热处理的气氛控制是保证工件热处理质量的重要因素之一。气氛类型的选择可根据相关热处理工艺标准及工件热处理需求确定。可控气氛的分类、基本组分及主要用途见下表。

     热处理气氛控制系统是包含有热处理炉、气氛传感器及控制仪表，以及流量调节器的闭环控制系统。下图所示为常用可控气氛热处理炉气氛控制系统。

1.1  气氛气源

    无论是采用气氛制备系统制备气氛，还是采用甲醇滴注气氛、氮+甲醇气氛、直生式气氛或氮基气氛，都应严格控制原辅料的纯度和水、油含量，以及气氛反应过程中炭黑的产生。渗碳处理时，保持渗碳过程气氛中一氧化碳含量的稳定及热处理炉内一定的换气率同样很重要。

1. 2 分析气体采样

     分析采集的气样应该取自接近处理工件的有效加热区并远离气氛入口及加热元件。通过采样管的流速至少达到1.2m/ s，避免由于气体组分通过采样管过渡温区（采样管穿过炉体整段） 发生反应。例如，温度过低会发生水-煤气反应，造成二氧化碳浓度增加，而水汽浓度降低。如果气氛的碳势较高，则一氧化碳会转变成二氧化碳和炭黑。这样会进一步增加二氧化碳的浓度，并且通过水-煤气反应影响水汽的含量。如果采样管内产生炭黑，则送到分析仪的气样中的二氧化碳含量会比炉内实际含量高。根据气样的分析，控制器会增加富化气通入量，这样会使炉子失控，采样管内的炭黑更加严重。通过观察富化气的加入量，可以监测到这种状况。若指示的二氧化碳浓度显著高于正常值，表明炉气失控。若手动检测露点显示非正常的低值，则怀疑采样管内有炭黑形成。

      防止采样管内气体反应的一种方法是在采样管外部采用水冷，水冷可以防止采样管内发生水-煤气反应。当水温低于气氛的露点且采用的是露点仪时，则该方法不适用。若采用气体分析仪，采样管路上应有水收集装置，以防止冷凝水进入分析仪。即使有水收集装置，也应保持管路干燥，并且保证水不进入分析仪。只有采样系统是干燥的，才能获得精确的露点测量。

     采样管应采用不与气样发生反应的耐热合金制造。铁-铬合金比高镍合金要好，因为镍对一氧化碳分解成二氧化碳和炭黑的反应有催化作用。另一种方法是采用高纯度的石英管或陶瓷管作为采样管内衬，能消除采样管材料对在管内发生化学反应的催化作用，可避免管内产生炭黑。不建议选用内径小于6. 4mm 的采样管，一般选用直径为25mm 的采样管穿过炉壁。若采样管水平安装，其壁厚要加厚，或者在外面套一个支撑管，以提高机械强度。

      采样泵建议独立配置并保证气密性。采样管路可以用铜、铝或不锈钢制造，如果气氛中有氨气，则不能用铜；也可用耐热塑料管，而且塑料管不吸收潮气。对这样的系统，若采样管路经过的区域温度低于气氛的露点，则需要采用相应的管路加热措施。

1. 3 气氛控制器

     如果采用红外气体分析仪进行控制，要定期校准确保测量精度。如果采用氧探头、电阻探头、氢探头、露点仪、真空计等控制气氛，应定期监控其控制精度和灵敏度。无论如何，应保持管路清洁与干燥，防止探头部位的污染，采用自动控制系统是必须的。

    采用氧探头控制碳势时，其测量点不要靠近渗剂入口或炉内回风死角，或工件进出时易发生碰撞的位置。采用空气作为参比气时不得含水、油等杂质，因为水、油在高温下会分解和起化学反应而改变参比气中的氧含量，从而影响输出的电势。应严格控制参比气流量，如果参比气流量太小，内电极得不到新鲜空气补充，输出电势值降低；如果参比气流量太大，对内电极有冷却效应，将导致内外电极温差而引起输出电势偏低，一般以100～200mL/ min 为宜。接线盒环境温度要求小于80℃。定期进行氧探头烧碳并检查氧探头的阻抗和密封性；工件入炉前要清洗，去除油垢和防锈剂等物，避免S、As、Pb、Zn 等易挥发有害元素带入炉内，引起探头中毒。

      评估氧探头密封性好坏可通过下述方法：即在输出电势正常的情况下，切断参比气流，此时若输出电势急剧下降，到接近零值，表明密封性较差；若输出电势下降较慢，并且在某一时间内（约1min）仍有一定的输出，表明密封性较好。氧探头常见故障及原因见下表。

     采用电阻探头作炉气碳势传感器的优点是直接测量并控制炉气碳势。其主要缺点是需待钢丝渗碳后才能引起电阻的变化反应，有一定滞后。在低碳势时性能较好，高碳势时发生渗碳过饱和，电阻值与碳势的对应关系较差，或者被炭黑污染，一般w(C)＜1.3%，探头细丝寿命较短。此方法常用作对氧探头的比对。