Title

DEVELOPMENT OF A SENSOR SYSTEM FOR GAS CARBONITRIDING – FIRST RESULTS

DESENVOLVIMENTO DE UM SENSOR PARA A CARBONITRETAÇÃO A GÁS – PRIMEIROS RESULTADOS

Authorship

Bischoff, S.; Klümper-Westkamp, H.; Hoffmann, F.; Zoch, H.-W.

Bischoff, S.

I am this author

Klümper-Westkamp, H.

I am this author

Hoffmann, F.

I am this author

Zoch, H.-W.

I am this author

DOI

10.5151/2594-5327-16870

Downloads

Abstract

Carbonitriding is a thermo chemical heat treatment. It is applied increasingly to steel components to improve the mechanical properties and to adjust them to the expected load while reducing the weight. The aim of the project is to develop a system consisting of a set of sensors, a process model, and a closed loop for controlling the carbonitriding atmosphere composition that facilitates reproducible results according carbon and nitrogen depth profiles independent of furnace type, furnace condition or furnace load. The different depth profiles should be obtained by gas atmospheres with constant carbon and nitrogen potential. For this purpose, the carbon potential is controlled by an oxygen sensor with respect to decreased carbon monoxide content during ammonia addition. The nitrogen potential can either be controlled internally by measuring the resistance of an iron wire before and after ammonia addition or externally by measuring the residual ammonia content in the exhaust gas. Results of foil samples and exhaust analyses of ammonia will be presented.

A carbonitretação é um tratamento termoquímico cada vez mais aplicado em componentes de aço com o intuito de promover a melhoria das propriedades mecânicas a fim de ajustá- las às solicitações desejadas e consequente redução do peso. O projeto visa desenvolver um sistema de sensores e um modelo do processo capaz de controlar precisamente a composição da atmosfera e, assim, possibilitar que se atinjam resultados reprodutíveis da profundidade de penetração de carbono e nitrogênio indenpendentemente do tipo, das condições e da carga do forno. Os diferentes perfis de profundidade devem ser obtidos com atmosferas gasosas com potencial de carbono e nitrogênio constante. Para tanto, o potencial de carbono é controlado por um sensor de oxigênio que determina o decréscimo de monóxido de carbono durante a adição de amônia. O potencial de carbono também pode ser controlado internamente através da medição da resistência de um fio de aço antes e após a adição de amônia ou externamente pela medição do teor de amônia residual no gás de exaustão. Serão apresentados resultados das amostras de lâminas de aço e a análise da amônia do gás de exaustão.

Keywords

Gas carbonitriding; Carbon content sensor; Oxygen probe; Residual ammonia.

Carbonitretação a gás; Sensor por resistência; Sensor de oxigênio; Amônia residual.