0057] 在剖视图中看到具有材料厚度A的测量元件4的截面5,在该测量元件与测量元件 载体1焊接之前，其以钢管的形式被提供，优选已经具有椭圆的截面，且被淬火。在焊接在 测量元件载体上之后对测量元件进行淬火仍然也是可能的。然而，在焊接之前处理时，获得 测量管，其中，外边缘层优选内部和外部地被改性、淬火。
[0058] 这样的管当其从内部被施加相对于外部压力的交变压力P时，例如经历交变弯 曲。通过在此示出的本发明，对于交变载荷，使用寿命相对于普通的钢-测量管提高数倍。
[0059] 通常，这样的钢测量管被建造于压力计中，其具有压力接头，该压力接头从起保护 作用的壳体导出。在该壳体中，通常同样置入测量装置，其驱动的刻度盘之前的指针。与压 力接头压力密封连接的弹性测量管，在施加压力的情况下驱动所耦接的测量装置，因此可 通过指针在刻度盘上显示压力升高。
[0060] 图2示出法兰7,其与薄膜8形式的测量元件焊接。这样的法兰例如可借助于压力 接头9压力密封地安装在测量元件载体之前，从而阻止渗入管弹簧4。对此，其以压力传递 液体填充，薄膜将压力振动传递到测量管弹簧上，且有时也承受高的交变载荷。对此，由钢 制成的薄膜8的材料厚度A也可通过根据本发明的边缘区域的淬火而改进。
[0061] 图3示出传感器元件10,其中，上部成形的薄膜11设置有延伸阻力部12'和12''， 其在对薄膜施加压力的情况下影响作为欧姆测量信号的弯曲和延伸，且其可模拟压力P而 被计算。特别地，这样的由钢制成的薄膜也在所要求的壁厚度A在交变载荷方面通过在此 说明的淬火而改善。
[0062] 图4示出图1、2和3所述的测量元件的材料厚度的细节切面A。在此，外部边缘 层，材料边缘区域S被示出作为基础材料M的组成部分，其具有大于管的基础材料钢M的强 度。
[0063] 具有更高强度的材料边缘区域S的厚度为2 - 50 μ m，优选为2至20 μ m，且其提 高的硬度在500 - 1000至800 - 1200HV0. 01的范围中，且因此是基础材料的硬度的1. 5 - 2 倍。
[0064] 特别地，钢测量元件的经淬火区域S在此边缘区域中相对于基础材料具有更高浓 度的元素氮和碳。
[0065] 特别地，对边缘区域的淬火可通过下述方式实现，即，在边缘区域中的材料结构 在高温下富集非金属原子，或在温度下非金属原子的现有浓度梯度在基础材料M的方向 上从外向内进一步推移或增强。有利地，该渗入可以在碳氮共渗法过程中在相对低的 400至800°C的温度下在受控的由氮（N2)、二氧化碳（C02)、氨（NH3)和ENDO气体或其他 C0-H2-C02-混合物构成的气氛中实现。在此，可根据对基础材料或想要的边缘区域的淬火， 设置温度、气氛的组成和压力。
[0066] 在使用例如碳和氮的情况下，过程时间通过碳和氮的同时进入扩散而加速。通过 该事实，在比例如对于纯粹的渗碳方法时更低的温度（400-800°C)下实现渗碳过程；此外， 更快地实现淬火区域的强度。对此，根据基础材料仅400-600°C也是足够的。在该淬火温度 的保持时间根据想要的淬火和基础材料，仅为20-25分钟或为几小时，也至多24小时。优选 地，通过优选氮的富集而降低淬火温度和关键的冷却速度，使得可以更温和地淬火。此外， 这两个因素降低了管部分扭曲的危险。在热处理之后，根据要求，工件在水、油中例如利用 环形喷嘴冷却，或也通过空气冷却。
[0067] 图5示出针对优选仅一侧经淬火、改进的根据本发明的钢测量元件的在此获得 的优选淬火过程。曲线20通过材料厚度示出示意性淬火过程。在材料边缘区域S的外 边缘上由于形成由氮化物或碳氮化物构成的大约2μπι厚的化合物区域而获得超过大 约1000HV0. 01，其中，在2-10 μ m的宽度上在位于其下的扩散区域中，硬度尽管下降到 500HV0. 01，但是依然保持在基础材料M的大约300HV0. 01的基础硬度之上。特别地，材 料边缘区域S的硬度保持在图5中由线21和23、22'限制的区域中。在此注意，线22和 22'表示基础材料的硬度上边界以及下边界。由此，经淬火的材料边缘区域S的区域的 特征在于硬度通道，其向上通过从工件表面上的1200HV0. 01下降至在20 μ m深度的情况 下的400HV0. 01的直线21限制，且向下通过从工件表面上的600HV0. 01下降至在ΙΟμπι 深度的情况下的200HV0. 01的直线23限制，且其延伸通过在该深度情况下的保持不变的 200HV0. 01 的线 22' 限制。
[0068] 图6示出两侧淬火的钢测量元件的根据本发明经淬火的材料边缘区域的一般性 淬火极限，在该极限内依然确保本发明的优点。经淬火的材料边缘区域的区域的特征在 于硬度通道，其向上通过从工件表面上的1500HV0. 01下降至在50 μ m深度的情况下的 500HV0. 01的直线31限制，且向下通过从工件表面上的500HV0. 01下降至在7 μ m深度的情 况下的200HV0. 01的直线33限制，且其延伸通过在该深度情况下的保持不变的200HV0. 01 的线32'限制。
[0069] 本发明不限制于以上详细描述的实施例。本发明可在下述权利要求的范围内变 型。
【主权项】
1. 一种在交变弯曲情况下持续使用的钢测量元件，其中， -钢测量元件由不可沉淀淬火的奥氏体铬-镍钢制成， -钢测量元件的材料边缘区域设置为具有更高的强度， -材料边缘区域的硬度至少为500维氏硬度，或为基础材料1. 5至2倍于基础材料的原 始硬度， -以及其中，具有更高强度的材料边缘区域具有2-50 的厚度。2. 根据权利要求1所述的钢测量元件，其中，钢测量元件是圆形管形的，卵形管形的或 椭圆管形的，或形成为薄膜。3. 根据权利要求1或2所述的钢测量元件，其中，钢包括以下合金成分：4. 根据前述权利要求中任一项所述的钢测量元件，其中，钢元件内部和外部或两侧设 置有材料边缘区域，它具有提高的强度和提高的硬度。5. 根据权利要求3或4所述的钢测量元件，其中，合金中的碳C份额为0 - 0. 08%。6. 根据权利要求1至4中任一项所述的钢测量元件，其中，管形钢测量元件在一端封闭 且特别焊接封闭，且在另一端上布置具有压力连接螺纹的测量元件载体，或其中，特别在焊 接封闭端上耦接测量装置，该测量装置在刻度盘前驱动指针。7. 根据前述权利要求中任一项所述的钢测量元件，其中，钢测量元件可从一侧施加环 境压力，且可从另一侧通过压力接头施加测量压力或过程压力。8. 根据前述权利要求中任一项所述的钢测量元件，其中，钢测量元件的钢选自： -根据ASME的材料-标准组316L，或 -根据ISOTR15608:2013的材料组8(奥氏体钢），或 -组标示为1. 4404,1. 4435或1. 4571的材料。9. 根据前述权利要求中任一项所述的钢测量元件，其中，材料边缘区域的特征在 于硬度通道，其向上通过从工件表面上的1500HV0. 01下降至在50iim深度的情况下的 500HV0. 01的直线（31)限制，且向下通过从工件表面上的500HV0. 01下降至在7iim深 度的情况下的200HV0. 01的直线（33)限制，且其延伸通过在该深度情况下的保持不变的 200HV0. 01 的线（32,）限制。10. 根据权利要求9所述的钢测量元件，其中，材料边缘区域的特征在于硬度通道， 其向上通过从工件表面上的1200HV0. 01下降至在20iim深度的情况下的400HV0. 01的 直线（21)限制，且向下通过从工件表面上的600HV0. 01下降至在10 深度的情况下的 200HV0. 01的直线（23)限制，且其延伸通过在该深度情况下的保持不变的200HV0. 01的线 (22'）限制。11. 根据前述权利要求中任一项所述的钢测量元件，其中，经淬火的材料边缘区域表面 侧上具有由氮化物，碳化物或碳氮化物构成的厚度为2至lOym的化合物层。12. 根据前述权利要求中任一项所述的钢测量元件，其中，经淬火的材料边缘区域仅形 成在钢测量元件的下述侧上，即，该侧在运行状态下承受升高的压力。13. 根据前述权利要求中任一项所述的钢测量元件，其中，材料边缘区域具有800 -1200HV0. 01的提高的表面硬度，或厚度为2至20iim。14. 一种压力测量系统，其由下述部件构成： -压力接头，其从壳体引出， -测量装置，其驱动刻度盘前的指针，以及 -构建成根据权利要求1至10中任一项所述的钢测量元件的弹性管，其与压力接头压 力密封地连接，且与测量装置耦接。15. -种压力测量系统，其由下述部件构成： 压力接头，其从壳体引出 测量装置，其驱动刻度盘前的指针，以及 弹性管，其与压力接头压力密封地连接，且与测量装置耦接，其特征在于， 弹性管由奥氏体铬-镍钢制成，该钢具有以下份额：至多0. 03%的碳和少于2%的锰以 及至多0. 11%的氮， 弹性管具有带有提高的强度的边缘层， 边缘层被置于管内部和外部上， 外边界区域之间的在管上的边缘层的硬度为500 - 1200维氏硬度，以及 边缘层被置于管内部和外部，且至少具有5-10ym的厚度。
【专利摘要】一种由具有少量碳和氮份额的奥氏体铬-镍钢制成的钢测量元件，用于测量压力，其中，边缘区域设置具有提高的硬度。
【IPC分类】C22C38/58, C22C38/44, G01L1/04
【公开号】CN104913863
【申请号】CN201410097484
【发明人】罗尔夫·布勒歇尔, 罗尔夫·考夫曼, 阿尔明·哈夫利克
【申请人】Wika亚历山大·威甘德欧洲股份两合公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年3月14日
【公告号】DE102014204348A1, US20150253230