铜及铜合金状态表示方法编制说明中国有色金属标准质量信息网.docx

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铜及铜合金状态表示方法编制说明中国有色金属标准质量信息网

铜及铜合金状态表示方法编制说明

征求意见稿

一、项目来源

我国铜及铜合金加工业日益壮大，现已是世界最大的铜加工基地，也是世界最大的铜加工产品出口国家之一。

各类铜加工产品与世界的交流日益增加，代表产品性能的各种表示方法日益与世界接轨，交流更加方便。

产品的状态表示方法是个空白，至今我国没有系统的状态表示方法，国内交流使用的是约定俗成的方法，对外交流则需要将国内的表示方法对应成国外的表示方法，十分不便；第二，我国的状态表示方法只是针对平常使用率比较高的几种状态，并没有针对所有铜及铜合金产品加工与铸造产生的状态，使用时不够全面；第三，随着世界经济一体化程度的日益增大，就世界范围而言，也需要一个统一的交流方式，便于世界各国相互交流。

基于以上原因，国家标准化委员会提出了编制《铜及铜合金状态表示方法》的任务，经我公司提议，将该任务下达给了本公司。

文件号为中色协综字［2009］165号“关于下达2009年第一批有色金属国家标准、行业标准制（修）订项目计划的通知。

二、编制思路

标准编制时，公司成立了标准编制小组。

编制小组查阅了大量相关资料，发现我国的状态表示方法在相关产品标准中出现，直接使用；在《铜合金及其加工手册》附录中出现，书中对各国状态表示方法进行了描述，通过对比发现，美国的状态类型最齐全，表示方法比较系统、全面，有一定的发展空间，且是在国际（ISO）状态表示方法的基础上经过转变而来，有一定的使用基础（各国状态表示方法对比见附录）；通过对比还发现，书中在对我国铜加工技术进行阐述时，使用到加工状态时，如我国没有相应的状态表示，直接选用了美国的状态表示方法，说明我国对美国状态表示方法的使用已有一定认可。

所以本标准在编制时修改采用了美国的表示方法，即以工艺过程作为状态表示方法。

采用标准为ASTMB601-07《铜及铜合金加工与铸造状态表示方法》。

三、编制过程

1.征求意见稿形成

本表示方法，编制小组于2009年底完成该规范的草稿，后经公司内部讨论形成了该表示方法征求意见稿。

2.预审稿形成

2010年4月20日，有色标委会在福建武夷山组织各企业相关专家对该表示方法进行了讨论，会上各专家给出了修改意见。

会议结束后，本单位根据与会专家的意见，研究了相关的资料，根据国内实际运用情况，对第一稿表示方法形成了该表示方法预审稿。

3.送审稿形成

2010年8月24日，该表示方法预审会在内蒙古呼和浩特市进行，与会专家对该表示方法进行了细致的讨论，具体修改意见见意见处理汇总表。

该表示方法根据修改意见进行了仔细修改和再确认，形成该表示方法送审稿。

四、编制内容

3.1编制原则

铜及铜合金的铸造与加工产品一般分为有铸件、板、带、棒、管、线、型材等。

除铸件采用铸造工艺外,加工产品采用的生产工艺又可分为两类：

一类是不可热处理强化的铜及铜合金采用热、冷加工及退火处理等工艺，另一类是可热处理强化的铜合金采用热、冷加工和固溶处理、沉淀硬化、淬火及回火等强化热处理工艺。

铜及铜合金在生产过程中一般采用的热处理工艺有：

均匀化、退火、消除应力、固溶热处理、沉淀（时效）硬化以及淬火硬化和回火处理。

根据铜及铜合金铸造、热冷加工及各种热处理工艺。

根据以上工艺，本标准将铜及铜合金状态先设置几个基础状态（用英文字母表示）,然后在各基础状态上进行二次分类，成为二级状态，又在二级状态之后加上2～3位数字，使其细分为三级状态,即最终的产品状态。

3.2基础状态

制造状态　M——通过铸造和热加工的初次制造操作，并由所采用的制造方法加以控制而得到的状态。

冷加工状态H——是一种可控制的塑性变形,以此来改变产品的形状或断面，用于在低于再结晶温度下生产应变硬化的产品。

退火状态　O——为满足机械性能及晶粒结构要求，在再结晶温度以上进行热处理而得到的状态。

热处理状态T——是对可热处理强化的铜合金采用多种热处理方式进行强化处理所得的状态。

一般包括固溶热处理、沉淀（时效）硬化以及淬火硬化和回火处理。

焊接管状态W——焊接管是由各种状态的带条生产的，除焊口及焊接热影响区外，焊接管基本上具有和所用带条材相同的状态。

3.3各种状态细分要求

3.3.1制造状态（M）

以制造状态供货的主要是铸件和热加工产品，由于热加工是在再结晶温度以上进行的塑性变形，一般不需要进一步的热处理。

铜及铜合金的制造状态和冷加工状态均系未经热处理的最终产品状态，因此其状态代号中的数字（MXX与HXX）有着相关的联系，M或H字母后的第1位数字是随材料变形程度的加大而递增，从M状态到H状态后的第一位数字正好连起来成为0～9，其每位数字的含义见表1。

表1制造状态和以强度水平为基础的冷加工状态

基础状态

二级状态分类

第1位数字含义

三级状态

细分

成型方式或结果

备注

制造状态M

M0X

铸造态

M01

砂模铸造

M09备用

M02

离心铸造

M03

石膏型铸造

M04

压模铸造

M05

永久模铸造

M06

蜡模铸造

M07

连续铸造

M08

低压铸造

M1X

热锻

M10

M11

热锻-空冷

热锻-淬火

M12~M19备用

M2X

热轧

M20

热轧

M21~M29备用

M25

热轧＋再孔

M3X

热挤压

M30

热挤压

M31~M39备用

M4X

热穿孔

M40

M45

热穿孔

热穿孔＋再轧

M41~M44备用

M46~M49

冷加工状态H

H5X

拉拔

H50

挤压＋拉拔

H51、H33~H57

H59备用

H52

穿孔＋拉伸

H55

轻拉、轻冷加工

H58

一般胜任拉拔

H6X

冷成型

H60

冷顶锻、成型

H61、H62、H65

H67~H69备用

H63

铆接

H64

旋压

H66

冲压

H7X

冷弯

H70

冷弯

H71~H79

H8X

硬态拉制

H80

硬态拉制

H81~H84

H87~H89备用

H85

中硬态拉制电线

H86

硬拉制电线

H9X

异型冷加工

H90

翅片状的（管）

H91~H99备用

3.3.2冷加工状态（H）

铜及铜合金冷加工通常采用的是冷轧和冷拉，个别也有冷顶锻和冷弯等冷加工工艺。

冷加工后，有些还要进行热处理。

1．冷加工状态H

冷加工状态分为可以用尺寸缩减（冷变形量）为基础来建立的状态等级和只能以强度水平为基础来建立状态等级两类。

　①用尺寸缩减（冷变形量）为基础建立的冷加工状态

对于轧制和拉制的板、带、棒、线材，金属的冷加工变形程度愈大，其强度和硬度也随之愈高，铜及铜合金冷轧或冷拉时产生的加工硬化现象使每一种冷加工产品都获得一个可适用于多种用途的强度或硬度范围，对退火态金属，施予不同程度的冷加工变形，其强度大致与冷变形量成比例关系。

②以强度水平为基础建立的冷加工状态

基于冷减缩变形的品级表示方法不能用于象管材、挤压件和铸件这些产品类型,并且铜及铜合金有时采用一些特殊的冷加工，如：

冷顶锻、铆接、螺钉和螺栓的加工，U型管材的冷弯及翅片状管材的加工等，这些冷加工方法对抗拉强度和屈服强度，都有不同程度的影响，但却不能用以冷缩减量相对应的1/8硬、1/4硬或1/2硬等来表示它的状态，它的状态分类与制造状态M有一定的联系,表1已详细说明。

2．冷加工后进行热处理的状态

①消除应力状态HR

　　铜及铜合金在低于再结晶温度以下进行冷加工产生的残余应力将导致某些铜合金产生应力腐蚀和应力开裂（或“季裂”）。

通常消除应力采用的方法有：

机械消除应力（如弯曲或校直）；加热消除应力，即在低于再结晶温度的某个温度下进行，常用于成品。

其状态表示见表3。

②有序强化　HT

对于合金元素能溶解入a相并接近于饱和的某些合金（如C61500、C63800、C68000、C69000等）当承受大变形量冷加工并在相当低的温度下（低于再结晶温度）热处理时,通过减小点阵中位错聚集点的应力集中,改善应力松驰特性,提高了屈服强度。

低温的有序强化处理也可用于消除应力处理。

③尾端退火HE

管材经硬态拉制后,需要在管材的端部进行退火,以便进行扩口试验。

其状态表示见表3。

表3　冷加工后热处理状态

二级状态

三级状态细分（代号）

成型方式或结果

冷加工+消除应力HR

HR01

1/4硬和应力消除

HR02

半硬和应力消除

HR04

硬和应力消除

HR08

弹性和应力消除

HR10

高弹性和应力消除

HR12

特殊弹性和应力消除

HR20

翅片状的应力消除

HR50

拉制和应力消除

冷加工+有序强化HT

HT04

HT08

硬态+有序强化

弹性状态+有序强化

冷加工+尾端退火HE

HE80

硬态拉制+尾端退火

3.3.3退火状态（O）

退火状态（O）包括均匀化与退火两种热处理工艺。

1．均匀化O

铜合金的均匀化系指是采用高温和相对长的时间以消除或减少合金在铸造中所产生的晶内偏析,主要针对凝固范围较宽的青铜和白铜铸锭和铸件。

ASTMB601规定用O10来表示该状态。

2．退火O

把冷加工的金属加热到引起再结晶的温度，随之通过保温、冷却使其软化的过程,称之为退火。

按其目的又可分为以满足公称平均晶粒尺寸的退火和以满足机械性能的退火。

①以满足公称平均晶粒尺寸的退火OS

对于纯铜和黄铜,晶粒大小是评价再结晶退火程度的标准,退火温度超过再结晶温度越高其再结晶后的晶粒尺寸相应越大，ASTMB601用OS来表示具有晶粒尺寸要求的退火状态,各状态表示方法见表4。

表4以满足晶粒尺寸要求的退火状态（OS）

状态代号

公称平均晶粒尺寸mm

状态代号

公称平均晶粒尺寸mm

OS005

0.005

OS060

0.060

OS010

0.010

OS065

0.065

OS015

0.015

OS070

0.070

OS025

0.025

OS100

0.100

OS030

0.030

OS120

0.120

OS035

0.035

OS150

0.150

OS045

0.045

OS200

0.200

OS050

0.050

从表4不难看出,"OS"后的数字即表示晶粒尺寸。

②以满足机械性能的退火O

对于那些存在细小弥散相的铜合金,如C19200、C19400和C19500等铜铁合金,C61500、C63800、C68800和C69000等含铝的黄铜和青铜,它们在远超过再结晶温度的高温下仍保持着极细的晶粒尺寸，直到最后达到第二相溶解或粗化的温度,晶粒才继续长大。

在不同的温度下退火,材料性能有很大变化，但对于晶粒尺寸十分稳定的铜合金,显然不适于用晶粒尺寸作为评定材料性能的指标,而是通过各退火等级（控制退火温度、保温时间、炉内气氛及冷却速度）来达到不同的机械性能,如O50（光亮退火）、O60（软化退火）、O70（完全软化退火）。

虽然特定性能通常是通过控制冷加工变形程度而获得的（如H01、H02等），但有些时候，受加工设备的限制，通过退火使材料达到某种特定性能，更为有益。

为了达到某种特定性能，对退火制度进行合理设计,使其达到加工硬化和完全退火状态之间的任一硬度和抗拉强度,可获得接近于1/8、1/4、1/2等冷加工状态的抗拉强度和硬度的水平。

见表5中的O8X系列等。

对于某些铜合金,其热加工产生的强度,可能超过退火状态的强度，因此出现了热加工后再进行退火的状态，见表5中的O2X、O3X、O4X系列。

表5以满足机械性能的退火状态（O）

二级状态分类

后第一位数字含义

三级状态细分

成型方式或结果

备注

O1X

铸造态+热处理

O10

铸造+退火（均匀化）

O12～O19备用

O11

铸造+沉淀热处理

O2X

热锻压+热处理

O20

热锻+退火

O21～O24

O26～O27备用

O25

热轧+退火

O3X

热挤压+热处理

O30

O31

热挤压+退火

热挤压+沉淀热处理

O32～O39备用

O4X

热穿孔+热处理

O40

热穿孔+退火

O41～O49备用

O5X

调质退火

O50

轻软退火

O51～O59备用

O6X

退火

O60

软化退火

O62～O69备用

O61

退火

O6X

退火

O65

拉伸退火

O62～O69备用

O68

深拉退火

O7X

完全软化退火

O70

完全软化退火

O71～O79备用

O8X

退火到特定性能

O80

O81

O82

退火到1/8硬

退火到1/4硬

退火到1/2硬

O83～O89备用

3.3.4热处理状态（T）

可热处理强化的铜合金，通常采用强化热处理工艺进行强化，其有两种类型：

一类是以高温淬火通过马氏体型反应而硬化的类型，即淬火硬化和回火；另一类是通过从高温淬火软化并随之进行较低温处理硬化类型，包括沉淀硬化和亚稳解硬化。

铜及铜合金热处理状态分类及表示见表6。

表6热处理状态（T）

热处理状态分类

二级状

态代号

三级状

态代号

成型方式或结果

淬火硬化

TQ

TQ00

淬火硬化

TQ30

淬火硬化与回火

TQ50

淬火硬化与调质退火

TQ55

淬火硬化与调质退火、冷拉与应力消除

TQ75

中间淬火

固溶热处理

TB

TB00

固溶热处理

固溶热处理+沉淀硬化

TF

TF00

沉淀硬化

TF01

沉淀热处理板－低硬化

TF02

沉淀热处理板－高硬化

固溶热处理+亚稳硬化

TX

TX00

亚稳硬化

固溶热处理+

冷加工

TD

TD00

固溶热处理和冷加工（1/8硬）

TD01

固溶热处理和冷加工（1/4硬）

TD02

固溶热处理和冷加工（1/2硬）

TD03

固溶热处理和冷加工（3/4硬）

TD04　

固溶热处理和冷加工（硬）

TD08

固溶热处理和冷加工（弹性）

固溶热处理+冷加工+沉淀硬化

TH

TH01

1/4硬和沉淀硬化

TH02

1/2硬和沉淀硬化

TH03　

3/4硬和沉淀硬化

TH04

硬和沉淀硬化

TH08

弹性和沉淀硬化

固溶热处理+冷加工+亚稳硬化

TS

TS00

1/8硬和亚稳硬化

TS01

1/4硬和亚稳硬化

TS02

1/2硬和亚稳硬化

TS03

3/4硬和亚稳硬化

固溶热处理+冷加工+亚稳硬化

TS

TS04

硬和亚稳硬化

TS06

特硬和亚稳硬化

TS08

弹性和亚稳硬化

TS10

高弹性和亚稳硬化

TS12

特殊弹性和亚稳硬化

TS13

更高弹性和亚稳硬化

TS14

超高弹性和亚稳硬化

固溶热处理+沉淀或亚稳硬化+冷加工

TL

TL00　

沉淀或亚稳硬化和1/8硬

TL01　

沉淀或亚稳硬化和1/4硬

TL02

沉淀或亚稳硬化和1/2硬

TL04　

沉淀或亚稳硬化和硬

TL08

沉淀或亚稳硬化和弹性

TL10

沉淀或亚稳硬化和高弹性

固溶热处理+沉淀或亚稳硬化+冷加工+应力消除

TR

TR01

沉淀或亚稳硬化和1/4硬及应力消除

TR02

沉淀或亚稳硬化和1/2硬及应力消除

TR04

沉淀或亚稳硬化和硬及应力消除

轧制余热淬火硬化

TM

TM00

热处理后轧制至1/8硬

TM01

热处理后轧制至1/4硬

TM02

热处理后轧制至1/2硬

TM03

热处理后轧制至3/4硬

TM04

热处理后轧制至硬态

TM06

热处理后轧制至特硬态

TM08

热处理后轧制至弹性态

1．淬火硬化　TQ

淬火硬化和回火主要用于铜─铝合金产品的热处理方式，即将产品加热到β相转变温度以上，接着淬火以产生硬的马氏体结构。

主要用于铝青铜及镍铝青铜合金（含Al在9.5～16%的双相铝青铜）。

2．固溶热处理　TB

对可沉淀硬化或可亚稳分解硬化的合金,将其加热到固溶温度范围，使添加的合金元素溶入到基体金属中，然后快速冷却使之保持过饱和固溶状态。

3．沉淀硬化TF

　　沉淀硬化是通过固溶处理并由高温淬火得到一种过饱和固溶状态，然后在适当温度下时效一定时间（通常不超过3h），使某些组成物从过饱和固溶体中沉淀析出，产生沉淀硬化，从而达到硬化、强化及提高导电率等目的。

最典型的沉淀硬化合金就是铍青铜类。

在美国标准中可沉淀硬化的铜合金是采用升温处理硬化,而不采用以环境温度（自然的）时效硬化进行。

4．亚稳分解硬化　TX

　　亚稳硬化是对固溶热处理产品的一种热处理方式，通过高温固溶处理随后淬火而产生软的和延性的亚稳分解组织，在这种状态下，材料可以冷作或成型。

较低温度的亚稳分解处理是用来提高硬度和强度。

它的硬化机理是由于固溶体中的溶混性间隙，即非常小的化学偏析结果，而不是沉淀的结果。

这种硬化机理，也能达到硬化、强化和提高导电率的目的。

具有亚稳分解硬化的合金有C71900、C72800等。

5．固溶热处理并冷加工状态　TD

　　对锻造铜铍合金轧制产品，通常是经过固溶处理或固溶处理和冷加工后提供。

由于固溶热处理本来就在再结晶温度以上进行，处理后材料已得以软化，塑性提高，可以进一步冷成型，通过控制冷变形量，以满足一定的强度和硬度要求。

6．固溶热处理、冷加工和沉淀硬化状态　TH

　　为增加某些合金沉淀硬化的强度，通过预先冷加工，再控制随后的沉淀硬化以达到最大的强度。

　　该状态TH由TD状态加沉淀硬化处理所得，材料冷轧到TD04状态可以得到时效的最大效果，超过TD04级的加工硬化，其成型性变得很差，而要获得最大强度的沉淀硬化处理需要精确地控制，因此TH状态只到TH04。

另外，沉淀处理之前进行冷加工，还可以降低沉淀硬化处理温度。

7．固溶热处理、冷加工和亚稳硬化状态　TS

这种热处理状态和TH状态是一个目的，只是它是针对亚稳强化合金进行的，而TH是针对沉淀强化合金进行。

8．固溶处理，沉淀硬化或亚稳硬化并冷加工状态　TL

　　可沉淀硬化的合金材料在沉淀硬化处理中，其硬度随着溶质原子的凝聚、附着、沉淀而达到最高点，然后随时间的延续而减低。

而导电率随时间的延续而继续增加，直至达到某种最大限度，一般是在完全沉淀的情况下达到最大限度。

对于较低强度的合金（如C18200和C15000铜─铬合金），可以牺牲某些热处理硬度以达到导电率的增加，然后通过冷加工来提高硬度和强度。

9．固溶热处理、沉淀硬化或亚稳硬化并冷加工和消除应力状态　TR

　　固溶热处理、沉淀硬化或亚稳硬化后通过冷加工来提高硬度和强度，但发生了加工残余应力，通过对TL状态的产品消除应力处理即为本状态TR。

10．轧制余热淬火硬化　TM

某些可热处理强化的合金，在热轧完后的温度仍处于再结晶温度之上，对此可进行快速冷却（淬火），达到过饱过固溶体状态，然后再进行冷加工和沉淀硬化或亚稳硬化。

经过此工艺所得的状态为TM状态。

3.3.5焊接管状态（W）

焊接管是各种状态的带条材生产的，除焊接热影响区外，焊接管基本上具有带条材同样的状态。

各状态分类见表7。

表7焊接管状态（W）

二级状态

二级状态代号

三级状态代号

成型方式或结果

焊接状态

WM

WM50

由退火带材焊接

WM00

由1/8硬带材焊接

WM01

由1/4硬带材焊接

WM02

由1/2硬带材焊接

WM03

由3/4硬带材焊接

WM04

由硬带材焊接

WM06

由特硬带材焊接

WM08

由弹性带材焊接

WM10

由高弹性带材焊接

WM15

由退火带材焊接、消除应力

WM20

由1/8硬带焊接、消除应力

WM21

由1/4硬带焊接、消除应力

WM22

由1/2硬带焊接、消除应力

WM24

由3/4硬带焊接、消除应力

焊接后退火状态

WO

WO50

焊接+轻软退火

WO60

焊接+软退火

WO61

焊接+退火

焊接后轻冷加工

WC

WC55

焊接+轻冷加工

焊接后冷拉状态

WH

WH00

焊接+拉拨：

1/8硬

WH01

焊接+拉拨：

1/4硬

WH02

焊接+拉拨：

1/2硬

WH03

焊接+拉拨：

3/4硬

WH04

焊接+拉拨：

硬

WH06

焊接+拉拨：

特硬

WH55

焊接+冷轧或轻拉

WH58

焊接+冷轧或一般拉伸

WH80

焊接+轧或硬拉

焊接管+冷拉+应力消除

WR

WR00

由1/8硬带焊接+拉拨+应力消除

WR01

由1/4硬带焊接+拉拨+应力消除

WR02

由1/2硬带焊接+拉拨+应力消除

WR03

由3/4硬带焊接+拉拨+应力消除

WR04

由硬带焊接+拉拨+应力消除

WR06

由超硬带焊接+拉拨+应力消除

焊接管完全精制

O、OS、H

－

－

1．焊接状态　WM

　　生产管材时，经成型和焊接所得的状态。

2．焊接退火状态WO

　　生产管材时，经成型，焊接和退火所得以状态。

3．焊接冷加工状态　WH

　　生产管材时，经成型、焊接并冷加工的状态。

4．焊接、冷加工和应力消除状态　WR

　　生产管材时，经成型、焊接冷加工和应力消除所得的状态。

5．焊接和完全精制状态──O，OS，H

将焊接并冷加工管材进行退火，或将退火冷加工管材和退火管材再次冷加工所得的状态，这样处理后，焊接区已变成加工结构，并可采用一般的状态代号。

四、各国状态表示方法对比表

4.1中国状态表示方法

名称

代号

热加工

R

退火（焖火）

M

轻软

M2

淬火

C

淬火后冷轧（冷作硬化）

CY

淬火（自然时效）

CZ

淬火（人工时效）

CS

硬

Y

3／4硬、1／2硬、1／3硬、1／4硬

Y1、Y2、Y3、Y4

特硬

T

弹硬

TY

淬火后冷轧、人工时效

CYS、CY2S、CY4S

热加工、人工时效

RS

淬火、自然时效，冷作硬化

CZY

淬火、人工时效，冷作硬化

CSY

4.2美国与ISO标准状态表示方法

美国铸造与加工铜及铜合金状态分类及代号体系以其分类细、设置全而自成一体，但它并未忽略采用国际标准ISO的铜加工状态分类体系，可以说它是以ISO为基础而得以细化和建全的,并尽量与之一致，二者的对比见下表。

基础状态

基础状态细分

ASTM二级状态代号

ISO二级状态代号

制造状态M

制造状态

M

M

退火状态

为满足机械性能的退火

O

O

为满足晶粒度的退火

OS

OS

冷加工状态H

冷加工

H

HA、HB、HC

冷加工+应力退火状态

HR

HAR、HBR

冷加工+有序强化

HT

－

冷加工+尾端退火

HE

热处理状态T

固溶热处理

TB

TB

固溶+冷加工

TD

TD

固溶+沉淀硬化

TF

TF

固溶+冷加工+沉淀硬化

TH

TH

固溶+沉淀+冷加工

TL

TL

高温成形+冷却+自然时效

－

TA

高温成形+冷却+冷加工+自然时效

－

TC

高温成形+冷却+沉淀硬化

TM

TE

高温成形+冷却+冷加工+沉淀硬化

TG

高温成形+冷却+沉淀硬化+冷加工

TK

热处理状态T

淬火硬化

TQ

－

固溶+亚稳硬化

TX

固溶+冷加工+亚稳硬化

TS

固溶+沉淀或亚稳硬化