外观设计师必须要知道的材料选用-常用的材料编号

发布时间:2020-09-12 作者:admin 0

外观设计师必须要知道的材料选用-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Chinese National Standard的简写,CNS对钢铁材料的编号主要依据CNS 109 G1001(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:S P CCPlate,钢板(冷轧)
             S UPUse Spring,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
             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。
         例:SCM 420 表示铬钼钢中编号420的材料
             STB 340 表示锅炉及热交换器用钢,抗拉强度不
             低于340 N/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CNS 2608 G2018特别在附录2中说明适用范围及其符号所代表的意义:
适用范围: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
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 附加符号
硬化能保证钢
表面硬化用钢 K
 
 
(例)
      S 30 C:碳钢,含碳量0.30﹪
      S 20 C 4: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CNS 2068 H3021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Japanese Industral Standard 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)其他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,其他非铁类如表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表示无其他合金元素。
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 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: ASTM A36-77a   其中A     36  -   77        a
               分别表示 (钢铁)(结构用)(1977年)(第一次修订)
又如: ASTM E8  代表拉伸试验规范
ASME的表示法:
例如: ASME SA213 = ASTM A213
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:指一些其他性质。如:强度、表面亮度等。
3)美国统一编号系统 UNS
UNS是Unified Numbering System 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: UNS G10XX0 = SAE 10XX,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Deutsch Industriell Norm的缩写,德国工业标准中钢铁材料的规格是在DIN 17006,补充说明在DIN 17007,1974年改为 ISO制,以 EURONORM 27-74替代。以英文字母和数字来叙述其特征,字母规定钢铁种类、冶炼方法、合金材料、处理情况等、数字则规定钢铁材料的、含碳量、抗拉强度、主合金之成分倍数等。
(1)碳钢
一般以碳元素标记及其含碳量表示,如 C60 表示含0.6%C的碳钢。另外也有抗拉强度及其他表示法,例如:St50 表示抗拉强度50kg/mm2之构造用碳钢,CK40表示含磷、硫量甚低之碳钢,抗拉强度为40kg/mm2
(2)高级钢料及低合金钢
以其主要合金元素和含量为标记,但在其中第三部分含量,为避免小数点出现,表示值都己经乘上固定倍数,而以整数型态呈现,所以由编号求取实际含量时必须再除以倍数。
第一部分:含碳量
第二部分:合金元素种类
第三部分:合金元素含量

合金元素 倍数
Cr、Co、Mn、Ni、Si、W 4
Al、Be、Pb、Cu、Mo、Nb、Ta、Ti、V 10
P、S、N、Ce、C 100
B 1000
 
 
例如:含碳量0.34%含铬量1%的钢材,表示为34Cr4
     依此 13CrV53 即表示含碳量0.13%,含铬量5/4=1.25
     %,含钒量3/10=0.3%
(3)高合金钢
在标记前加上"x",此外由于合金元素含量己高,因此不乘以倍数而直接表示。(如前述,高合金钢通常是指合金总含量在8%以上的钢料)
例如:含碳量0.12%的不锈钢,含铬量18%含镍量8%,表示为
     X12CrNi18 8
同理 X10CrNi1810 即表示含碳量0.10%的高合金钢,含铬量18
     % 含镍量10。
 
如果要进一步标示其特性,可以在其记号前后加上英文字母表示
例如:     M  A  St42  6  N
         (1)(2)  (3) (4)(5)
其中除(3)为主标记外,(1)(2)(4)(5)分别表示:熔炼方式、产品特性、保证性能类别、热处理情况等。
(4)铸铁、铸钢
以前置标记G代表一般铸件,另外加上其它字母来表示种类,随后之标示与钢的编号相同,如表1所示。
例如:GS-C30为铸钢,含碳量0.30%
     G-X120Mn12表示含碳量1.20%的铸铁,含锰量12%。
 

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