[发明专利]一种基于感应加热的双脉冲快速渗氮方法及装置

权利要求书

1.一种基于感应加热的双脉冲快速渗氮方法，其特征在于：该方法通过高频电源对石英真空管中的工件进行快速加热氮化，采用红外测温仪和压力传感器分别对石英真空管内工件的表面温度和真空管中的渗氮气体压力进行监测，控制系统通过温度信号控制工件在设定温度区间脉冲循环或稳定于设定温度，通过压力信号控制管内压力呈矩形脉冲式变化；具体操作步骤如下：

步骤一、先将需要进行渗氮处理的工件表面清洗后放入双脉冲感应渗氮装置的石英真空管中，然后密封、检漏后反复抽真空并通入高纯氮气或氩气排除石英真空管内空气；

步骤二、对石英真空管抽真空，达到真空度要求后，开启高频机对石英真空管中的工件进行加热，同时采用红外测温仪和压力传感器分别对工件的表面温度和石英真空管中渗氮气体的压力进行监测；

步骤三、将温度信号和压力信号反馈给控制系统，控制系统通过控制高频机的加热电流使石英真空管中的工件在设定温度区间脉冲循环或稳定于设定温度，氮化温度范围是400℃～1200℃；

步骤四、工件达到预定温度或温度区间后，控制系统通过控制电磁阀向石英真空管中通入设定压力的渗氮气体介质，渗氮介质为高纯氨气、氮气或其他含氮气体，气体压力范围为-90 kPa～+100 kPa；

步骤五、采用脉冲加气的方式反复周期性的充入渗氮介质，相邻加气间隙进行抽真空处理，使石英真空管中的气体压力呈矩形脉冲式变化，该矩形脉冲的周期范围为1 min～30 min；

步骤六、渗氮处理时间控制在1 min～120 min，渗氮完成后关闭高频机停止对工件进行加热；

步骤七、保持石英真空管中的渗氮介质在一定压力或抽真空状态下，将工件温度降到300℃以下，取出工件，完成氮化处理。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述需要进行渗氮处理的工件材质包括且不限于低碳钢、低合金钢、不锈钢和钛合金。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述高频机通过感应线圈对石英真空管内的工件进行加热，通过调整高频机的电流大小实现工件的升温、降温与保温。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述控制系统通过处理和分析压力传感器和红外测温仪传递信号，并与设定的压力、温度工艺参数进行比较，在线调整高频机的电流大小使工件温度达到工艺设定温度，在线调整石英真空管两端的电磁阀的通断控制进气与抽气，使石英真空管内的气体压力达到工艺设定压力。

5.一种用于权利要求1-4任一权利要求所述方法的基于感应加热的双脉冲快速渗氮装置，包括高纯氨气或氮气瓶（2）和高纯氩气瓶（1）；其特征在于：高纯氨气或氮气瓶（2）和高纯氩气瓶（1）经气体瓶阀门（3）与不锈钢管路（4）连接，不锈钢管路（4）经电磁阀（5）与石英真空管（8）入口连接，石英真空管（8）出口经电磁阀（5）和不锈钢管路（4）与真空系统（12）连接；石英真空管（8）上缠绕有感应线圈（7），感应线圈（7）两端与高频机（6）连接；石英真空管（8）出口端设有压力传感器（9），石英真空管（8）一侧设有红外测温仪（10）；电磁阀（5）、高频机（6）、压力传感器（9）和红外测温仪（10）均与控制系统（11）电气连接。

6.根据权利要求5所述装置，其特征在于：所述气体瓶阀门（3）为手动控制阀门或为电控阀门。

7.根据权利要求5所述装置，其特征在于：所述红外测温仪（10）的光电探头位于感应线圈（7）相邻两匝之间的缝隙，并对准石英真空管（8）内的工件。