爐起的碳勢(shì)從廣義上來(lái)說，是指在一定溫度下，爐內(nèi)氣氛與一定含碳量的鋼件相界面上化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的爐氣狀態(tài)。爐氣的碳勢(shì)高低決定于爐氣本身的組成成分、爐氣所處得溫度以及爐內(nèi)的催化、催化劑條件等因素。對(duì)保護(hù)氣體而言，爐氣的碳勢(shì)應(yīng)與鋼體本身的含碳量相當(dāng)或略高，這樣才能使鋼件在加熱過程中不發(fā)生氧化和脫碳作用。對(duì)滲碳?xì)怏w而言，爐氣的碳勢(shì)應(yīng)比滲碳鋼件的含碳量高，所以爐氣中的活形碳原子就能被工件表面吸收，并擴(kuò)散滲入，直至滲層表面含碳量與爐氣碳勢(shì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，以維持滲碳過程的連續(xù)進(jìn)行，不斷地給滲層表面提供活性碳原子。
在滲碳過程中，爐氣碳勢(shì)的高低實(shí)際上市滲碳能力強(qiáng)弱的變現(xiàn)。碳勢(shì)越高，滲碳能力越強(qiáng)，滲入速度快，滲層厚度大，滲層碳濃度高，濃度梯度也大。但是，當(dāng)爐內(nèi)碳勢(shì)高于滲層表面的吸碳能力時(shí)，沒有被吸收的活性碳原子就會(huì)聚集在表面結(jié)成碳分子而形成炭黑，反而使?jié)B入速度下降，滲層厚度也會(huì)減薄。由于整個(gè)滲碳過程中，工件表面的吸碳能力時(shí)變化的，如果根據(jù)吸碳能力的變化對(duì)碳勢(shì)采取分段控制，便能有效地防止炭黑的產(chǎn)生，使碳濃度梯度平緩，滲層碳濃度適當(dāng)，滲速也會(huì)提高。
為了使碳勢(shì)對(duì)滲碳過程產(chǎn)生有利的綜合效果，可分段控制爐氣的碳勢(shì)，即開始階段盡可能提高碳勢(shì)，因?yàn)檫@時(shí)工件的吸碳能力很強(qiáng)，不易產(chǎn)生炭黑，碳勢(shì)高可使?jié)B層表面的濃度梯度大，有利于進(jìn)行擴(kuò)散，并提高滲速。第二階段要適當(dāng)降低碳勢(shì)，因?yàn)楸韺右呀⒘溯^高的濃度梯度和達(dá)到了一定的滲層深度，這時(shí)工件表面的吸碳能力已開始下降，所以碳勢(shì)不宜太高，以免產(chǎn)生炭黑。第三階段是擴(kuò)散時(shí)期，爐內(nèi)碳勢(shì)可進(jìn)一步降低，以使表層的碳濃度梯度和滲層深度達(dá)到工藝上的要求。
正常的滲碳?xì)怏w中，CO和H2的含量基本上是定值，如用丙烷或丁烷制備滲碳?xì)怏w，其中大致含24%CO和33%H2，爐氣中的CH4和O2對(duì)CO2和H2O的含量影響很大，當(dāng)增加滲劑滴量或富化氣體通入量，使CH4的含量增加時(shí)，CO2和H2O會(huì)迅速減少，其反應(yīng)是：
CH4+H2O=CO+3H2
CH4+CO2=2CO+2H2
當(dāng)O2量增加時(shí)，爐氣中的CO2和H2O會(huì)迅速增多，其反應(yīng)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(duì)含量，也就能達(dá)到控制爐氣成分、調(diào)整碳勢(shì)的目的。根據(jù)上述原理，目前所采用的碳勢(shì)測(cè)定控制方法有紅外線CO2控制法、紅外線CH4控制法、紅外線CH4/CO2控制法、H2O氣露點(diǎn)控制法和O2氣的氧探頭控制法等。這些方法都能連續(xù)自動(dòng)地測(cè)控調(diào)節(jié)碳勢(shì)。目前使用較廣發(fā)的是氧探頭。
