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1、This file was collected by , the author keeps the copyright! Not for commercial use of any kind! G-professional mechanical design reference website 机械材料的规格及选用机械材料的规格及选用 学习目的学习目的 1.了解机械材料规格的意义。 2.了解常用的机械材料规格。 3.了解各种规格编号的意义。 4.能选择适当的金属材料。 1-1 前言前言 规格(Specification)是产品需求的叙述，也是资料技术沟通的依 据。为了适合某一种特别的用途，生产
2、者当然必须促使产品能够符合 需要，这样就有规范的存在必要。而随着工业化程度的提高及国际间 贸易往来的趋势，产品的流通愈来愈频繁，为了增进效率及提供产品 零件的互换性，工业规格的订定更是必然的结果。在机械材料的范畴 方面， 同样的必须有一定的规格， 以作为生产者及使用者依循的规范。 完备的规格应具有以下数据的叙述: 1.适用范围(Scope):包括用途(如：板、线、管)，适用尺寸等。 2.化学成分(Chemical Composition):包括各项成分元素的含量范 围或成分代号。 3.定性叙述(Quality Statement):指质量方面， 例如炼钢方式或脱氧 情况。 4.定量需求(Qua
3、ntitative Requirement):指定化学成分范围、 物理及 This file was collected by , the author keeps the copyright! Not for commercial use of any kind! G-professional mechanical design reference website 机械性质需求，以适应使用上经济的理由。 5.其它需求(Other Requirment):如特殊容许差、材料表面状况等。 现今世界各国各依其工业化的发展而有不同的工业规格，例如： 美国的 ANS(美国国家标准)、日本的 JIS(日
4、本工业标准)、德国的 DIN(德国工业标准)等。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
5、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。 This file was collected by , the author keeps the copyright! Not for commercial use of any kind! G-professional mechanical design reference webs
6、ite 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：适用范围、检验及重验三部分 适用范围：本标准规定非铁金属材料检查一般事项 检验部份：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 重验部份：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
7、。 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中国国家标准中国国家标准(CNS) （1）钢铁的规格）钢铁的规格 中国国家标准 CNS 是 Chinese National Standard 的简写，CNS 对 This file was collected by , the author keep
8、s the copyright! Not for commercial use of any kind! G-professional mechanical design reference website 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：
9、Wire(线材) F：Forging(锻造) C：Casting(铸造) 例：例：S P CC：Plate，钢板，钢板(冷轧冷轧)。 S UP：Use Spring，弹簧用钢，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：例：SCM420：铬钼钢，第：铬钼钢，第 420 种种 S25C：碳钢，含碳量：碳钢，含碳量 0.25。 第三部分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：例：SCM 420 表示铬钼钢中编号
10、表示铬钼钢中编号 420 的材料的材料 STB 340 表示锅炉及热交换器用钢，抗拉强度不表示锅炉及热交换器用钢，抗拉强度不 低于低于 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。 This file was collected by , the author keeps the copyright! Not for commercial use of any kind! G-professional mechanical design reference website 注：机械结构用钢料的符号注：机械结构用钢料的符号 机械结构用钢料使用
11、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。 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 特性附加符号 硬化能保证钢H
12、 This file was collected by , the author keeps the copyright! Not for commercial use of any kind! G-professional mechanical design reference website 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
13、的代表值。 （2）铝及铝合金的规格）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 1xxx8xxx 系，另有 9xxx 系为备用， ，铸铝合金之规格亦分 1xxx9xxx 九系，其中 6xxx 系为备 用，这些已如第九章所述。 而所谓”炼度炼度”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 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
14、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基本符号基本符号 铝合金的炼度基本符号分为四种。 This file was collected by , the author keeps the copyright! Not for commercial use of any kind! G-professional mechanical design reference website b细分符号细分符号 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日本工业标准日本工业标准(JIS) JIS 是 Japane
15、se 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：）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：）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
16、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）（例）SK2：第二种碳素工具钢：第二种碳素工具钢 SKS11：第十一种切削用工具钢：第十一种切削用工具钢 This file was collected by , the author keeps the copyright! Not for commercial use of any kind! G-professional mechanical design reference website SUH301：第：第 301 种耐热钢种耐热钢 SUS301-1/2H：第：第 3
