений.Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения углеродного потенциала, заключающийся в том, что в . контролируемую науглероживаюшую атмосферу помещают стальную проволоку, из . - меряют ее сопротивление и обезуглероживают ее путем обдува обезуглероживающим газом.циал которой измеряют, При этом время, . в течение которого проводят обдув, выбирают таким, что даже при высоком уг леродном потенциале науглероживающей атмосферы содержание углерода в про волоке не успевает превысить предел растворимости углерода в аустените. Затем снова обдувают проволоку обезуглероживающнм газом и цикл повторяется. 10Об измеряемом углеродном потенциале судят по процентному содержанию углерода в проволоке в конце цикла науглероживания. Указанный способ позвс ляет измерять углеродный потенциал в 15 широком диапазоне высоких его значе-, ний 2 .Недостаток известного способа - не возможность непрерывного измерения углеродного потенциала, что обусловлено 20 использованчлем в нем частого периодического обдува проволоки дополнительной обезуглероживающей атмосферой.Кроме того, в процессе обдува проволоки контролируемой атмосферой с вы соким углеродным потенциалом па проволоку выпадает слой сажи, что снижает точность измеренИя.Цель изобретения - обеспечение непрерывности процесса измерения углерод ного потенциала и повышение точностиизмерения.Поставленная. цель достигается тем,что согласно способу измерения углеродного потенциала науглероживающейатмосферы, включающему помещение впоследшою стальной проволоки, измерение сопротивления проволоки и периодическое обезуглероживание ее, обезуглероживание производят до величины, лежащей в пределах растворимости углерода в аустените и поддерживают ее постоянной путем подогрева атмосферы,окружающей проволоку, и по температуое этой атмосферы определяют углерод 45ный потенциал,Принцип предлагаемого способа основан на том, что при повышении температуры науглероживающей атмосферы ее50 углеродный потешиал снижается.Путем повышения температуры части атмосферы, окружающей проволоку, можно снизить содержание углерода в ней (т.е. обезуглеродить) до значения, лежащего в 55 пределах растворимости углерода в аустените ( например, до 0,5% для проволоки из технически чистого железа),В случае поддержания постоянного повеличине (например, 0,5%) углеродногопотенциала части науглероживающей атмосферы, окружающей проволоку, путемповышения ее температуры между значением температуры этой части атмосферыи углеродным потенциалом всей атмосферы устанавливается однозначное соответствие,На чертеже изображено устройство,реализующее предлагаемый способ.Устройство содержит подогреватель 1газа, состоящий из трубы 2 и расположенного на ее внутренней поверхностинагревателя 3, Нагреватель 3 выполнен,например, в виде спирали, Внутри подогревателя 1 газа вдоль оси трубы 2размещены стальная проволока 4 и термопара 5.Подогреватель 1 газа помещен в пространство термической печи 6 таким образом, что ось трубы 2 расположена вертикально, а выводы от нагревателя 3, стальной проволоки 4 и термопары 5 выведены за пределы термической печи 6,При этом выводы термопары 5 подсоединены к измерительному прибору 7, выводы нагревателя 3 подключены к выходу регулятора 8, а выводы стальной проволоки 4 - к измерителю 9 содержания углерода в проволоке. Вход измерителя 9 соединен с измерительным прибором 7, а выход - с регулятором 8.Способ осуществляют следующим образом.После разогрева термической печи, например, до 900 С включают устройство в сеть питания и подают в печь науглероживающую атмосферу, которая заполняет также и подогреватель 1 газа. При этом подача атмосферы в подогреватель 1 осуществляется за счет конвективного массообмена, но может быть проведена отдельным вентилятором, Контролируемая науглероживающая атмосфера, проходя через подогреватель 1, приобретает его температуру в конце прохождения, и в указанной атмосфере заканчиваются все химические реакции (т.е, атмосфера становится равновесной).В случае, если углеродный потенциал науглероживающей атмосферы печи не превышает заданной величины (например, 0,5%), то сигнал на регулятор 8 с измерителя 9 не поступает, газ не подогревается и значение углеродного потенциала определяется по сопротивлению и темпера туре проволоки 4 измерителем 9.Если углеродный потенциал атмосферы превышает заданное значение, измеритель 9 выдает сигнал на регулятор 8, который подает ток нагрева на нагреватель 3. В результате повышения температуры науг лероживающей атмосферы внутри подогревателя 1 ее углеродный потенциал снижается и в дальнейшем поддерживается регулятором 8 на заданном значении.Температура газа внутри подогревате:-10 ля 1 измеряется термопарой 5 и измерительным прибором 7, показания которого отражают углеродный потенциал атмосферы термической печи.Обезуглероживание стальной проволоки до постоянной величины в пределах растворимости углерода в аустените путем подогрева части атмосферы, окру жающей проволоку, обеспечивает непрерывное измерение углеродного потенциала науглероживающей атмосферы в широком диапазоне высоких его значений.Вместе с тем, подогрев указанной части атмосферы позволяет исключить выпадение сажи на поверхность проволоки, что способствует повышению точности измерения углеродного потенциала.Предлагаемый способ может быть ши- ф роко использован в системах автоматичес. - кого регулирования контролируемых ат мосфер в термических печах, особенно при интенсивном науглероживании с целью получения глубоких цементированных слоев поверхностейстальных деталей, работающих в абразивной среде например, втулок и пальцев звеньев гусениц трах- торов, буровых долот и т.д.).формула изобретенияСпособ измерения углеродного потенциала науглероживающей атмосферы путем помещения в нее стальной проволоки, измерения сопротивления проволоки и периодического обезуглероживанияее, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью обеспечения непрерывности измерения углеродного потенциала и повышения точности измерения, обезуглероживание производят до величины, лезамщей в пределах растворщмости углеродав аустените и поддерживают ее постоянной путем подогрева атмосферы, окружающей проволоку, и по температуре этойатмосферы определяют углеродный потенциал.Источники информации,принятые во внимание при акспертиэе1. Методы контроля углеродного пстенциала. Перевод % Ц 76383. МВЦП, 1976, с. 19-23,2. Мунца В.А. Исследование массобмена в цементациониых печах с цельюразработки способа регулирования. углеродного потенциала печной среды. Автореф.дис. на соиск, учен, степени канд. техн.наук. Свердловск, УПИ 1979, с, 14-17.Заказ 10093/37 Тираж 1053 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4