变形铝及铝合金牌号和状态代号是铝加工材料最常用、最基础的产品代号,在铝材料加工的生产、使用、科研、教学及国内外贸易和技术交流中扮演着一个不可缺少的重要角色。
目前我国已出现的铝合金有250多种,各种状态近100种。相关标准包括GB/T 16474—2011《变形铝及铝合金牌号表示方法》和GB/T16475—2008“变形铝及铝合金状态代号”。下面分别简单介绍我国及其他国家铝合金牌号和状态的表示方法。
1.我国变形铝合金牌号及状态表示方法
(1)我国变形铝合金牌号 根据GB/T 16474—2011《变形铝及铝合金牌号表示方法》,凡是化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织(简称国际牌号注册组织)命名的合金相同的所有合金,其牌号直接采用国际四位数字体系牌号,并按要求注册化学成分。
四位字符体系牌号的第一、三、四位为阿拉伯数字,第二位为英文大写字母(C I、L、N、O、P、Q、Z字母除外)。牌号的第一位数字表示铝及铝合金的组别:工业纯铝(1×××),Al-Cu合金(2×××),Al-Mn合金(3×××),Al-Si合金(4×××),Al-Mg合金(5×××),Al-Mg-Si合金(6×××),Al-Zn-Mg-Cu合金(7×××),Al-Li合金(8×××)及备用合金组(9×××)。除改型合金外,铝合金组别按主要合金元素来确定,主要合金元素指极限含量算术平均值为最大的合金元素。当有一个以上的合金元素极限含量算术平均值同为最大时,应按Cu、Mn、Si、Mg、Zn及其他元素的顺序来确定合金组别。
牌号的第二位字母表示原始纯铝或铝合金的改型情况,最后两位数字用以标识同一组中不同的铝合金或表示铝的纯度。我国的变形铝及铝合金表示方法与国际上较通用的方法基本一致。
表2-16是我国新旧牌号对照表。
表2-16 我国新旧牌号对照表
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(2)我国变形铝合金的状态表示方法 根据GB/T 16475—2008《变形铝及铝合金状态代号》标准规定,基础状态代号用一个大写英文字母表示。细分状态号采用基础状态号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。
1)基础状态号见表2-17。
表2-17 基础状态号
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2)细分状态代号。
①H(加工硬化)的细分状态,在字母H后面添加两位阿拉伯数字(称作H××状态),或三位阿拉伯数字(称H×××状态)表示H的细分状态。
a.H××状态:
H后面的第一位数字表示获得该状态的基本处理程序,如下所示:
H1———单纯加工硬化状态,适用于未经附加热处理,只经加工硬化即获得所需强度的状态。
H2———加工硬化及不完全退火的状态。适用于加工硬化程度超过成品规定要求后经不完全退火,使强度降低到规定指标的产品。对于室温下自然时效软化的合金,H2与对应的H1具有相同的最小极限抗拉强度值;对于其他合金,H2与对应的H1具有相同的最小极限抗拉强度值,但断后伸长率比H1稍高。
H3———加工硬化及稳定化处理的状态。适用于加工硬化后经低温热处理或由于加工过程中的受热作用致使其力学性能达到稳定的产品。H3状态仅适用于在室温下逐渐时效软化(除非经稳定化处理)的合金。
H4———加工硬化及涂漆处理的状态。适用于加工硬化后,经涂漆处理导致了不完全退火的产品。
H后的第二位数字表示产品的加工硬化程度。数字8表示硬状态。通常采用O状态的最小抗拉强度与规定的强度差值之和,来规定H×8状态的最小抗拉强度值。其硬化强度见表2-18。
表2-18 变形铝合金的硬化程度表
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b.H×××状态
H111———适用于最终退火后又进行了适量的加工硬化,但加工硬化程度又不及H11的状态的产品。
H112———适用于热加工成形的产品。该状态产品的力学性能有规定要求。
H116———适用于镁的质量分数≥4.0%的5×××系合金制成的产品,这些产品有规定的力学性能和抗剥落腐蚀性能要求。
②T(热处理)的细分状态,即在字母T后添加一位或多位数字表示细分状态。
a.T×状态的应用见表2-19。
表2-19 T×状态的应用
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b.T××状态或T×××状态(消除应力状态)。
T××状态或T×××状态表示经过了明显改变产品特性(如力学性能,耐蚀性)的特定热处理的状态,见表2-20。
表2-20 T××状态或T×××状态表
c.消除应力状态。
在上述T×,T××或T×××状态代号后面再添加51、510、511或54表示经历了消除应力处理的产品状态代号,见表2-21。
表2-21 T×、T××或T×××状态代号
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d.W的消除应力状态。
正如T的消除应力状态代号表示法,可在状态代号之后添加相同的数字(如51 52、54),以表示不稳定的固溶处理及消除应力状态。
③原状态代号与新状态代号的对照见表2-22。
表2-22 原状态代号与新状态代号的对照
2.美国变形铝合金牌号及状态表示方法
(1)合金牌号 根据美国国家标准ANSIH251—1978的规定,美国的变形铝及合金的牌号用四位数字来表示。该系统是美国铝业协会1954年采用的,1957年由美国标准化协会纳入美国的标准,1983年国际标准化组织又将其纳入ISO2107—1983(E)中将其作为国际的标准之一。
在四位数字牌号中,第一位数字表示合金系列,按铝合金中主要的合金元素分类如下:
工业纯铝[w(Al)≥99.00%] 1×××系列
Al-Cu 2×××系列
Al-Mn 3×××系列
Al-Si 4×××系列
Al-Mg 5×××系列
Al-Si-Mg 6×××系列
Al-Zn 7×××系列
其他合金元素8 ×××系列
备用系9 ×××系列
在1×××系列中,最后两位数字表示最低铝含量(质量分数)中小数点右边的两位数字,如1060表示最低铝含量(质量分数)为99.6%的工业纯铝。牌号的第二位数字表示对杂质范围的修改,若是零则表示该工业纯铝的杂质范围为生产中正常范围;若为1~9的自然数,则表示生产中应对某一种或几种杂质或合金元素加以专门的控制,例如1350工业纯铝是一种铝含量(质量分数)大于99.50%的电工铝,其中有3种杂质应受到控制即w(V+Ti)≤0.02%,w(B)≤0.05%,w(Ga)≤0.03%。在2×××~8×××系列合金中,牌号最后两位数字只用来区别该型号中不同牌号的铝合金,第二位数字表示对合金的修改,如为0则表示原始合金;如为1~9中的任一整数,则表示对合金的修改次数。
对于试验合金的牌号,在四位数字前加×。
(2)状态代号 状态代号标在合金牌号后并用破折号隔开。标准的状态名称系统是由一个表示基本状态的字母和一个或几个数字所组成的。除了退火和加工状态之外按不同种类加上一个数字或几个数字来更准确地说明。
1)四种基本状态。
F———加工状态,用于经过正常加工工序后所获得产品的状态,如热挤压状态与热轧状态。适用于不需要进行专门的热处理或加工硬化的产品、对其力学性能不加以限制。
H———应变硬化状态。
O———退火状态。
T———热处理状态。
2)基本状态代号H和T的详细分类。
H1n———单纯加工硬化状态,适用于不需要退火的材料,只需通过加工硬化就可获得所需强度,H1后的n代表加工硬化程度的数字。
H2n———加工硬化后进行不完全退火的状态。H2后的数字表示材料经不完全退火后所保留的加工硬化程度。
H3n———加工硬化后再经过稳定化处理的状态。适用于加工硬化后低温退火,使其强度略为降低、断后伸长率稍有升高而使力学性能稳定的冷加工后,再于130~170℃进行稳定化处理。n是表示加工硬化程度的数字。
n=2,表示1/4硬状态。
n=4,表示1/2硬状态。
n=6,表示3/4硬状态。
n=8,表示全硬状态。
n=9,表示超硬状态。
数字8表示材料极限抗拉强度与完全退火后受到75%冷加工量(加工温度不超过50℃)获得的强度相当的状态。数字4表示极限抗拉强度约为0和8状态中间值的材料状态。数字2表示极限抗拉强度约为0和4状态的中间值的材料状态。数字6表示约为4和8状态中间值的材料状态。数字9表示材料的最低抗拉强度比状态8的强度还大10MPa以上的状态。对于第二位数字为奇数的两位数字H状态,其标定抗拉强度是第二位数字为偶数的相邻的两位数字H状态材料的标定值的算术平均值。
H后三位数字的材料状态的最低抗拉强度与相应的两位数字的材料相当,具体内容如下:
H111———加工硬化程度比H11稍小的状态。
H112———对加工硬化程度或退火程度未加调整的加工状态,但对材料的力学性能有要求,需做力学性能试验。
H116———Al-Mg系合金所处的一种专门的加工硬化状态。
H191———加工硬化程度比H19的稍低而比H18的又略高的状态。
H311———适用于镁含量大于4%(质量分数)的加工材料,加工硬化程度比H31稍小的状态。
H321———适用于镁含量大于4%(质量分数)的加工材料,热加工和冷加工的加工硬化程度都比H32稍小的状态。
H323、H343———特殊的加工状态适用于镁含量大于4%(质量分数)的加工材料处于这种状态的镁含量高的铝材具有相当好的抗应力腐蚀开裂的能力。
T1———热加工后自然时效状态。
T2———高温热加工冷却后冷加工,然后再进行自然时效的状态。
T3———固溶处理后进行冷加工,然后自然时效的状态。
T4———固溶处理和自然时效能达到充分稳定的状态。(www.xing528.com)
T5———高温热加工冷却后再进行人工时效的状态。
T6———固溶处理后人工时效状态。
T7———固溶处理后再经过稳定化处理的状态。
T8———固溶处理后冷加工再人工时效的状态。
T9———固溶处理后人工时效,再经冷加工的状态。
T10———高温热加工冷却再冷加工及人工时效的状态。
T31、T361、T37———T3状态材料分别受到1%、6%、7%冷加工量的状态。
T41———在热水中淬火的状态,以防止变形与产生较大的热应力,此状态用于锻件
T42———由用户进行T处理的状态。
TX51———消除应力的状态。
TX52———施加1%~5%压缩量消除应力的状态,适用于锻件。
TX53———通过淬火时温度急剧变化引起的热变形消除应力后的状态。
TX54———通过拉伸与压缩相结合的方法消除残余应力后的状态,用于表示在终锻模内通过冷锻消除应力的锻件。
T61———在热水中进行T6处理,适用于铸件。
T62———由O或F状态固溶处理后,再进行人工时效的状态。
T73———为改善材料的抗应力腐蚀开裂的能力而进行过时效处理后的一种状态。
T7352———材料在固溶处理后受1%~3%的永久压缩变形以消除残余应力然后再经过过时效处理所达到的一种状态。
T736———过时效程度介于T73与T76之间的状态,这种状态的材料有高的抗应力腐蚀开裂的性能。
T76———过时效处理状态,这种状态的材料有相当高的抗剥落腐蚀的能力。
T81、T861、T87———T31、T371、T137的人工时效状态。
3.日本的编号方法及其状态代号
(1)合金牌号 日本的变形铝合金的牌号分三部分,最前面的为“A”,表示铝及铝合金。第二部分是国际数字牌号。第三部分表示材料品种或尺寸精度等级的字母。如A2024P的P代表板材。
(2)状态代号 日本变形铝合金的状态代号完全采用美国铝业协会(AA)的国际状态代号。
(3)铝合金材料品种表示 材料品种用英文字母表示:P———板材(plate)PC———包铝的原板及薄板,如A2024PCBE———普通级挤压棒材;BES———特级挤压棒材;BD———普通级拉伸棒材;BDS———特级拉伸棒材;W———普通级拉制线材WS———特级拉制线材;TE———普通级挤压管;TES———特级挤压管;TD———普通级拉伸管;TDS———特级拉伸管;TW———普通级焊接管;TWS———特级焊接管;FD———模锻件;FH———锻件;PB———轧制汇流排;SB———挤压的普通级角棱汇流排;BY———焊条;WY———电极,非熔化电极,惰性气体保护焊用。
加在四位数字牌号之后的“S”表示挤压型材,如A6061S。冠以四位数牌号之前的“B”表示钎焊板,如BA4343P,也可表示钎焊料,如BA4047。
如果是日本独特的合金,不能完全与“AA”系统合金相对应,则在表示合金系的数字系统第二位加“N”英文字母(Nippon的缩写),如1N90、5N01、7N01等。
此外,有些日本铝业公司开发的合金在数字牌号前加一些特殊的字母;如KS7475合金,是神户钢铁公司仿制的超塑性合金,其成分与美国铝业协会的7475合金相同。 4.德国的编号方法及其状态代号(1)合金牌号
1)字母、元素符号与数字系统。该系统中所有工业纯铝及变形铝合金的牌号前都冠以元素符号“Al”,表示基体金属。所含的主要合金元素分别用相应的元素符号表示。纯铝牌号中的数字表示其最低铝含量,在合金牌号中,合金元素符号后的数字表示该元素的大致平均含量,如AlMg4Mn合金中镁平均含量为4%(质量分数),锰平均含量为小于1%(质量分数)。
在纯铝牌号中,大写字母“H”表示电解厂生产的普通纯度的原铝锭,如Al99.5H。大写字母“R”表示高纯度原铝锭,如Al99.99R。纯度为99.98%的半成品也用大写字母“R”表示,如Al99.98R,是纯度为99.98%的工业纯铝半成品,而不是原铝锭。
对于特殊用途的材料,在牌号前冠以用途的大写字母:E———电线;S———焊接用材;L———焊料;Sd———电焊料。
2)数字系统。根据德国标准DIN17007规定,第一位数字表示材料类别,如铝及铝合金用“3”表示,在第一位数字后加小数点符号;第二到第五位数字表示具体合金,即数字表示化学成分;第六到第七位数字表示材料状态。
根据上述原则,铝合金牌号为3.0000到3.4999。具体数字含义如下:
第一位数字“3”代表铝及铝合金。
第二位数字“0~4”表示主要合金元素,其中:
1———Cu;2———Si;3———Mg;4———Zn;0———其他合金元素或无合金元素。
第三位数字表示次要的合金元素,其中:
5———Mn、Cr;6———Pb、Cu、Bi、Cd、Sb、Sn;7———Ni、Co;8———Ti、B、Be Zr;9———Fe;0———其他元素。
在铝合金数字牌号中,前三个数的含义见表2-23。×代表数字1~9中的任何一个数字。
表2-23 德国铝合金数字牌号中前三个数的含义
第四位数字表示主要合金元素含量的高低,其具体含义:0~2———含量偏低;3~6———大致平均含量;7~9———含量接近上限。
第五位数字表示合金类型:0~3———铸造合金;4———压铸铝合金;5~7———变形铝合金;8———用纯度为99.9%的原铝锭配制的变形铝合金;9———用99.99R的原铝锭配制的变形铝合金。
例如,3.3329合金,表示用99.99R原铝锭配制的约含2.0%(质量分数)镁的Al-Mg系合金;3.4365合金是锌的平均含量最大的Al-Zn-Mg-Cu系变形铝合金。
(2)状态代号
1)在用元素符号、字母及数字表示的牌号中,材料状态代号用小写字母表示,其具体含义是:
W———软的,在再结晶温度以上退火的。
P———未经最终热处理的管、棒、型材。
WH———热轧或冷轧到成品尺寸的、未经最终热处理的板材。
ZH———拉制的管、棒、线材。
G———淬火处理的铸件,如G-AlSi12Mg。
在元素、字母及数字表示的牌号后的大写字母“F”后的数字表示对材料的最低抗拉强度要求。例如AlCuMg1F360合金,即自然时效状态的AlCuMg1合金,其抗拉强度不得低于360MPa。
2)在纯数字牌号系统中,牌号中的第六位、第七位数字表示制品种类、处理方式及材料状态。在第六位前应加小数点,如3.1325.51。第六位、第七位的数字在0~99范围内分为10大类:
第一大类:00~09,未经热处理强化,其中00———铸锭;01———砂型铸件;02———金属型铸件;05———压铸件;07———热轧的或冷轧的;08———挤压的或锻造的。
第二大类:10~19软的,即退火的,其中10———软的,对晶粒大小无要求;11~18———对晶粒大小有要求的;19———按特殊要求供应的。
第三大类:20~29,中等冷变形程度,其中20———轧制或拉伸,对抗拉强度无要求;24———1/4硬;26———半硬;28———3/4硬。
第四大类:30~39,冷加工的、硬的,超硬的,其中30———硬的;31~39———超硬。
第五大类:40~49,淬火与时效,其中41———自然时效;43———稳定化处理44———淬火;45~49———淬火与时效。
第六大类:50~59,淬火+自然时效+冷加工,其中51———自然时效与矫直;50 52~59———淬火+自然时效+冷加工。
第七大类:60~69,人工时效,未经机械加工。
第八大类:70~79,人工时效+冷加工,其中71~72———人工时效与矫直;73~79———人工时效+冷加工。
第九大类,80~89,回火且回火前未经冷加工。
第十大类:90~99,特殊加工。
5.俄罗斯的编号方法及其状态代号
根据ГОСТ4784—1974规定,变形铝合金牌号有两种,一种是混合字母和字母-数字牌号,另一种是四位数字牌号,一般采用前者。
(1)合金牌号
1)混合字母与字母、数字牌号在这种系统中,字母的意义如下:
A———铝或铝合金;МГ———镁;МЦ———锰;Д———硬铝;К———锻造;Π———线材;Б9———含锌、镁或锌、镁、铜的合金。
АМГ———Al-Mg合金,其后的数字表示镁的平均含量。
АК———锻造铝合金,如АК6、АКS等,这类合金多用于锻件。
“Д”及“Б”后的数字,如Д1,Д16,Б95等中的数字往往带有偶然性,没有具体含义。牌号前面的“CБ”表示焊条。
2)四位阿拉伯数字牌号。其中第一位数字“1”表示铝及铝合金,第二位数字表示合金系,最后两位数字表示合金编号。第二位数字具体含义如下:
0———纯铝、烧结铝合金与泡沫铝,如1010等。
1———Al-Cu-Mg系与Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金,如1100(Д1)、1160(Д16)、1140(АК4)等。
2———Al-Cu-Mn系与Al-Cu-Li-Mn-Cd系合金,如1200(Д20)等。
3———Al-Si系、Al-Mg-Si系与Al-Mg-Si-Cu系合金,如1310(АД31)、1330(АД33)等
4———合金元素在铝中的溶解度很小的合金系,如Al-Mn、Al-Cr、Al-Be等系合金其牌号有1400(АМЦ)等。
5———Al-Mg系合金,如1510(АМГ1)等。
9———Al-Zn-Mg系与Al-Zn-Mg-Cu系合金,如1950(Б95)等。
在第一位数字“1”的前面加“0”的表示试验合金。试验合金的试用期为3~5年。如果通过试用期,就去掉“0”,成为定型合金。试用证明不符合要求,便终止对该合金的研究。
(2)状态代号 状态代号直接跟在牌号后,不用连字号,如АМЦМ、АМЦ3/4Н等。状态代号如下:М———退火软状态;Н———冷加工硬化状态;Л(或1/2H)———半加工硬化状态;1/4H———1/4加工硬化状态;3/4H———3/4加工硬化状态;Г/К———热加工状态;НИ———强烈冷加工硬化状态(加工率达20%);Т———固溶处理与自然时效状态;ТН———固溶处理、自然时效与加工硬化状态;ТИН———固溶处理、加工硬化与人工时效状态;ТИНИ———固溶处理、15%~20%加工硬化与人工时效状态。有时在棒材等状态代号之前附加“ГЛИ”与“Р”字母,前者表示材料的强度较高并具有有限粗晶环≤3mm,后者表示为再结晶组织,但无粗晶环,强度沿截面均匀且塑性较高的棒材。 6.各国常用变形铝合金牌号对照 各国常用变形铝合金牌号对照见表2-24。
表2-24 各国变形铝合金牌号(代号)对照表
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注:1.各国牌号中括号内的是旧牌号。
2.表内列出的各国相关牌号只是近似的,仅供参考
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