金屬材料牌號編制方法探討

2013年1月24日09:16:00
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摘要

金屬材料的牌號是人們稱呼某一種金屬材的共同語言,它給生產、設計、科研、教學、出版、供銷、國際貿易以及學術交流等方面都帶來

金屬材料的牌號是人們稱呼某一種金屬材的共同語言,它給生產、設計、科研、教學、出版、供銷、國際貿易以及學術交流等方面都帶來很大的便利,特別是在數(shù)據庫和電子技術迅速發(fā)展的時代,金屬材料的牌號還為其性能、使用和查找的信息而獲得新的特點。因此,國際組織和世界各國都很重視對金屬材料牌號的編制,都有專門的標準規(guī)定其編制的方法。世界各國金屬材料牌號的表示方法很不一致,但是也有相通之處,歸納起來大致有以下幾種:
一、以力學性能為主表示金屬材料的牌號
以力學性能為主來表示金屬材料的牌號是一種比較早的、應用廣泛的方法,其特點就是牌號的主要部分由金屬材料的力學性能構成,如屈服強度、抗拉強度的數(shù)值等。我國的碳素結構鋼、低合金高強度結構鋼、帶肋鋼筋(螺紋鋼)、光圓鋼筋(盤園、線材)等,日本的普通結構鋼、汽車用結構鋼、焊接結構鋼等,德國的一般結構鋼等,各類電工硅鋼片等都是采用這種方法表示。舉例如下:
我國的碳素結構鋼的牌號是典型的以力學性能來表示牌號的鋼種,牌號由代表屈服強度的符號、屈服強度數(shù)值、質量等級符號和脫氧方法符號等四部分組成。如:Q235AF等,其屈服強度不得小于235Mpa。
根據《低合金高強度結構鋼》(GB/T 1951—1994)的規(guī)定,我國低合金高強度結構鋼的牌號與碳素結構鋼的表示方法一致,共同構成“Q”系列鋼。如:Q295    、Q345、Q390、Q420、Q460,其中Q345相當于16Mn。
我國鋼筋的牌號原來用化學成分表示,在上個世紀九十年代統(tǒng)一改為用力學性能表示。主要有三個牌號HRB335(Ⅱ級強度)、HRB400(Ⅲ級強度)和HRB500(Ⅳ級強度),Ⅰ級強度為Q235。其中20MnSi、20MnNb改為HRB335,20MnSiV、20MnTi、25MnSi改為HRB400,40Si2MnV、45Si2MnTi改為HRB500。H、R、B是熱軋(hot-rolling)、帶肋(ribbed)和鋼筋(bars)三個詞的英文字頭,數(shù)值表示最小屈服強度。
國際標準化組織(ISO)和日本、德國等的非合金一般結構鋼的牌號也大量應用力學性能來表示。ISO的結構用非合金鋼用“S”加屈服強度數(shù)值表示,如S235,相當我國的Q235。德國的非合金普通結構鋼牌號的表示方法和ISO相同都是采用歐洲共同體標準(EN)。日本的普通結構鋼的牌號為SS330、SS540等,焊接結構鋼的牌號為SM400、SM520等,其中第一個S表示鋼(steel),第二個S和M表示結構(structural)和中碳(middle),數(shù)值均為抗拉強度的最低值。
從以上事例我們可以看出,以力學性能為主表示金屬材料牌號的方法主要用于非合金鋼、一般結構鋼等,此類鋼種在應用中主要用于結構件,注重其力學性能,所以大多用力學性能來表示其牌號。這種表示方法的優(yōu)點是通過牌號可以直接看出金屬材料的力學性能,便于識別。

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二、以化學成分為主表示金屬材料的牌號
第二類就是以化學成分為主表示金屬材料的牌號,其特點是牌號的主要部分由化學元素符號及其含量構成。如我國的生鐵、鐵合金、優(yōu)質碳素結構鋼、各類合金鋼、不銹耐酸鋼、耐熱鋼以及包括我國在內的世界各國的各類有色金屬冶煉產品都是采取這種方法表示。舉例如下:
我國的優(yōu)質碳素結構鋼的牌號由表示含碳量的萬分數(shù)的2位阿拉伯數(shù)字組成,如:08、45、45Mn等。合金結構鋼的牌號由3部分組成,用2位阿拉伯數(shù)字表示含碳量的萬分數(shù),放在牌號頭部;合金元素用化學元素符號表示;其含量用平均含量的百分數(shù)表示。如:20Mn2、40Mn2、45Cr、35CrMoV、30CrMnTi等。
我國和國際標準組織的有色金屬冶煉產品的牌號大多是用化學成分來表示,即用化學元素符號加主成份的百分含量來表示。例如鋁錠用Al 99.9、Al 99.7等表示(Al 99.7以前的牌號是A00,也就是所謂的雙零鋁,和國際接軌的話,應該叫標準鋁,標準鋁就是在倫敦金屬交易所注冊含鋁99.7%的鋁錠)。其他有色金屬冶煉產品牌號的表示方法基本也是這樣的,如鋅錠、鉛錠、鎂錠、電解鎳、錫錠等,唯獨陰極銅和鈦鑄錠的牌號用順序號表示的。
也有一些國家例外,其有色金屬冶煉產品不用化學成分表示牌號而是用順序號,如日本、美國等,日本的鋁錠有5個牌號,特1 級、特2級、1級、2級和3級,其中1級含鋁量為99.70%。
通過以上例證我們可以看出,應用化學成分表示牌號的主要是一些冶煉產品、原材料,如有色金屬的錠、塊,生鐵、鐵合金等。由于這些材料還要經過進一步加工,有些甚至要回爐重新熔煉(如鋁錠)才能進行再次加工成為產品(成品),對于材料的力學性能要求不高,甚至不予要求,而對于化學成分要求較高,因此用化學成分表示其牌號是比較合適的。

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三、以數(shù)字代號表示金屬材料的牌號
隨著計算機技術的推廣和普及,用力學性能和化學成分表示金屬材料牌號的弊端逐步顯現(xiàn)了出來。
首先是種類繁多,難以記憶和識別。金屬材料的牌號有成千上萬個,而且還在不斷的替換和更新,如果僅僅依賴于人的大腦去進行記憶和識別是非常困難的,也容易出錯,能夠看到牌號就能說出其含義,如力學性能指標、化學元素含量的人畢竟是極少數(shù)。
其次是不便于應用計算機技術。對于計算機來講,用力學性能和化學成分表示金屬材料的牌號沒有什么規(guī)律性,不便于輸入,不利于計算機的查找、統(tǒng)計、分析和管理。在計算機技術廣泛應用的今天用力學性能和化學成分表示金屬材料的牌號顯然已經不適應科技發(fā)展的要求。
因此,以數(shù)字代號表示金屬材料牌號的方法應運而生,以數(shù)字代號表示金屬材料牌號為其實現(xiàn)計算機管理提供了更加便利條件,得到了廣泛的應用。美國、德國、英國、日本、法國、瑞典、捷克等國,以及歐洲、國際標準化組織,都先后制定了數(shù)字代號體系的金屬材料牌號表示方法。
德國早在1940年就提出了工業(yè)用材料數(shù)字代號體系草案(并在標準中采用),1959年經補充、修改,正式制定了一套工業(yè)用材料(包括金屬和非金屬材料)數(shù)字代號體系標準(DINl7007),與另一套字母—化學元素符號—阿拉伯數(shù)字型(DINl7006)同時并列使用。
美國各種協(xié)會早就有數(shù)字代號體系(如AISI、SAE的鋼鐵產品牌號體系),但不統(tǒng)一。美國在1974年經多種協(xié)會協(xié)商提出了《金屬與合金統(tǒng)一數(shù)字代號體系》(UNS體系),并在金屬材料標準中與原用標準牌號并列使用。
英國分別于1967、1968和1969年對碳素鋼、合金鋼和不銹鋼提出了數(shù)字代號體系,并在產品標準中陸續(xù)采用。
瑞典鋼產品牌號很早就采用四位數(shù)字的代號體系(SISXXXX)。
法國在1970年對鋁及鋁合金制定了數(shù)字代號體系。
日本在1975年對銅及銅合金、鋁及鋁合金制定了數(shù)字代號體系。對不銹鋼、耐熱鋼等采用了美國的部分數(shù)字代號體系。
原蘇聯(lián)早在1960年就分別提出了鋼鐵和有色金屬及合金的牌號數(shù)字代號表示方法標準草案,并分別在1966年和1969年對有色金屬及合金和鋼鐵產品提出了第二次草案。但后來一直沒見正式標準。
國際標準化組織早在1978年就開始討論、研究制定《國際金屬編碼體系》(INSM)。
歐洲標準在1992年制定了鋼的牌號數(shù)字代號體系(ENl0027—2:1992)并在德國、英國、法國等國采用。

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數(shù)字代號體系被世界各國逐漸采用已成為一種趨勢。各國數(shù)字體系有以下幾種基本結構型式:
1、純數(shù)字體系:如瑞典的鋼產品為四位阿拉伯數(shù)字。XXXX,以阿拉伯數(shù)字、代表分類、編組、順序號。
2、前綴字母與數(shù)字組合體系:如美國的UNS體系
  X XXXXX
  前綴大寫拉丁字母,代表大類        五位阿拉伯數(shù)字,代表編組和順序號
 3、數(shù)字—字母—數(shù)字組合體系:如英國的鋼產品數(shù)字代號體系
                 X   XX   X   XX

1.阿拉伯數(shù)字,類別號   2. 阿拉伯數(shù)字,表示鑄件、化學成分或鋼組號    3.大寫拉丁字母,表示供應條件或材料類型  
4.阿拉伯數(shù)字,表示化學成分或基本成分相同的鋼組中不同牌號的區(qū)別號
  4、數(shù)字與標點“.”結合體系
                XXX XX(XX)
1.阿拉伯數(shù)字代表材料類別   2.阿拉伯數(shù)字代表材料組別   3.阿拉伯數(shù)字,為順序號括號內的數(shù)字為將來可能的用途備用號
5、前綴字母—中間字母—數(shù)字組合體系
X XXXXX
1.拉丁字母,代表分類號    
2.第二、三、四、五、六 位中,其中有一個為拉丁字母(位置不固定)代表各類中細分類,其余為阿拉伯數(shù)字,代表鋼組和順序號
我國在1998年制定了《鋼鐵及合金統(tǒng)一數(shù)字代號體系》(GB/T 176161998),這一標準是根據鋼鐵及合金產品有關生產、使用、統(tǒng)計、設計、物資管理、信息交流和標準化等部門和單位的要求,參考ASTM E5271983(1991)《金屬及合金統(tǒng)一數(shù)字代號體系》、EN10027-21992《鋼的牌號體系數(shù)字體系》和ISO/TR 7003:1990《金屬牌號的統(tǒng)一形式》等國外標準,結合我國鋼鐵及合金生產和使用的特點制訂的。它對鋼鐵及合金產品牌號統(tǒng)一數(shù)字體系作了明確規(guī)定,與現(xiàn)行國家標準《鋼鐵產品牌號表示方法》(GB 22l2000)等同時并用,作為鋼鐵及合金產品牌號的兩種表示方法在現(xiàn)行國家標準和行業(yè)標準中并列使用,兩者均有效。
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《鋼鐵及合金統(tǒng)一數(shù)字代號體系》(GB/T 17616-1998)規(guī)定統(tǒng)一數(shù)字代號用固定的6位符號組成,左邊第一個用大寫的拉丁字母作前綴(一般不用“I”和“O”,因為容易與數(shù)字“1”和“0”混淆),后面是5個阿拉伯數(shù)字?,F(xiàn)在國際上采用的數(shù)字符號全都為阿拉伯數(shù)字,沒有加入羅馬數(shù)字或其他數(shù)字符號的。這便于形式上統(tǒng)一,也利于計算機等數(shù)據處理工具操作。
X X XXXX
1.首位字母:代表不同的鋼鐵及合金類
2.

第一位阿拉伯數(shù)字:代表各類型鋼鐵及合金細分類

3.第二、三、四、五位阿拉伯數(shù)字代表不同分類內的編組和同一編組內的不同牌號的區(qū)別順序號(各類型材料編組不同)

每一個統(tǒng)一數(shù)字代號只適于一個產品牌號;反之,每一個產品牌號只對應一個統(tǒng)一數(shù)字代號。當產品牌號取消后,原對應的統(tǒng)一數(shù)字代號不再分配給另一個產品牌號。
我這里僅對首位字母代表的含義舉例說明如下:
A代表合金結構鋼,如40Cr的統(tǒng)一數(shù)字代號為A20402。
B代表軸承鋼,如GCr15的統(tǒng)一數(shù)字代號為B00150。
C代表鑄鐵、鑄鋼和鑄造合金,如C0××××—Cl××××代表鑄鐵、C2××××代表非合金鑄鋼、C3××××代表低合金鑄鋼、C4××××代表合金鑄鋼等。
E代表電工用鋼和純鐵,如E2××××代表冷軋無取向硅鋼、E3××××代表冷軋取向硅鋼等。
F代表鐵合金和生鐵。
H代表高溫合金和耐蝕合金。
J代表精密合金及其他特殊物理性能材料。
L代表低合金鋼。

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其他的金屬材料類型的代號不再一一列舉,具體情況可查閱《鋼鐵及合金統(tǒng)一數(shù)字代號體系》(GB/T 17616—1998),這個標準正在修訂中。
金屬材料牌號的統(tǒng)一數(shù)字代號體系為金屬材料牌號的計算機輸入、檢索和管理提供了極大的便利條件,受到社會各界的普遍好評。統(tǒng)一數(shù)字代號是金屬材料牌號的發(fā)展趨勢,必將逐步的取代其他的表示方法。
除了以上三種牌號表示方法外,還有一些方法,如用材料的特性來表示產品牌號,但應用范圍不廣。如日本的冷軋薄板用SPCC、SPCD、SPCE、SPCEN、SPCEN-SD表示,其中S表示鋼(steel),P表示板材(plate),第三個字母C表示冷軋(cold),第四個字母C、D、E表示普通用(common)、拉伸用和深拉伸用(deep drawn extra),N表示熱處理非時效性,SD表示標準調質無光處理。我國寶鋼企業(yè)標準中的有些鋼種采用日本的牌號表示方法,有些采用德國的牌號表示方法,這是我們要注意的。
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  • 本文由 發(fā)表于 2013年1月24日09:16:00
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