一、技術(shù)背景

在可控氣氛熱處理工藝中，碳勢(shì)（Cp）的精確控制直接決定滲碳層深度、表面硬度和產(chǎn)品質(zhì)量一致性。作為碳勢(shì)測(cè)量核心元件，氧探頭的測(cè)量精度和響應(yīng)速度是碳勢(shì)閉環(huán)控制系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。

Marathon Monitors（馬拉松傳感器公司）創(chuàng)立于1972年，總部位于美國(guó)俄亥俄州，是熱處理傳感器制造商，其產(chǎn)品通過(guò)Nadcap（航空航天質(zhì)量認(rèn)證體系）及AMS 2750（航空材料規(guī)范熱處理溫度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)）認(rèn)證，在汽車、航空航天、軸承及齒輪熱處理行業(yè)中廣泛應(yīng)用。QuickSilver（快銀）是馬拉松公司旗下高性能氧探頭系列，采用雙極氧化鋯技術(shù)（Dual-ZrO?） 和zhuan利電極結(jié)構(gòu)，在響應(yīng)速度、抗熱沖擊能力和測(cè)量穩(wěn)定性方面相比同類產(chǎn)品具有顯著技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

二、關(guān)鍵性能指標(biāo)

2.1 響應(yīng)時(shí)間

氧化鋯傳感器在900℃標(biāo)準(zhǔn)溫度下對(duì)氧分壓變化的響應(yīng)時(shí)間（T90）＜1秒，部分實(shí)驗(yàn)室條件下可測(cè)得＜100ms。在實(shí)際滲碳工藝應(yīng)用中，當(dāng)富化氣（丙烷/天然氣）注入爐內(nèi)時(shí)，QuickSilver探頭能夠快速跟蹤碳勢(shì)上升過(guò)程，在碳勢(shì)超調(diào)前將信號(hào)反饋至碳控儀，控制系統(tǒng)可及時(shí)削減富化氣供給量，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的碳勢(shì)控制。

2.2 內(nèi)阻特性

探頭內(nèi)阻直接影響信號(hào)穩(wěn)定性和使用壽命。氧化鋯傳感器內(nèi)阻隨溫度升高呈指數(shù)下降，典型工作條件下內(nèi)阻＜6kΩ。內(nèi)阻升高時(shí)，信號(hào)響應(yīng)速度下降，測(cè)量誤差增大。高溫條件下相對(duì)較低的內(nèi)阻意味著傳感器具有更高的信號(hào)輸出能力和更穩(wěn)定的長(zhǎng)期運(yùn)行特性。當(dāng)900℃內(nèi)阻超過(guò)50kΩ時(shí)，應(yīng)更換氧探頭。

2.3 碳勢(shì)控制精度

QuickSilver氧探頭搭配Marathon碳控儀可實(shí)現(xiàn)±0.01% C的控制精度，滿足AMS 2750熱處理溫度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和Nadcap認(rèn)證中對(duì)碳勢(shì)控制的要求。

2.4 輸出特性

正常滲碳工藝（900-950℃）下，氧探頭輸出信號(hào)范圍為1000-1200mV DC，碳勢(shì)控制精度可長(zhǎng)期維持在±1mV以內(nèi)（探頭全壽命周期）。