熱處理工藝是指將零件加熱到一定溫度，在一定溫度下保溫一段時間，然后以一定的方式冷卻，獲得一定的組織和性能的熱處理方法。溫度、時間和冷卻方法是熱處理過程中的三個主要因素，其中工藝溫度是關鍵，熱處理爐是提供滿足熱處理工藝溫度要求的設備，爐上的工藝溫度儀表系統用于控制、監測和記錄熱處理溫度。
在判斷熱處理過程的質量時，工藝溫度計顯示和記錄的數據是最重要的基礎。美國宇航標準AMS2750E根據工藝溫度儀表系統的復雜性，將熱處理爐的工藝溫度儀表分為A、B、C、D、E等五種類型，國內的HB5425《航空制件熱處理爐校加熱區測量方法》GB/T30825《熱處理溫度測量》也給出了同樣的規定。本文重點介紹了工藝溫度儀表系統的校準和調整。
工藝溫度儀表系統校準的必要性
1.工藝溫度儀表系統校準
工藝溫度儀表系統由熱電偶（或熱電阻）、連接線和溫度二次儀表組成。工藝溫度儀表系統校準是指現場比較工藝溫度儀表（包括導線和傳感器）的讀數或值，以確定測量的溫度偏差是否在相關要求范圍內。AMS2750E也叫系統精度測試（SAT）或探針檢查，其目的是確保爐子控制系統和各控制區記錄儀表系統的準確性符合要求。
根據國內外相關技術標準的要求，除了校準工藝溫度傳感器和儀器外，還需要完成兩項更重要的工作：一是校準工藝溫度儀器系統，確定系統偏差是否符合要求；二是檢測有效加熱區域的溫度均勻性，確定熱處理爐具有滿足工藝要求的工作空間。在溫度均勻性試驗過程中，如果試驗結果表明整體溫度較高或較低，工藝儀表需要調整。工藝溫度儀表系統也需要在規定的時間間隔內校準，這是保證熱處理滿足工藝要求的重要手段之一。
2.工藝溫度變化儀表系統
爐溫均勻性是評估爐能否滿足工藝溫度要求的關鍵指標。爐溫均勻性檢測是一個復雜的過程，使用傳感器多，檢測時間長，不能定期或短周期進行。
爐溫均勻性是否可靠主要取決于熱處理爐內加熱元件的加熱特性和工藝溫度儀表系統的測量和控制能力。在穩定的控制條件下，加熱元件產生的熱量和形成的溫度分布狀態具有良好的重復性。如果工藝溫度儀表系統相對穩定，爐溫均勻性也會在上次測試結果的小范圍內發生變化，有效實現工藝溫度的控制。因此，在兩次溫度均勻性測試之間進行多次工藝溫度儀表系統校準是控制爐溫度的好方法，雖然這不是保證爐溫均勻性滿足工藝要求的唯一方法，但它更容易操作。
那么，工藝溫度儀表系統變化的原因是什么？可從以下幾個方面進行分析：
（1）設備現場環境條件的影響，特別是環境溫度的變化，使工藝溫度傳感器、連接線和工藝溫度儀表的測量特性不斷變化。
(2)熱電偶在爐內氣氛中加熱冷卻，會導致電偶電極晶粒生長、氧化、腐蝕或揮發，改變熱電偶的熱特性。
（3）工藝溫度儀表本身老化引起的測量特性變化。這些變化會導致工藝溫度儀表系統的變化，偏離熱處理爐的溫度控制點，偏離爐的實際溫度。工藝溫度儀表系統在使用現場和使用過程中定期校準，使其綜合偏差控制在可接受范圍內，確保工藝溫度在合理范圍內變化。
AMS2750E根據規定，工作用廉金屬熱電偶作為工藝傳感器，只需在第一次使用前進行校準，然后無需校準。確定是否需要更換工藝傳感器。
工藝溫度系統校準方法
在AMS2750E、GJB509B和GB/T30825中給出了類似的規定。GJB509B沒有具體的操作要求。在校準工藝溫度儀表系統時，應滿足以下要求：
1.校準裝置
校準裝置是由校準用溫度傳感器（熱電偶或熱電阻）、連接導線和校準儀表組成，它應該是一個穩定的、經過校準已知誤差的系統。
校準傳感器的示值誤差應符合±（1.1℃或0.4%讀數)，測量端與工藝傳感器測溫端的距離不大于76mm，越近越好，以減少空間距離對校準結果的影響。在隨后的校準中，校準傳感器的位置和方向應保持不變，以確保以往校準數據之間的可比性。
校準傳感器可以安裝在校準時，也可以使用駐留校準傳感器。使用駐留校準傳感器有一定的風險，因為任何類型的溫度傳感器的測量特性都會在熱處理爐的加熱和冷卻過程中發生變化，這無疑會反映在校準結果中，使校準結果不可靠。
校準儀表的示值誤差應符合要求±（1.1℃或0.4%讀數)具有較高的分辨率和適應熱處理爐工作現場環境條件的能力。連接導線對校準結果的影響應盡量減少。當使用熱電偶作為校準傳感器時，應使用與傳感器和儀器相同分度號的校準補償導線；當使用熱電阻作為校準傳感器時，導線電阻是考慮的關鍵因素。
2.選擇校準溫度
校準可以在熱處理過程中進行，工藝溫度作為校準溫度，使校準工作不影響生產進度。也可以單獨進行，可以選擇最近常用的工藝溫度或具有代表性的溫度作為校準溫度。不需要在多個溫度下校準，因為校準只是對工藝溫度儀表系統精度的驗證，只要系統沒有大的偏差或保持必要的穩定性。
3.校準計算溫差
測量數據的獲取和處理是工藝溫度儀表系統符合性判斷的重要環節。讀取工藝溫度儀表和校準儀表的讀數時，需要滿足兩個條件:
首先，讀數應在爐溫處于穩定狀態。如果工藝溫度儀表的顯示值穩定或周期性變化，則表明爐溫處于穩定狀態。
其次，工藝儀讀取工藝儀表和校準儀表的讀數，或在最短時間內完成讀數操作。這可以減少爐溫波動對工藝溫度儀表系統校準結果的影響。
說明分為以下幾種情況。分為以下幾種情況進行說明。
(1)熱處理爐日常使用或溫度均勻性檢測時，需要根據工藝傳感器和儀器的校準誤差修改工藝儀表的設定值、顯示和記錄數據SAT在數據處理過程中，還應根據最新工藝傳感器和儀器的校準誤差進行修正；如果熱處理爐的日常使用或溫度均勻性檢測，則不需要根據工藝傳感器和儀器的校準誤差來修正工藝儀器的設定值和顯示和記錄的數據，在SAT工藝傳感器和儀器的校準誤差不應在數據處理過程中進行修正。
（2）在校準工藝溫度儀器時，由于示值誤差超過規定的允許誤差，調整工藝儀器的讀數。調整的目的是使儀器的示值符合規定，SAT在數據處理過程中，調整值不用于工藝儀表讀數的修正。
（3）在校準工藝溫度儀表系統時，如果校準結果超出范圍或接近邊界，則調整工藝儀表的讀數。調整的目的是使工藝溫度儀表系統的偏差符合規定的要求，SAT在數據處理過程中，調整值不用于修正工藝儀表讀數，否則，合格結果將回到不合格狀態。
(4)爐溫均勻性檢測時，由于控制點與實際溫度均勻性檢測結果中心點的偏差，調整工藝儀表讀數。調整是對工藝溫度儀表系統的額外應用，而不是系統本身的偏差。SAT在數據處理過程中，需要在工藝儀器中進行調整值 修正表讀數。
4.規定校準間隔
AMS2750E、GJB509B、GB/T30825年給出了不同類型和不同儀表類型的熱處理爐工藝溫度儀表系統的時間間隔。時間間隔與溫度均勻性的允許范圍有關，允許偏差越小，間隔越短；時間間隔與儀表類型有關，配置了更多的工藝溫度儀表系統，可以通過這些測量數據之間的比較來確定工藝溫度的穩定性。時間間隔與工藝傳感器的穩定性有關，如果使用鉑電阻、貴金屬熱電偶和N類型等穩定的工藝傳感器也可以延長時間間隔。如果爐子增加了工藝溫度儀表系統，其他系統使用穩定的傳感器或多工藝傳感器及時更換，并及時驗證不同系統獲得的數據，也可以免除工藝溫度儀表系統的校準。
5.工藝溫度計需要校準
不同類型儀器的熱處理爐配備不同數量的工藝傳感器和儀器，所有用于熱處理質量判斷的數據都應校準；所有不用于熱處理質量判斷的數據，如超溫報警的儀器系統，不需要校準。對于控制傳感器，不僅需要校準控制儀器的讀數，還需要校準記錄儀器的讀數。對于其他附加系統，例如，負載熱電偶、高溫傳感器、低溫傳感器等系統需要對工藝溫度儀表系統進行校準。
分析校準結果
工藝溫度儀表系統校準的目的是評估其穩定性，我們需要一個穩定的系統。即使有很大的偏差，也可以通過修改或調整讀數來消除，而不穩定的系統是無法控制的。
熱處理爐的類別以及同一類別的不同溫度，AMS2750E和GJB509B、GB/T30825提出了不同工藝溫度儀表系統偏差的要求，這是判斷是否符合要求的基礎。溫度均勻性允許范圍越大，或工藝溫度越高，工藝溫度儀表系統偏差允許范圍越大，符合測量系統的一般特點。
確保工藝溫度儀表系統的可靠性也取決于系統校準結果的可靠性。校準裝置的穩定性、校準方法的合理性和實際操作的標準化是確保校準結果可靠性的重要環節，數據處理和結果的正確表達不容忽視。
調整工藝溫度計
如果工藝溫度儀表系統的校準結果不符合要求，需要從不同的環節找出原因。根據不同的情況進行不同的調整或更換。
如果懷疑工藝傳感器有問題，一種情況是工藝傳感器超差，可以在爐溫穩定狀態下驗證，即使用校準儀器分別測量工藝傳感器和校準傳感器的讀數，如果差異不超過工藝傳感器允許誤差的要求，傳感器的指示值符合要求，如果超過允許誤差的要求，則應更換工藝傳感器。另一種情況是，工藝傳感器的安裝位置發生了變化，這顯然改變了工藝溫度儀表系統的偏差。證明工藝傳感器移動的證據可以是工藝傳感器安裝位置的標記，也可以校準傳感器與工藝傳感器之間的距離。如果是這樣，工藝傳感器應該恢復到原來的位置。
如果懷疑工藝儀表存在問題，可以使用溫度校準儀將標稱溫度值輸入工藝儀表。如果工藝儀表讀數與標稱溫度之差不超過允許誤差要求，則表示儀表示值誤差符合規定；相反，儀表示值誤差可能超過規定范圍，儀表應按規定重新校準。如果真的不合格，應進行調整或更換。
如果不存在上述原因，超差是綜合因素的結果，此時需要調整工藝儀器的顯示或記錄。調整應記錄，調整后應重新校準工藝溫度儀表系統。
也可能需要調整控制參數。也可能需要進行控制參數的調整。
在進行任何調整之前，應進行詳細的分析和研究，不要輕易調整工藝儀器的偏置或控制參數，并在調整后重新校準或測試，以表明調整狀態符合要求。
結語
為保證工藝溫度滿足熱處理要求，除工藝溫度儀表系統校準外，還應按規定的時間間隔校準工藝傳感器和儀表，并按規定的時間間隔檢測溫度均勻性。分析研究以往的校準結果和測試數據，掌握這些數據的變化規律，采取合理有效的措施，是保證熱處理質量的基礎。
