钢铁材料规格和选用标准手册

机械材料的规格和选定学习目的1 .了解机械材料规格的意义。2 .了解常用机械材料的规格。3 .知道各种规格编号的意思。4 .可以选择适当的金属材料。1-1前言规格(Specification )是产品需求的描述，也是资料技术交流的依据。 为了适合某个特别的用途，生产者当然需要促使产品符合需求。 随着工业化程度的提高和国际间贸易往来的趋势，产品流通越来越频繁，为了提高效率，提供产品零件兼容性，工业标准的制定是必然的结果。 在机械材料的范畴中，作为生产者和使用者遵循的规范，必须有一定的规格。完善的标准必须具有以下数据的描述：1 .复盖范围：包括应用(例如，板、线、管)、应用尺寸等。2 .化学成分：包括各成分元素的含量范围和成分编号。3 .定性描述：是指质量方面，例如炼钢方式和脱氧状况。4 .指定定量需求：化学成分的范围、物理和机械性质的需求，以适应使用上的经济原因。5 .其他需求：例如特殊公差、材料表面情况等。目前，世界各国随着工业化的发展有着不同的工业标准。 例如，美国的ANS (美国国家标准)、日本的JIS (日本工业标准)、德国的DIN (德国工业标准)等。 机械材料的规格中经常使用ASTM (美国材料试验协会)、AISI (美国钢铁协会)、SAE (美国汽车协会)等，我国主要根据CNS (中国国家标准)制定。由于材料的选择和应用是学习材料标准的重要目的，本章最后一个例子显示了如何在与产品需求相关的考虑下选择合适的材料。1-2材料的规格一种机械材料的规格主要可以用材料的种类、成分和机械性质来说明。 为了标准化，材料必须经过严格的试验规范，确保可靠性。 世界各国都有其材料试验的标准过程，中国也不例外。 例如，CNS相关材料试验的部分，其中钢材的检查通则(CNS2608、G2018 )规定了以下内容本标准的主要内容有适用范围、检查及再检查三项适用范围：本标准适用于钢材的一般检查检查部分：说明化学成分试验和机械性质试验的试验片的采样和检查标准方法再检查部分：说明没有规定规格部分的试验片，必须经过再检查来判定合格和不合格。“有色金属材料检查通则”(CNS4195，H2045 )规定本标准的主要内容有适用范围、检查及再检查三项适用范围：本标准规定了有色金属材料检测的一般事项检查部分：对外观、尺度、化学成分试验和机械性质试验进行规定试验片的抽样和试验事项复验部分：说明试验结果不符合部分规格和规定的，必须经过复验判定合格和不合格。1-3一般材料编号因为一般材料的化学成分与机械性质有关，所以常用的材料编号多以化学成分命名为主，辅助机械性质(如第七章材料规格中所述)。 因为材料范围很广，本章的内容主要以钢铁材料的编号为主，另外还辅助说明了一些有色金属和非金属材料。工业上，钢铁材料(包括碳钢)一定依赖于化学成分，使用一定的编号容易选择是基本的认识。 目前，中国常用的标准有中国国家标准(CNS )、日本工业标准(JIS )、美国钢铁学会-美国汽车技术人员学会(AISI-SAE )三种。 此外，也可被与德国工业标准(DIN )和美国统一标准号码(UNS )相关的行业采用。 还有其他常见的各国规格名称。1 .中国国家标准(CNS )(1)钢铁标准中国国家标准CNS是国家标准的简称，CNS对钢铁材料的编号主要根据CNS 109 G1001 (公布：民国36年3月，修订：民国85年3月)的原则由以下三部分组成第一部分是材质，钢铁材料的大部分是S(Steel钢)或F(Ferrum铁)。的双曲馀弦值。第二部分有两种不同的表现a .表示标准名称或产品用途。 常用的是- p :板(薄板)、T:Tube (管子)、U:Use (特殊用途)w :线材f :锻造c :铸造例： sp cc :板、钢板(冷轧)。S UP:Use Spring、弹簧用钢b .结构用钢材(包含结构用碳钢和合金钢)表示主要合金元素或碳含量(结构用碳钢的情况)，在表示碳含量的情况下，通常用碳含量的100倍的数值表示例： SCM420 :铬钼钢，第420种s2c :碳钢，碳含量0.25%。第三部分是该材料的种类号码，或者最低拉伸强度、屈服强度。 表示最小拉伸强度或最小屈服强度时，通常用3位数字表示。例： SCM 420表示铬钼钢中编号为420的材料STB 340表示锅炉和热交换器用钢，没有拉伸强度小于340 N/mm2。和合金量的表示方法不同。 常用于建筑结构用等不需要规定碳含量的钢材的情况。注：机械结构用钢材的符号由于机械结构用钢材被广泛使用，CNS 2608 G2018特别在附录2中说明了适用范围及其符号表示的意义适用范围：机械结构用碳钢钢材及结构用合金钢钢材种类符号的组成。a .符号顺序为钢的主要合金元素、主要合金元素的含量或代表值、符号。 但是，钢的代表符号s、碳的符号c除外。附加符号由第一组和第二组构成第一组-向钢材添加的特殊元素，以改善特性，如切削性(例)改善切削性的添加元素基本钢加符号铅添加钢l硫磺添加钢s添加钙的钢u型第二组-钢材化学成分以外的保证特性(例)保证特殊特性的附加符号特性加符号硬化保证钢h表面硬化用钢K(例)S 30 C :碳钢、碳含量0.30；S 20 C 4:碳钢、碳含量0.20； 第四结构用碳钢S(55)C :一般结构用碳钢，最小拉伸强度55kg/mm2S85WMo(HS ) :碳含量0.85？的钨钼高速钢OS90C(T ) :用平炉炼钢法精制，含有碳量0.9的工具钢b .碳含量的代表值。(2)铝及铝合金的规格铝和铝合金的种类和符号按照CNS 2068 H3021的规定，适用范围为铝锻造、铝锻造(以下简称铝锻造)和铝铸造、铝铸造合金(以下简称铝铸造)的合金的种类和精炼符号。锻造铝合金的编号根据其合金成分的不同，总共为1xxx8xxx系，其他9xx系为备用，铸造铝合金的规格也为1xxx9xxx系，其中6xxx系为备用，这些已在第9章中叙述。“精炼度”是指“在制造过程中，根据加工、热处理等条件的不同而得到的机械性质的区分”。 精炼符号分为基本符号和细分符号。 基本符号是字母(大写)，细分符号是数字或数字的组合，加在基本符号之后。a .基本符号铝合金精炼度的基本符号分为四种。b .细分符号铝合金精炼度的基本符号h及t的细分符号根据以下规定。锻炼铝合金的编号和化学成分。2 .日本工业标准(JIS )JIS是Japanese Industral Standard的简称，JIS大致分为钢铁材料的编号(1)一般机械结构用碳钢：材料编号的方法与CNS的第一种表示方法相同。(例) s3c表示碳含量0.30？的机械结构用碳钢(2)其他用途的碳钢及合金钢：这种钢的材料编号表示法大致可分为三个部分第一部分用材质表示，钢用s表示，铁用f表示，其他有色类用表11-。第二部分表示钢制品的规格和用途，例如，k表示工具钢、TB代表锅炉用钢管，PC2代表冷轧钢板。第三部分是钢材的种类，用1、2、3表示。另外，根据需要，在后面附加材料的加工方法、热处理方法等，作为加工方法，有：D(Drawing )提取、G(Grinding )研磨、T(Turning )车削、Ex(Extruded )挤出法等。 热处理方法大多记载在金属符号之后，在两者之间加了“-”(例) SK2 :第二种碳工具钢SKS11 :第11种切削用工具钢SUH301 :第301种耐热钢SUS301-1/2H :第301种不锈钢、1/2硬质材料3 .常用的美国材料编号和标准(1)美国钢铁学会-美国汽车技术人员学会(AISI-SAE )AISI和SAEAE在1941年共同制定了钢铁材料的分类，将4个(或5个)数字作为符号进行了分类。 在其中第一位表示钢材的种类。 例如，镍钢是2，钨钢是7。第二位表示主要合金元素的百分率0表示没有其他合金元素。第三位、第四位(或第三位、第四位、第五位的数字)表示碳含量。(例)SAE1045 :碳含量0.45的碳钢相当于CNS中的s4c钢。SAE4140 :含有碳量0.40的铬钼钢相当于JIS中的SCM4钢。钢种编号钢种编号碳钢1耐热钢30普通碳钢10钼钢4易切削钢(硫化)11Cr(0.7 )41锰钢13Ni-Cr43镍钢2PS (1.75 )460.50纳米20铬钢51.50纳米21Cr(1.0 )513.50纳米23PS (1.5 )52镍铬合金3铬钒钢61.25纳米0.6厘米31钨钢。71.75 PS 1.0 PS32镍铬合金83.50纳米1.5厘米33硅锰钢9(2)美国材料协会和美国机械技术人员协会ASTM(ASME )ASTM是一种被非常广泛采用的材料规范，其特色主要取决于产品的特性和表现。 ASTM标记法用字母符号表示，辅助年代的混合标记，ASME采用了相当多的ASTM标准，采用了传统的s标记。ASTM表示法：首字母表示意思甲组联赛钢铁类乙级联赛有色金属类c.c一般测试法例如： ASTM A36-77a中A 36 - 77 a分别(钢铁)(结构用)(1977年) (初次修订)另外， ASTM E8代表拉伸试验标准ASME的表示法：例如： ASME SA213=ASTM A213相同的编号根据化学成分(Grade )加工方式(Type )的产品类型(Class )来区分。 Grade主要叙述其化学性质，Type指脱氧的情况Class:指其他性质。 例如强度、表面光度等。(3)美国统一号码系统UNSUNS是统一编号系统的简称，1974年为ASTM和东盟制定，UNS本身不是标准而是编号，将金属分成17个系列号与传统体系合作。 例如，在UNS G10XX0=SAE 10XX中，因为有索引、统合、参考的意义，所以称为统一编号体系。4 .德国工业标准(DIN )DIN不是英语而是德语的Deutsch Industriell Norm的简称，德国工业标准中钢铁材料的标准是DIN 17006，补充说明在DIN 17006、1974年变更为ISO制，由EURONORM 27-74代替。 用英语的字母和数字叙述其特征，字母规定了钢铁的种类、冶炼方法、合金材料、处理情况等，数字规定了钢铁材料的碳含量、拉伸强度、主合金的成分倍数等。(1)碳钢一般用碳标记及其碳含量表示，像C60那样表示含有0.6%C的碳钢。 另外也有拉伸强度和其他表现，例如：St50是拉伸强度50kg/mm2的结构用碳钢，CK40是含磷、硫量非常低的碳钢，拉伸强度是40kg/mm2。(2)高级钢材及低合金钢以其主要的合金元素和含量为标记，但是其第三部分的含量，为了避免小数点的出现，值乘以固定倍数以整数型来表现，因此从号码求实际的含量时，需要除以倍数。第一部分：碳含量第二部分：合金元素的种类第三部分：合金元素含量合金元素的双曲馀弦值Cr、Co、Mn、Ni、Si、w4Al、Be、Pb、Cu、Mo、Nb、Ta、Ti、v10p、s、n、Ce和c100乙级联赛1000例如：碳含量0.34%铬含量1%钢材表示为34Cr4由此，13CrV53表示碳含量0.13%、铬含量5/4=1.25%、钒含量3/10=0.3%(3)高合金钢标记前加“x”，而且合金元素含量很高，所以不乘以倍数就直接表示。 (如上所述，高合金钢通常是指合金总含量为8%以上的钢材)例如：碳含量0.12%的不锈钢、铬含量18%镍含量8%X12CrNi18 8同样X10CrNi1810表示碳含量为0.10%的高合金钢，铬含量为18%镍含量10。要进一步显示其特性，可以在符号前后加一个字