氧探頭的使用范圍很廣，一般說來適用于高溫滲碳、碳氮共滲、非平衡滲碳(或高碳勢)，以及氮基氣氛滲碳等。
使用氧探頭帶來的效益是很顯著的。首先是產品質量提高，基本上消除了廢品；其次是縮短了滲碳時間，減少了滲劑的消耗，節約了能源。據使用廠家反映，利用氧探頭可縮短20%工時，減少50～70%的滲劑消耗；再次是可避免碳黑的形成，減輕了清理工作。
多數熱處理氣氛是含CO、CO2、CH4、H2、H2O等的混合氣體，目前發展起來的N2基氣氛中，N2只作為載氣并不參加反應，這里不予考慮。
簡單地講，平衡條件下，氣氛中CO和H2的含量是穩定的，一般的碳勢控制都是比較容易實現的，但到高溫或高碳勢(＞1.2%℃)時，氣氛CO和H2O含量非常小，當氣氛被引出爐并冷卻后，氣氛的平衡被嚴重破壞，這導致CO2紅外儀和露點法給出的碳勢與實際碳勢的偏差經常達到99%以上，而氧探頭是直接插入爐中測量的，反映的是爐內真實狀況，精度很高。
利用能斯特公式(6)可推導出氧電勢與碳活度、Pco、T之間的關系，它們的關系中碳活度ac=Cp／Cs,Cp為爐氣碳勢，Cs為T溫度下鋼中飽和含碳量，Pco為爐氣中CO分壓。。在平衡條件下，Pco很穩定，利用氧電勢和溫度就可準確地測出碳勢。
在非平衡條件下或N2基氣氛下，Pco和PH2不穩定，紅外法和露點法已不適用，而加上Pco(用紅外儀測出)補償，進一步修正(6)式，氧探頭仍可以準確地進行碳勢控制，這對高溫高碳滲碳是非常重要的。
