以 CQI-9 第三版 3.7、3.8 节为例,要求包括:气氛发生器和热处理炉内气氛的碳势(或露点、CO₂)连续监视、自动控制并记录,碳势应控制在设定值 ±0.05 以内;必须有备用验证方法(露点仪、热丝电阻、三气分析仪、定碳片、碳棒等);每天用备用方法验证主炉碳势。行业抽样显示,主要差距在校验频次和控制精度两方面。
- 连续监视 + 自动控制 + 记录,覆盖发生器和炉内
- 碳势控制在设定值 ±0.05 以内
- 必须有独立的备用验证方法
- 每日校验主炉碳势
- 行业主要差距:校验频次不足、控制精度不达标
条款要点(以第三版为例)
CQI-9 第三版第 3.7、3.8 节对可控气氛碳势的控制、监视、记录和校对有明确要求:
- 连续监视与自动控制:气氛发生器(RX 炉)和热处理炉内气氛的碳势/露点(或 CO₂)应连续监视、自动控制,并形成记录;
- 精度:记录的碳势应控制在设定值的 ±0.05 以内;
- 备用验证方法:应有独立于主控系统的碳势/露点验证方法,如露点仪、热丝电阻、三气分析仪、定碳片、碳棒等;
- 每日校验:每天通过备用方法验证主炉气氛碳势。
不同版本条款编号和细节可能调整,实际执行应以客户要求的版本为准。
行业现状:差距在哪里
高思控制对 45 家采用保护气氛加热的汽车行业热处理企业的抽样统计显示:
| 观察项 | 结果 |
|---|---|
| 气氛类型 | 氮-甲醇加丙烷渗碳气氛最普遍,约占 80% |
| 校验方法 | 约 90% 使用定碳片,三气分析和热丝电阻较少 |
| 校验频次 | 大多数每周一次,少数半年一次,与每日要求差距明显 |
| 控制精度 | 约 55% 的企业无法满足设定值 ±0.05 |
结论:主要差距集中在碳势校验频次和碳势控制水平两方面。
为什么做不到每天校验
- 定碳片需要放片、取片、清洗、称量或送检,耗时;
- 炉子多时人力不足;
- 对操作者技能要求高,结果易受人为因素影响。
因此,快速、准确、简便的校验方法变得关键。
改进路径
1. 提高校验效率
- 三气分析仪:约 5 分钟出结果,无耗材,适用炉型多;
- 热丝电阻法:渗碳后直接测量,在 0.7–1.2 碳势范围内精度可达约 ±0.03,对操作者要求低;
- 定碳片保留为定期比对和争议仲裁手段。
2. 提高控制精度
- 温度:TUS、SAT 保证炉温和测量精度;
- 氧探头:建立探头档案,趋势管理;
- 载气:使用成分稳定的 RX 气或在线测 CO 修正计算。
3. 完善记录
- 电子化记录碳势曲线、校验结果和过程因子调整;
- 校验偏差超限时触发反应计划。
常见问题
发生器出口也需要每天校验吗?
发生器气氛同样要求连续监控与记录。校验频次和方法应按客户要求的 CQI-9 版本和过程表执行,并写入控制计划。
露点仪可以作为备用验证方法吗?
可以作为备用方法之一,但露点不能直接得出碳势,需要结合温度和气氛成分换算,适用性不如三气分析或定碳片直接。
校验发现偏差超过 ±0.05 怎么办?
按反应计划处理:确认测量有效性、评估在制品影响、找出原因(探头、温度、载气)、纠正并记录,必要时调整过程因子。