钢铁材料规格和选用标准手册Word格式文档下载.doc
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而在针对机械材料规格方面,常用的还包括ASTM(美国材料试验协会)、AISI(美国钢铁协会)、SAE(美国汽车协会)等,而我国主要则依据CNS(中国国家标准)订定。
材料的选择及应用是学习材料规格的重要目的,所以本章最后举例说明,如何在产品需求及相关考虑之下,选择适当材料。
1-2材料的规格
一种机械材料的规格最主要可以由:
材料的种类、成份和机械性质来说明。
而为了标准化起见,材料必须经由一套严谨的试验规范,确保其可靠度。
世界各国都有其材料试验的标准程序,我国也不例外,例如:
CNS有关材料试验部份,其中「钢料之检验通则」(CNS2608,G2018)规定:
本标准主要内容包括:
适用范围、检验及重验三部分
适用范围:
本标准适用于钢料之一般检验
检验部份:
说明化学成份试验和机械性质试验的试片取样及检验
标准方法
重验部份:
说明规格部份不合规定的试片,必须经由复验判定
合格及不合格。
又如「非铁金属材料之检验通则」(CNS4195,H2045)中规定:
本标准主要内容包括:
本标准规定非铁金属材料检查一般事项
规定有关外观、尺度、化学成份试验和机械性质试验
的试片取样及试验事项
说明试验结果如部份规格与规定不合,必须经由重验
判定合格及不合格。
1-3常用的材料编号
一般材料的化学成份与机械性质是息息相关的,因此常用的材料编号大多是以化学成份命名为主,再辅以机械性质(如第七章部分材料的规格叙述)。
由于材料范围很广,因此本章内容,主要以钢铁材料的编号为主,另外辅以部分非铁金属及非金属材料来做说明。
在工业上,钢铁材料(包括碳钢在内)必依其化学成份,使用一定的编号以利于选用,这是基本的认识。
目前,在我国较常用的规格有三种:
中国国家标准(CNS)、日本工业标准(JIS)、美国钢铁学会-美国汽车工程师学会(AISI-SAE)。
另外德国工业标准(DIN)和美国统一标准编号(UNS)相关业界有时也会采用。
而其它还有常见的各国规格名称。
1.中国国家标准(CNS)
(1)钢铁的规格
中国国家标准CNS是ChineseNationalStandard的简写,CNS对钢铁材料的编号主要依据CNS109G1001(公布:
民国36年3月,修订:
民国85年3月)原则上由下列三部分组成:
第一部分为材质,钢铁材料大部分以S(Steel钢)或F(Ferrum铁)
表示。
第二部分有两种不同的表示法;
a.表示标准名称或是制品用途。
常用的有-P:
Plate(薄板)、T:
Tube(管)、U:
Use(特殊用途)
W:
Wire(线材)F:
Forging(锻造)C:
Casting(铸造)
例:
SPCC:
Plate,钢板(冷轧)。
SUP:
UseSpring,弹簧用钢
b.用于结构的钢料(包括结构用碳钢及合金钢),代表主要合金元素或含碳量(结构用碳钢时),表示含碳量时,通常以含碳量之100倍数值表示,
例:
SCM420:
铬钼钢,第420种
S25C:
碳钢,含碳量0.25%。
第三部分为该材料之种类号码,或是最低抗拉强度、降伏强度。
若是表示最小抗拉强度或最小降伏强度,通常以三位数字表示。
SCM420表示铬钼钢中编号420的材料
STB340表示锅炉及热交换器用钢,抗拉强度不
低于340N/mm2。
以与合金量之表示法有所区别。
常用于建筑结构用等不须规定含碳量钢料的场合。
注:
机械结构用钢料的符号
机械结构用钢料使用很广,因此CNS2608G2018特别在附录2中说明适用范围及其符号所代表的意义:
机械结构用碳钢钢料及结构用合金钢钢料种类符号之组成。
a.符号顺序为钢之主要合金元素、主要合金元素含量或代表值、附加符号。
其中除钢之代表符号S、碳之符号C之外。
附加符号由第一群及第二群组成,
第一群—为钢料为改善其性质(例如切削性)所添加的特殊元素
(例)改善切削性之添加元素
基本钢
附加符号
铅添加钢
L
硫添加钢
S
钙添加钢
U
第二群—为钢料除化学成份之外的保证特性
(例)保证特殊特性之添加符号
特性
硬化能保证钢
H
表面硬化用钢
K
(例)
S30C:
碳钢,含碳量0.30﹪
S20C4:
碳钢,含碳量0.20﹪第四种构造用碳钢
S(55)C:
一般构造用碳钢,最小抗拉强度55kg/mm2
S85WMo(HS):
含碳量0.85﹪的钨钼高速钢
OS90C(T):
以平炉炼钢法提炼,含碳量0.9﹪的工具钢
b.碳含量的代表值。
(2)铝及铝合金的规格
铝及铝合金之种类及符号系依CNS2068H3021之规定,适用范围为锻铝、锻铝合金(以下简称锻铝合金)及铸铝、铸铝合金(以下简称铸铝合金)之合金种类及炼度符号。
锻铝合金之编号依其合金成分,共分1xxx~8xxx系,另有9xxx系为备用,,铸铝合金之规格亦分1xxx~9xxx九系,其中6xxx系为备用,这些已如第九章所述。
而所谓”炼度”系指”制造过程中,依加工、热处理等条件之差异所获得机械性质之区分”。
炼度符号又分为基本符号与细分符号。
基本符号为一字英文字母(大写),细分符号为一位数字或多位数字组合并附在基本符号之后。
a.基本符号
铝合金的炼度基本符号分为四种。
b.细分符号
铝合金炼度之基本符号H及T之细分符号,依下列规定。
锻铝合金的编号及化学成分。
2.日本工业标准(JIS)
JIS是JapaneseIndustralStandard的简称,JIS对于钢铁材料的的编号大致可分两大类:
(1)一般机械构造用碳钢:
其材料编号方法和CNS的第一种表示法相同。
(例)S30C表示含碳量0.30﹪的机械构造用碳钢
(2)其它用途的碳钢及合金钢:
这一类钢的材料编号表示法,大致可分三部分:
第一部分为材质,钢以S、铁以F表示,其它非铁类如表11-。
第二部分表示钢制品的规格或用途,例如:
K代表工具钢、TB代
表锅炉用钢管、PC2代表冷轧钢板。
第三部分为为钢料的种别,以1,2,3来表示。
此外如果需要,可将材料的加工方法、热处理方式等附注于后,加工方法例如:
D(Drawing)抽制、G(Grinding)研磨、T(Turning)车削、Ex(Extruded)挤制。
热处理方法大多记于金属符号之后,并在二者之间加入"
-"
(例)SK2:
第二种碳素工具钢
SKS11:
第十一种切削用工具钢
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及规格
(1)美国钢铁学会-美国汽车工程师学会(AISI-SAE)
AISI和SAE在1941年共同订定钢铁材料的分类,以四个(或五个)数目字为记号来分类。
其中
第一位数,表示钢料的种类,如:
镍钢为2、钨钢为7。
第二位数,为主要合金元素的百分值;
0表示无其它合金元素。
第三、四位数(或第三、四、伍位数字)代表含碳量。
(例)
SAE1045:
含碳量0.45的碳钢,与CNS中S45C钢料相当。
SAE4140:
含碳量0.40的铬钼钢,与JIS中SCM4钢料相当。
钢种
编号
碳钢
1×
×
耐热钢
30×
普通碳钢
10×
钼钢
4×
易削钢(加硫)
11×
Cr(0.7﹪)
41×
锰钢
13×
Ni-Cr
43×
镍钢
2×
Ni(1.75﹪)
46×
0.50﹪Ni
20×
铬钢
5×
1.50﹪Ni
21×
Cr(1.0﹪)
51×
3.50﹪Ni
23×
Cr(1.5﹪)
52×
镍铬钢
3×
铬钒钢
6×
1.25﹪Ni0.6﹪Cr
31×
钨钢
7×
1.75﹪Ni1.0﹪Cr
32×
镍铬钼
8×
3.50﹪Ni1.5﹪Cr
33×
硅锰钢
9×
(2)美国材料协会及美国机械工程师协会ASTM(ASME)
ASTM是非常广泛被采用的材料规范,它的特色主要是针对产品的特性及表现而定。
ASTM表示法是以以字母+代号表示,再辅以年代之混合标示,ASME则采用了相当多的ASTM规范,并以前置S表示。
ASTM表示法:
首位字母
表示意义
A
钢铁类
B
非铁金属类
C
一般测试法
例如:
ASTMA36-77a其中A36-77a
分别表示(钢铁)(结构用)(1977年)(第一次修订)
又如:
ASTME8代表拉伸试验规范
ASME的表示法:
ASMESA213=ASTMA213
而同一编号又可依化学成分(Grade)加工方式(Type)成品型态(Class)来区分。
Grade主要叙述其化学性质,Type指脱氧的情况,
Class:
指一些其它性质。
如:
强度、表面光度等。
(3)美国统一编号系统UNS
UNS是UnifiedNumberingSystem的简称,在1974年为ASTM及SAE联合制定,UNS本身只是一种编号,而非规格,它将金属分为17个系列编号并与原有的体系配合,例如:
UNSG10XX0=SAE10XX,而有索引、整合、参考的意义,因此而称统一编号系统。
4.德国工业标准(DIN)
DIN并不是英文,而是德文DeutschIndustriellNorm的缩写,德国工业标准中钢铁材料的规格是在DIN17006,补充说明在DIN17007,1974年改为ISO制,以EURONORM27-74
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