国家标准无油轴承用铜合金板.docx

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国家标准无油轴承用铜合金板

国家标准《无油轴承用铜合金板》

预审稿编制说明

一、工作简况

1、任务来源

根据国标委《国家标准委关于下达2016年第三批国家标准制修订计划的通知》（国标委综合〔2016〕76号）、《国家标准委关于下达《高碳铬不锈轴承钢》等62项国家标准制修订计划的通知》（国标委综合〔2016〕89号）和工信部《工业和信息化部办公厅关于印发2016年第三批行业标准制修订计划的通知》（工信厅科〔2016〕152号）文件，《无油轴承用铜合金板》国家标准由宁波兴业盛泰集团有限公司、宁波兴业鑫泰新型电子材料有限公司负责起草制定，并要求2018年全面完成指标制定工作。

2、立项目的和意义

无油轴承是各类机电产品的重要基础件，具有性能稳定可靠、使用寿命长以及维修保养简便等优点。

铜合金因其具有承载能力强、熔点高、耐热性能好、耐热性能好、耐磨损性能高等特点，逐渐成为了无油轴承的主导材料。

磷青铜合金中含有一定的锡含量，由于锡具有自润滑的效果，锡含量越高其自润滑效果越好，使其广泛应用于轴承中。

QSn6.5-0.1、QSn8-0.3、QSn10-0.3合金中锡含量从6.5-10%不等，具有非常好的自润滑及导热能力，加之具有良好的耐磨损特性及抗疲劳性能，致使其在无油轴承市场广泛应用。

目前我国轴承市场用铜约10000吨/年，无油轴承出口占比较大，但主要以低端产品为主，高端产品仍主要依赖进口，而国内对于高锡磷青铜板研发投入不足，高锡磷青铜合金板仍产品质量不稳定，致使高端轴承材料目前仍难以产业化生产，因此发展适应于高端无油轴承用铜合金材料就显得十分重要。

目前，我国铜加工业进入新常态，也进入转型升级的关键时期，大力发展高端无油轴承用铜合金材料对于我国有色金属工业改变传统模式、摆脱过剩产能、扩大有色金属应用将起到至关重要的作用。

现有基础通用的铜及铜合金板国家标准中，对于无油轴承用铜合金板的晶粒度没有具体规定，其规格、尺寸公差等均不适用于无油轴承用材料对于铜合金板工艺的要求。

本标准的制定解决了我国无油轴承用铜合金板长期没有执行标准的问题，对于行业发展有极大的促进作用。

本标准为首次制订。

3、主要工作过程

标准制订计划任务正式下达后，宁波兴业盛泰集团有限公司牵头成立了标准编制小组，首先整理收集本企业曾经生产的产品的技术要求及产品使用现状，为本标准全面、系统、有效的制定奠定了良好的基础。

随后编制小组会同市场开发和营销人员对无油轴承用铜合金板进行了全面的市场调研，全面准确地了解了市场上不同客户的需求以及产品未来的发展趋势，了解目前生产厂商的生产水平和现状。

通过查阅了国内外有关的技术资料，结合主要用户的技术要求，经过多次讨论和广泛征求意见，形成了标准征求意见稿及编制说明。

2017年6月21日~23日由全国有色金属标准化技术委员会主持在山东省东营市进行了该标准的讨论会，会后，编制小组根据会议要求，对标准文本、编制说明进行了修改和完善。

二、编制原则、主要技术指标确定依据

1、编制原则

本标准根据市场对无油轴承用铜合金板的需求和客户的特殊要求进行了制定。

2、牌号、状态和规格

本标准根据我国目前材料应用的实际，选取了国家标准中规定的H62、H68、QSn6.5-0.1、QSn8-0.3、QSn10-0.3五个合金牌号。

依据GB/T29094-2012《铜及铜合金状态表示方法》，选取软化退火（O60）、1/4硬（H01）、1/2硬（H02）、硬（H04），共4种状态。

本标准根据无油轴承用行业常规铜板的要求，规定规格为：

厚度0.6～3.5mm×宽度10～600mm。

3、外形尺寸及允许偏差的确定

本标准根据无油轴承用铜合金板的要求制定。

主要是对板材的厚度、宽度、长度、平整度等外形尺寸进行规定。

通过该指标的推行，能够促使企业加强对产品板形的管控，不仅能够提升产品整体质量，使其能够适合不同领域的无油轴承用铜板的使用需求，为企业带来良好的经济效益，更能够促进整个行业朝着更良性的方向发展。

4、力学性能的确定

本标准根据无油轴承用铜合金板的要求，参考GB/T2040-2017《铜及铜合金板材》、ASTMB103M-2015《磷青铜厚板、薄板、带材和轧制条材》以及JISH3110-2012《磷青铜和镍银合金薄板、板材和带材》标准制定。

5、晶粒度的确定

本标准根据无油轴承用铜合金板的要求制定。

6、表面质量

本标准根据无油轴承用铜合金板的要求制定。

规定板材的表面应光滑、清洁，不允许有任何影响使用的缺陷。

三、标准水平分析

本标准与GB/T2040-2017《铜及铜合金板材》、ASTMB248M-2017《加工铜及铜合金板、薄板、带材及轧制的条材一般要求》、EN1652:

1998《铜及铜合金一般用途的板材、薄板材、带材和圆形材》、ASTMB103M-2015《磷青铜厚板、薄板、带材和轧制条材》、JISH3110-2012《磷青铜和镍银合金薄板、板材和带材》标准对比如下：

标准对比如下：

1、适用范围

本标准为专用标准，适用于制作无油轴承用铜合金板，GB/T2040-2017《铜及铜合金板材》、EN1652:

1998《铜及铜合金一般用途的板材、薄板材、带材和圆形材》以及JIS3100-2012《铜及铜合金薄板、板材和带材》适用于所有的铜合金带材，而JISH3110-2012《磷青铜和镍银合金薄板、板材和带材》标准所侧重的产品领域及使用方向也与本标准有所不同。

适用于所有的铜合金板材，两标准产品的使用方向不同。

2、本标准的外形尺寸允许偏差超过GB/T2040-2017《铜及铜合金板材》、ASTMB248M-2017《加工铜及铜合金板、薄板、带材及轧制的条材一般要求》、EN1652:

1998《铜及铜合金一般用途的板材、薄板材、带材和圆形材》标准水平。

（1）厚度允许偏差对比情况见表1-表5。

表1本标准厚度其允许偏差单位为毫米

厚度

厚度允许偏差a

0.6-1.0

±0.015

＞1.0-1.5

±0.020

＞1.5-2.0

±0.025

＞2.0-2.5

±0.030

＞2.5-3.5

±0.035

a当需方要求允许偏差全为（+）或全为（-）单向偏差时，其值为表中相应数值的2倍。

表2GB/T2040-2017青铜、白铜冷轧板的厚度允许偏差单位为毫米

厚度

宽度

≤400

＞400-700

＞700-1000

厚度允许偏差，±

普通级

较高级

高级

普通级

较高级

高级

普通级

较高级

高级

＞0.50~0.80

0.050

0.040

0.030

0.070

0.060

0.050

—

—

—

＞0.80~1.20

0.060

0.050

0.040

0.080

0.070

0.060

—

—

—

＞1.20~2.00

0.090

0.070

0.050

0.110

0.090

0.080

0.200

0.150

0.100

＞2.00~3.20

0.110

0.090

0.060

0.140

0.120

0.100

0.250

0.200

0.150

＞3.20~5.00

0.130

0.110

0.080

0.180

0.150

0.120

0.300

0.250

0.200

注：

当要求单向允许偏差时，其值为表中数值的2倍。

表3GB/T2040-2017纯铜、黄铜冷轧板的厚度允许偏差单位为毫米

厚度

宽度

≤400

＞400-700

＞700-1000

厚度允许偏差，±

普通级

高级

普通级

高级

普通级

高级

＞0.50~0.80

0.040

0.030

0.055

0.040

0.080

0.070

＞0.80~1.20

0.050

0.040

0.070

0.055

0.100

0.080

＞1.20~2.00

0.060

0.050

0.100

0.05

0.120

0.100

＞2.00~3.20

0.080

0.060

0.120

0.100

0.150

0.120

＞3.20~5.00

0.100

0.080

0.150

0.120

0.180

0.150

注：

当要求单向允许偏差时，其值为表中数值的2倍。

表4ASTMB248M-2017厚度及其允许偏差

厚度

厚度允许偏差，±，mm

带材宽度

≤200

＞200~300

＞300~600

≤0.10

0.007

0.015

-

＞0.10-0.20

0.01

0.02

0.03

＞0.20-0.30

0.015

0.025

0.035

＞0.30-0.40

0.02

0.03

0.045

＞0.40-0.50

0.025

0.035

0.05

＞0.50-0.60

0.03

0.04

0.05

＞0.60-0.70

0.035

0.05

0.06

＞0.70-1.0

0.045

0.05

0.06

＞1.0-3.0

0.05

0.06

0.07

＞1.3-2.0

0.06

0.07

0.08

＞2.0-3.5

0.07

0.08

0.10

＞3.5-5.0

0.08

0.10

0.11

ASTMB248M-2017《加工铜及铜合金板、薄板、带材及轧制的条材一般要求》为通用标准，产品涵盖范围较广，适用于ASTMB36/B36M、B103/B103M、B121/B121M、B152/B152M、B465、B592、B747，B888/B888M以及B936等标准。

表5EN1652:

1998冷轧产品（板材、薄板、带材和圆形材）厚度允许偏差单位为毫米

公称厚度

公称宽度对应的厚度允许偏差1）

＞

≤

≤350

＞350~700

＞700~1000

＞1000~1250

0.12）

0.2

±0.018

-

-

-

0.2

0.3

±0.022

±0.03

±0.04

-

0.3

0.4

±0.025

±0.04

±0.05

±0.07

0.4

0.5

±0.030

±0.05

±0.06

±0.08

0.5

0.8

±0.040

±0.06

±0.07

±0.09

0.8

1.2

±0.050

±0.07

±0.09

±0.10

1.2

1.8

±0.060

±0.08

±0.10

±0.11

1.8

2.5

±0.070

±0.09

±0.11

±0.13

2.5

3.2

±0.080

±0.10

±0.13

±0.17

3.2

4.0

±0.10

±0.12

±0.15

±0.20

4.0

5.0

±0.12

±0.14

±0.17

±0.23

5.0

6.0

±0.14

±0.16

±0.20

±0.26

6.0

7.0

±0.16

±0.19

±0.23

±0.29

7.0

8.0

±0.18

±0.22

±0.26

±0.32

8.0

9.0

±0.20

±0.25

±0.29

±0.35

9.0

10.0

±0.22

±0.28

±0.32

±0.38

1）合金CuAl8Fe3（CW303G），CuNi10Fe1Mn（CW352H），CuNi30Mn1Fe（CW354H）和CuZn20Al2As（CW702R）的厚度允许偏差应为表中对应数值的1.25倍，结果修约至0.01mm。

2）包括0.1。

3）注：

厚度＞10mm时用EN1653。

（2）宽度允许偏差对比情况见表6-表8。

表6本标准宽度及其允许偏差单位为毫米

厚度

宽度及允许偏差

10-50

＞50-100

＞100-200

＞200-600

0.60-1.0

±0.08

±0.10

±0.15

±0.20

＞1.0-1.8

±0.10

±0.15

±0.20

±0.30

＞1.8-3.0

±0.20

±0.20

±0.30

±0.40

＞3.0-3.5

±0.30

±0.30

±0.50

±0.60

注：

当需方要求允许偏差全为（+）或全为（-）单向偏差时，其值为表中相应数值的2倍。

表7GB/T2040-2017宽度允许偏差单位为毫米

厚度

宽度

≤300

＞300-700

≤1000

＞1000-2000

卷纵剪允许偏差

剪切允许偏差

＞0.2-0.35

±0.3

±0.6

+3

0

—

＞0.35-0.8

±0.4

±0.7

+3

0

+5

0

＞0.8-3.0

±0.5

±0.8

+5

0

+10

0

＞3.0-8.0

—

—

+10

0

+15

0

注：

当需方要求允许偏差全为（+）或全为（-）单向偏差时，其值为表中相应数值的2倍。

表8EN1652:

1998板材和薄板宽度允许偏差单位为毫米

公称厚度

公称宽度对应的宽度允许偏差

＞

≤

≤350

＞350~1250

＞1250

-

2

+2.0

0

+6.0

0

协商

2

5

+4.0

0

+8.0

0

5

-

+8.0

0

+10.0

0

（3）长度允许偏差对比情况见表9-表10。

表9本标准长度及其允许偏差单位为毫米

厚度

长度及允许偏差

≤2000

＞2000-4000

0.60-1.0

±5.0

±5.0

＞1.0-1.8

±5.0

±7.5

＞1.8-3.0

±7.5

±7.5

＞3.0-3.5

±7.5

±7.5

注：

当需方要求允许偏差全为（+）或全为（-）单向偏差时，其值为表中相应数值的2倍。

表10GB/T2040-2017长度允许偏差单位为毫米

厚度

宽度

≤2000

＞2000-3500

＞3500-5000

≤0.80

+10

0

+10

0

—

＞0.80-3.00

+10

0

+15

0

—

＞3.0-8.0

+15

0

+15

0

+20

0

注：

当需方要求允许偏差全为（+）或全为（-）单向偏差时，其值为表中相应数值的2倍。

（4）平整度的对比情况见表11-表12。

表11本标准平整度

宽度

平整度/（mm/m），不大于

10-50

4.0

＞50-100

3.5

＞100-200

3.0

＞200-600

3.0

表12GB/T2040-2017平整度

厚度/mm

平整度/（mm/m），不大于

≤1.5

≤15

＞1.5-5.0

≤10

＞5.0

≤8

3、力学性能对比情况见表13-表16。

表13本标准力学性能

牌号

状态

拉伸试验

硬度试验

抗拉强度Rm

MPa

断后伸长率A11.3mm

％

维氏硬度

HV

H62

O60

≥290

≥35

≤100

H02

380-470

≥20

100-130

H68

O60

≥290

≥40

≤90

H02

355-460

≥25

100-130

QSn6.5-0.1

O60

≥330

≥40

≤120

H01

390-510

≥35

110-160

H02

490-610

≥10

150-190

QSn8-0.3

O60

≥345

≥45

≤120

H02

490-610

≥30

150-200

H04

590-705

≥12

180-225

QSn10-0.3

O60

≥360

≥50

≤130

H02

525-625

≥30

160-210

表14GB/T2040－2017力学性能

牌号

状态

拉伸试验

硬度试验

厚度

mm

抗拉强度Rm

MPa

伸长率

%

厚度

mm

维氏硬度

HV

H68

M20

4-14

≥290

≥40

—

—

O60

0.3-10

≥290

≥40

≥0.3

≤90

H01

325-410

≥35

85-115

H02

355-440

≥25

100-130

H04

410-540

≥10

120-160

H06

520-620

≥3

150-190

H08

≥570

—

≥180

H62

M20

4-14

≥290

≥30

—

—

O60

0.3-10

≥290

≥35

≥0.3

≤95

H02

350-470

≥20

90-130

H04

410-630

≥10

125-165

H06

≥585

≥2.5

≥155

QSn6.5-0.1

M20

9-14

≥290

≥38

—

—

O60

0.2-12

≥315

≥40

≥0.3

≤120

H01

390-410

≥35

110-155

H02

490-610

≥8

150-190

H04

0.2-3

590-690

≥5

180-230

＞3-12

540-690

≥5

180-230

H06

0.2-5

635-720

≥1

200-240

H08

≥690

—

≥210

QSn8-0.3

O60

0.2-5

≥345

≥40

≥0.2

≤120

H01

390-510

≥35

100-160

H02

490-610

≥20

150-205

H04

590-705

≥5

180-235

H06

≥685

≥210

表15JISH3110－2012力学性能

牌号

状态

抗拉强度，MPa

伸长率，％

维氏硬度HV

C5191

O

≥315

42

-

1/4H

390~510

35

100~160

1/2H

490~610

20

150~205

H

590~685

8

180~230

EH

635~720

-

200~240

SH

≥690

-

≥210

表16ASTMB103M-2015磷青铜厚板、薄板、带材和轧制条材

合金

状态

抗拉强度（MPa）

C52100

O60

365~460

H02

475~580

H04

585~690

H06

670~770

H08

725~820

H10

760~840

C52400

O60

400~505

H02

525~625

H04

650~750

H06

740~840

H08

795~890

H10

825~915

板材抽查的实际力学性能统计见附表1~附表2，其中：

QSn6.5-0.1H01态板材抽样实测的抗拉强度、硬度统计表见表17，数据分布直方图如图1所示。

表17QSn6.5-0.1抗拉强度、维氏硬度实际测试数据统计表

合金牌号

状态

样品数量（个）

抗拉强度检测结果范围（MPa）

维氏硬度检测结果范围（HV）

QSn6.5-0.1

H01

150

383-511

110-162

图1QSn6.5-0.1抗拉强度和维氏硬度测试数据分布直方图

状态为H01的QSn6.5-0.1板材，抽样检测数据为150个。

抗拉强度的平均值为453.7MPa，标准差为26.6736。

当标准指标定为390~510时，在正态分布曲线左边，标准指标系数σ=（453.7-390）/26.6736=2.388，接收概率为48.1%；在正态分布曲线右边，标准指标系数σ=（510-453.7）/26.6736=2.111，接收概率为48.6%，所以该标准指标系数的接收概率为48.1%+48.6%=96.7%。

维氏硬度的平均值为140.7HV，标准差为13.2405。

当标准指标定为110~160时，在正态分布曲线左边，标准指标系数σ=（140.7-110）/13.2405=2.319，接收概率为49.3%；在正态分布曲线右边，标准指标系数σ=（160-140.7）/13.2405=1.4576，接收概率为47.5%，所以该标准指标系数的接收概率为49.3%+47.5%=96.8%。

因此，指标合理，属于工艺成熟稳定的产品。

QSn8-0.3H02态板材抽样实测的抗拉强度、硬度统计表见表18，数据分布直方图如图2所示。

表18QSn8-0.3抗拉强度、维氏硬度实际测试数据统计表

合金牌号

状态

样品数量（个）

抗拉强度检测结果范围（MPa）

维氏硬度检测结果范围（HV）

QSn8-0.3

H02

150

480-620

154-202

图2QSn8-0.3抗拉强度和维氏硬度测试数据分布直方图

状态为H02的QSn8-0.3板材，抽样检测数据为150个。

抗拉强度的平均值为566MPa，标准差为31.3189。

当标准指标定为490~610时，在正态分布曲线左边，标准指标系数σ=（566-490）/31.3189=2.427，接收概率为48.7%；在正态分布曲线右边，标准指标系数σ=（610-566）/31.3189=1.405，接收概率为47.9%，所以该标准指标系数的接收概率为48.7%+47.9%=96.6%。

维氏硬度的平均值为180.9HV，标准差为11.0957。

当标准指标定为150~200时，在正态分布曲线左边，标准指标系数σ=（180.9-150）/11.0957=2.784，接收概率为50%；在正态分布曲线右边，标准指标系数σ=（200-180.9）/11.0957=1.721，接收概率为48.6%，所以该标准指标系数的接收概率为50%+48.6%=98.6%。

因此，指标合理，属于工艺成熟稳定的产品。

4、晶粒度

本标准针对不同的合金牌号、不同状态规定的晶粒度等级指标。

表19本标准退火状态板材的晶粒度

牌号

状态

级别

晶粒度

晶粒平均直径/mm

晶粒最小直径/mm

晶粒最大直径/mm

H62

OS035

普通级

0.035

0.020

0.050

OS030

高级

0.030

0.020

0.040

H68

OS035

普通级

0.035

0.020

0.050

OS030

高级

0.030

0.020

0.040

QSn6.5-0.1

OS030

普通级

0.030

0.020

0.040

OS020

高级

0.020

0.015

0.030

QSn8-0.3

OS030

普通级

0.030

0.020

0.040

OS020

高级

0.020

0.010

0.030

QSn10-0.3

OS030

普通级

0.030

0.020

0.040

OS020

高级

0.020

0.01