Phase controlled gaseous nitriding and nitrocarburizing

Improvements in measuring and control equipment over the past ten years have led to a new generation of expert systems capable of demystifying nitriding and nitrocarburizing processes. Systems are now using intelligent multi-sensor measuring devices to simultaneously determine with accuracy the atmosphere potentials KO, KN and KC. An advanced built-in mathematical model calculates the atmosphere partial pressures and the influence of temperature, atmosphere and time for various steels. This approach allows online prediction of the composition of the compound layer, as well as thickness, phase and properties. The use of fast predictive control algorithms enables to-the-point atmosphere control, as opposed to classical PID control. The reversed model makes it possible for users to target specific white layers based on the nitrogen composition and carbon percentage.This article gives the reader a useful insight of the state-of-the-art process controls available today, explaining the influence of potentials and various process set-ups on the material, as well as the difference between classical PID control and predictive control, based on the results of a two-year study using laboratory and industrial equipment.

---

Postęp w zakresie urządzeń pomiarowych i kontrolnych, który dokonał się przez ostatnie dziesięć lat umożliwił powstanie systemów ekspertskich, które czynią procesy azotowania i węgloazotowania bardziej zrozumiałymi. W systemach tych wykorzystuje się inteligentne multi-sensory do urządzeń pomiarowych w celu jednoczesnego, dokładnego określenia potencjałów atmosfer KO, KN i KC. Wbudowany zaawansowany model matematyczny przelicza ciśnienia cząstkowe z uwzględnieniem wpływu temperatury, atmosfery oraz czasu dla różnych stali. Podejście to umożliwia “online” przewidywanie składu warstwy oraz grubości, rodzaju fazy i właściwości. Zastosowanie algorytmów do szybkiego przewidywania umożliwia dokładną kontrolę atmosfery w przeciwieństwie do klasycznej metody PID. Odwrotny model umożliwia dopasowanie składu azotu i procentowej zawartości węgla tak, by otrzymać zamierzoną specyficzną białą warstwę. W tej publikacji podano, w oparciu o dwuletnie badania laboratoryjne oraz przemysłowe, użyteczny przegląd obecnego poziomu wiedzy na temat dzisiaj dostępnych metod kontroli, z wyjaśnieniem wpływu potencjałów i parametrów procesu na materiał oraz różnic między klasyczną metodą PID a metodą z przewidywaniem.