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氧探头在渗碳、碳氮共渗、保护气氛无氧化加热等热处理工艺上的应用要比在工业炉、汽车上应用复杂得多，因为炉内的气氛控制与氧探头输出的氧量信号没有直接的数学关系。它是通过氧探头测量出热处理炉内气氛中的氧量，再由热处理炉内气氛的化学平衡原理计算出对应的碳势，达到监视或控制炉内的碳势，这就要求在大量生产实践的基础上收集大量**的实验数据，建立起与实际更接的数学模式。
渗碳炉中气氛碳势的测量与控制，1950年前后主要用氯化锂露点仪，1970年前后大多采用红外线气体分析仪。七十年代中期美国**在热处理行业引进氧探头进行碳势控制，并获得巨大的成功。氧探头直接插入炉内测量，具有结构简单、响应速度快、精度高等优点，得以迅速在发达**推广使用。到八十年代中期，欧、美、日等都已全部改用氧探头测量和控制碳势。 氧探头的使用范围很广，一般说来适用于高温渗碳、碳氮共渗、非平衡渗碳(或高碳势)，以及氮基气氛渗碳等。
使用氧探头带来的效益是很显著的。首先是产品质量提高，基本上消除了废品；其次是缩短了渗碳时间，减少了渗剂的消耗，节约了能源。据使用厂家反映，利用氧探头可缩短20%工时，减少50～70%的渗剂消耗；再次是可避免碳黑的形成，减轻了清理工作。
多数热处理气氛是含CO、CO2、CH4、H2、H2O等的混合气体，目前发展起来的N2基气氛中，N2只作为载气并不参加反应，这里不予考虑。
简单地讲，平衡条件下，气氛中CO和H2的含量是稳定的，一般的碳势控制都是比较容易实现的，但到高温或高碳势(＞1.2%℃)时，气氛CO和H2O含量非常小，当气氛被引出炉并冷却后，气氛的平衡被严重破坏，这导致CO2红外仪和露点法给出的碳势与实际碳势的偏差经常达到100%以上，而氧探头是直接插入炉中测量的，反映的是炉内真实状况，精度很高。
利用能斯特公式(6)可推导出氧电势与碳活度、Pco、T之间的关系，它们的关系中碳活度ac=Cp／Cs,Cp为炉气碳势，Cs为T温度下钢中饱和含碳量，Pco为炉气中CO分压。。在平衡条件下，Pco很稳定，利用氧电势和温度就可准确地测出碳势。
在非平衡条件下或N2基气氛下，Pco和PH2不稳定，红外法和露点法已不适用，而加上Pco(用红外仪测出)补偿，进一步修正(6)式，氧探头仍可以准确地进行碳势控制，这对高温高碳渗碳是非常重要的。 |
露点分析仪
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