一定溫度下，與爐氣相平衡固相中的氮活度正比于P_NH3/P_H23/2，我們把比值P_NH3/P_H23/2定義為氮勢即KN。它反映了在一定溫度下滲氮零件表面與氣氛的界面上，活性氮原子的濃度和氣氛中的氨分壓成正比，而和氫分壓的3/2次方成反比。故在生產(chǎn)中將氮勢作為含有NH3氣體的滲氮能力的度量。

對于純氨氣氛，由氮勢的計算公式KN=(1-V)/(3/4V)3/2=(1-4/3P_H2)/P_H23/2可知無論是用氣泡瓶測量分解率或氫探頭測量氫含量均可以很方便地準(zhǔn)確計算氮勢。

對于軟氮化氣氛，近十幾年先后發(fā)展了許多方法，常見軟氮化氣氛類型如下：

1、吸熱型氣體+NH3

2、放熱型氣體+NH3

3、直接滴醇+NH3

4、CO2+NH3

5、CO+NH3

由于軟氮化氣氛中滲碳?xì)夥盏亩鄻有?，?dǎo)致對軟氮化的氮勢而言，目前只有通用公式KN=P_NH3/P_H23/2可參考，并無其它計算公式可借鑒。這就導(dǎo)致在軟氮化生產(chǎn)過程中經(jīng)常有如下做法：

一、 只控制分解率來控制氮化過程：

這種做法存在兩個方面的問題：，對軟氮化，認(rèn)為控制分解率即控制殘余氨含量，即達(dá)到控制氮勢的目的。這是絕大多數(shù)人都存在的誤區(qū)，以CO2+NH3的軟氮化為例，經(jīng)反應(yīng)氣氛中主要由NH3、H2、N2、CO2、CO和H2O等組成。這時用氣泡瓶測的分解率=100%-(P_NH3+P_CO2+P_H2O），即對軟氮化而言，溶于水的并非只有NH3，還包含CO2（溶于氨水）和H2O等。這時用氣泡瓶測出的分解率并不能推出殘余氨含量，并且CO2的加入比例越大，兩者的測量誤差越大。第二，對軟氮化依舊思維定勢地認(rèn)為分解率越高，氮勢越低。以CO2+N2+NH3的氮基氣氛軟氮化為例，由于N2的加入用氣泡瓶測量分解率時，分解率是提高的，故認(rèn)為N2的加入會降低氮勢。但由KN=P_NH3/P_H23/2的計算公式可知，一定量的N2加入實際會提高氣氛的氮勢。

二、用氫探頭測量的氫含量間接換算氮勢：

由于軟氮化同時存在滲氮和滲碳兩種氣氛，爐內(nèi)將發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)過程。故為了便于計算氮勢，常見的做法一般有以下幾種：直接按照硬氮化的計算公式算氮勢；當(dāng)滲碳?xì)夥债?dāng)作定量不反應(yīng)處理；對于滲碳反應(yīng)會預(yù)先假設(shè)一定的反應(yīng)率，導(dǎo)出軟氮化的近似計算公式。由于以上三種方法都是做近似處理，故計算的氮勢均與實際氮勢有偏差。

三、同時用氣泡瓶測量的氨含量和氫探頭測量的氫含量的結(jié)果計算氮勢：

同時用氨分壓和氫分壓的結(jié)果來實現(xiàn)軟氮化氮勢的測量，這在理論上是沒有問題的，而且也是GB/T 18177-2008《鋼件的氣體滲氮》中明確要求必須這樣做的。但錯就錯在在軟氮化氣氛中依舊認(rèn)為可以用氣泡瓶測量氨分壓，這種錯誤的認(rèn)知已在條有了明確的闡述。

以上問題產(chǎn)生的根源是：由于NH3的強腐蝕性，目前市場上找不到一款可以在線、穩(wěn)定地測量氨含量的傳感器，從而使得軟氮化的氮勢測量變得困難。

由武漢華敏研制的激光氮勢傳感器，使用TDLAS激光分析技術(shù)和高精度MEMS熱導(dǎo)傳感器，同時對尾氣中氨含量和氫含量進(jìn)行精確的測量，從而計算爐內(nèi)的實時氮勢。 

TDLAS激光氨分析技術(shù)可以使發(fā)出的激光波長被調(diào)制精準(zhǔn)到特定氣體（NH3）的吸收線，能確保所發(fā)的單色激光只被特定氣體有選擇地吸收而其它氣體無吸收，所以測量過程中沒有其它氣體交叉干擾。并且被測氣體不與傳感器接觸，故能適應(yīng)高溫、強腐蝕性和高流速的被測氣體環(huán)境。由于激光光譜的寬度遠(yuǎn)小于氣體吸收譜線的展寬，使得測量更有針對性，故測量精度更高。

高精度MEMS熱導(dǎo)傳感器是近年來迅猛發(fā)展的一種微觀結(jié)構(gòu)熱導(dǎo)池傳感器，實現(xiàn)了微電子與精密機械結(jié)本的一體化，具有測量精度高、靈敏度高、漂移小等優(yōu)點，可精確測量氣氛的熱導(dǎo)率，從而精確計算氫含量。

激光氮勢傳感器除了使軟氮化的氮勢測量變得更精確以外，對軟氮化工藝的拓展是其大的核心優(yōu)勢所在。以CO2+N2+NH3的氮基氣氛軟氮化為例，由于軟氮化氮勢計算的局限性，導(dǎo)致氮基軟氮化氣氛工藝只能全程以恒定的比例通入工藝氣體，才能盡量減少氮勢的計算誤差。這不僅對質(zhì)量流量計的精度提出了極高的要求，而且對軟氮化的工藝也是極大的限制。激光氮勢傳感器的使用，使得軟氮化過程各工藝氣體流量任意做出改變而并不影響氮勢的測量，使得軟氮化工藝的靈活性大大地提升。

激光氮勢傳感器使得軟氮化氮勢測量變得可以實現(xiàn)，是氣體氮化領(lǐng)域的一次革新應(yīng)用。并且不受軟氮化氣氛種類的影響，適用范圍極廣，而且也無需考慮軟氮化過程中的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)過程，是一款真正可實現(xiàn)氮勢直接測量的傳感器。