孔令利，贺瑞军，成亦飞

北京航空材料研究院 北京 100095

1 序言

AMS 2750《Pyrometry》为美国宇航材料标准，是NADCAP（国家航空航天和国防合同方授信项目）审核中热处理过程认证的重要依据，从1980年发布以来，已经历7次版本的修订，在2022年6月发布最新的AMS 2750G—2022版（以下简称AMS 2750G）；该标准主要内容包括：温度传感器、仪表、热处理工艺设备、系统精度校验、炉温均匀性测量、记录及管理等，最新版本得到进一步优化，删除了部分过时内容（特别是对模拟仪表的相关要求），解决了历史版本中发现的问题，突显该标准的先进性和科学性[1，2]。

2 炉温均匀性测试

炉温均匀性的基本概念：在热处理炉达到热平衡前后，使用校准过的仪器装置和热传感器对工作区温度变化进行一系列测试，温度变化是相对于炉膛中的传感器而不是炉子设定点温度，在热处理炉有效加热区内的温度相对于设定温度的变化。AMS 2750G版中关于炉温均匀性测试内容共涉及17项内容，可概括为：初始和周期性TUS温度测试；时间间隔；热处理设备改变；维修对测试间隔的影响；炉温均匀性测试时设备参数设置；气氛要求及具体设备的要求；炉温均匀性测试时对于测试和负载传感器的要求；传感器失效要求及A类或C类仪表配置中的高/低温记录传感器的定位要求；炉温均匀性测试数据采集；结果记录以及测试是否合格的判定要求等。炉温均匀性测试（TUS）作为AMS 2750G中的关键测试项，其测试结果的合格与否，将直接影响热处理炉的使用性能和制件的热处理工艺质量。

3 炉温均匀性测试内容解读

AMS 2750航空航天材料规范技术标准经历7个版本的修订，最新版本为AMS 2750G版，是在AMS 2750F版发布两年后进行了更新，对于关键的炉温均匀性测试内容也随之进行了修订，因此有必要通过对相关内容的解读来提高对AMS 2750G版炉温均匀性测试的认识。对于本文所整理的数据、结果，均摘录标准原文，部分内容结合笔者个人理解，仅供参考。

3.1 炉子等级划分及仪表类型要求

如果没有专门规定，炉子等级应满足所处理产品材料管理规范所确立的温度均匀性要求。AMS 2750G、AMS 2750F和AMS 2750E中对炉子等级的划分较为统一。表1按照AMS 2750G中的规范要求书写，对以℃为单位的温度均匀性公差增加备注，标准规定2级炉的温度均匀性公差为±6.0℃，3级炉的温度均匀性公差为±8.0℃；我国相关航空标准则基本规定2级炉的温度均匀性公差为±5.0℃，3级炉的温度均匀性公差为±10.0℃，需要注意[3-5]。

表1 炉子等级及均匀性允差

仪表类型是根据为控制、记录或指示所需温度而使用的仪表等级来定义的。AMS 2750G仪表类型分类要求见表2。按标准要求，仪表类型由左到右按控制严格要求以降序来排列，即A型严于B型。超温保护传感器也可用作记录传感器，其代表A型或C型仪表的温度最高位置，或者也可在适当位置用称为D+型的附加记录传感器。其中D+型则是在AMS 2750F版新增的一种仪表类型，在AMS 2750G版中继续延用。

表2 仪表类型分类要求

3.2 炉温均匀性测试间隔和补偿

在AMS 2750G标准按照炉子配置仪表类型和用处，对炉温均匀性测试周期进行了详细规定，详见表3；不同等级炉子的仪表最大允许补偿值要求见表4。由表3可知，用于生产原材料炉子的炉温均匀性测试周期要求比用于生产零件的炉子要放宽些，体现了标准的实际性。而炉温均匀性测试周期的延长并不只是满足了测试后合格的次数，同时还应根据经验建立一套设备预检修机制，以确保在炉温均匀性测试周期延长期间，能够保证有效工作区温度场的均匀性不发生超出相应炉子等级规定的偏差，这点需要注意。

表3 炉子等级、仪表类型和TUS间隔

表4 炉子等级、仪表类型、最大补偿值

3.3 需要重新测试炉温均匀性的情况

在AMS 2705G中，详细列举了炉子因发生改变和维修而需要重新测试TUS的规定，共有14项内容，具体如下。

1）设备位置的变化。如果设备为可移动式，例如，设备装有轮子或有其他可移动配置，则可不执行初始TUS，但在某些情况下，需要进行新的周期性TUS。

2）高于最高工作温度或低于最低工作温度。

3）燃烧室尺寸、数量、类型或位置发生变化。

4）加热元件数量、类型或位置发生变化。

5）气流方式/速率（挡板位置、风扇转速、风扇数量等）发生变化。

6）耐火材料厚度发生变化。

7）使用不同热性能的新耐火材料。

8）真空炉热区设计或材料发生变化。

9）控温传感器（如传感器的类型、组件厚度、元件尺寸、热接点结构等）发生变化。

10）控温传感器位置发生变化。

11）燃烧压力设定相对于初始设定发生变化，如炉子工作压力操作系统的设定相对于初始设定发生变化。

12）温控表或程序发生变化。例如：①高-低/开-关的比例参数。②控温仪表模式或类型发生改变。③P L C逻辑程序对炉子加热控制方式发生改变。④调谐常数、参数或可变电阻发生调整。

13）有效加热区容积增加，覆盖以前未测试的区域。

14）有效加热区位置发生变化，覆盖以前未测试的区域。

3.4 炉温均匀性测试用传感器配置要求

在实际测试炉温均匀性过程中用到最多传感器是热电偶，标准中对于比较常用的热电偶的最大允许误差进行了要求，详见表5。测试炉温均匀性传感器的分布则是按照体积法进行测试，体积法要求传感器应采用三维放置的方式，以尽可能地布及炉子整个有效工作区内的特征位置。按照设备等级和有效加热区的体积，传感器数量应满足表6的要求，测试传感器的分布规则详见表7。

表5 TUS传感器精度要求

4 结束语

通过对AMS 2750G标准中的炉子等级及仪表类型划分、炉温均匀性测试间隔和补偿、需要重新测试炉温均匀性的情况以及炉温均匀性测试传感器配置要求等主要内容的介绍，可以发现新版本标准中炉温均匀性测试要求相比历史版本，在内容上发生了一定的改进和升级。在实际热处理生产过程和质量管控中，选择正确、合适的技术标准规范作为热处理质量评价依据是非常重要的。AMS 2750标准作为NADCAP认证的重要依据，是国内制造企业承接国外航宇产品转包热处理生产的重要审核内容项，同时通过应用该标准也可提升热处理过程质量管控水平，降低风险，为企业研发、生产提供依据和技术支持。