氧探頭

以高温氧化鋯作固體電介質，在高温下若電介質兩側氧濃度不同時，便形成氧濃差電池。濃差電池產生的電勢與兩側氧濃度有關，如一側氧濃度固定，即可通過測量濃差電勢來測量另一側的氧含量。通過爐外氧P1O1和爐內氧P2O2在氧化鋯兩側產生的一個氧電勢，及在被測氣氛的絕對温度下根據能斯特公式：E=1/NF·RT·LnP1O1/P2O2(mv)表達式。

正常的滲碳 ^[2]  氣體中，CO和H2的含量基本上是定值，如用丙烷或丁烷製備滲碳氣體，其中大致含24%CO和33%H2，爐氣中的CH4和O2對CO2和H2O的含量影響很大，當增加滲劑滴量或富化氣體通入量，使CH4的含量增加時，CO2和H2O會迅速減少，其反應是：

CH4+H2O=CO+3H2

CH4+CO2=2CO+2H2

當O2量增加時，爐氣中的CO2和H2O會迅速增多，其反應是

2H2+O2=2H2O

2CO+O2=2CO2

由此可知，只要控制爐氣中的CO2、H2O、CH4和CO2中的任何一種氣體的相對含量，也就能達到控制爐氣成分、調整碳勢的目的。根據上述原理，武漢華敏研究發現，低温狀態也可以使用氧探頭，金屬材料在許多情況下要進行低温保護氣氛熱處理，在球化退火工藝中，有一種是採用氮氣加丙烷，為了保持一定的爐壓，要通入適量的氮氣和丙烷常量，體上安裝武漢華敏低温氧探頭，並在線測量爐內氣氛，精確控制爐內碳勢。

氧探頭 ^[2]  的種類多種多樣，但從總體結構講分兩大類：導流式和直插式。

導流式氧探頭：利用一根長導流管將被測氣體導入氧化鋯檢測室，然後加熱元件把氧化鋯加熱到工作温度（700℃以上）。氧化鋯一般採用管狀，電極採用多孔鉑電極。因此不受檢測氣體温度的影響，通過採用不同的導流管可以檢測各種温度氣體中的氧含量。

直插式氧化鋯探頭：直插式檢測是將氧化鋯直接插入高温氣體檢測其中的氧含量，這種檢測方式一般適宜被檢測氣體温度在700℃～1100℃時（特殊可到1400℃），它利用被測氣體的高温使氧化鋯達到工作温度。這種方法的技術關鍵是陶瓷材料的高温密封和電極問題。

1. 氧探頭在爐中工作時，潔淨的參比空氣應該持續通入。通入量在1~2L/min。

2. 探頭的核心部件時陶瓷管，使用時應儘量避免急冷、急熱，防止激烈的振動及機械碰撞。如果必須要將氧探頭從熱爐膛中抽出，那麼抽出或者插入的速度都不要超過600mm/min的速度。

3. 積炭是造成氧探頭失效的重要原因。在爐罐（馬弗爐）或爐磚（無馬弗爐）滲碳初期，常常是積炭已經很嚴重了而氧探頭輸出電勢並不高，此時一定要控制富化介質（煤油、丙酮、丙/丁烷等）通入量，不可過多。否則會使氧探頭上產生嚴重結炭，從而造成氧探頭永久性損壞。控制富化介質（煤油、丙酮、丙/丁烷等）通入量，不要設定過高的碳勢，防止氧探頭積炭。

4. 無馬弗爐在新的或舊爐大修後爐子預滲碳時先不裝氧探頭，待爐子預滲結束後再裝上氧探頭。

5. 燒碳裝置對氧探頭定期燒碳操作，當氧探頭在爐子上工作時，推薦的空氣流量為5~9L/min，燒炭持續2min，燒碳間隔在2~4h。探頭的燒碳對探頭本身是無害的。