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GB/T20878—2007不锈钢和耐热钢牌号及化学成分标准编制综述
发表时间:[2007-11-26]  作者:栾 燕 戴 强 刘宝石 ((冶金工业信息标准研究院)  编辑录入:admin  点击数:29542

摘要GBT 208782007(不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》于2007101日正式实施。该标准为我国首次制定,规定了不锈钢和耐热钢的术语及定义、确定化学成分极限值的一般准则、143个牌号及化学成分,并以附录形式给出了部分牌号物理性能参数、各国不锈钢和耐热钢牌号对照表以及各牌号适用的产品形状及标准。本文介绍了该标准的立项背景、编制原则,对主要内容及编制情况作了详细说明,并对标准实施提出了几点建议。

 

关键词:不锈钢和耐热钢;标准;综述

   

200739日国家质量监督检验检疫总局和国家标准化亚博体育手机委员会首次批准发布了《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》,标准编号为:GBT 208782007,该标准将于2007101日正式实施。为了便于标准的理解与实施,现将标准的编制情况简要介绍如下:

 

1  立项背景

    在不锈钢近92年的亚博体育2018网址史中,开发了大约上百种钢种。从各国已纳标的牌号系列看:各国通用的不锈钢牌号的合金成分都是在典型的Crl3型、Crl7型和188型基础上亚博体育2018网址、演变而来的,主要是CrCrNiCrNiMnCrNiMOCrNiTiCrNiNbCrNiN等合金系列;以组织特征分为奥氏体型、奥氏体一铁素体型、铁素体型、马氏体型、沉淀硬化型等五大类型。为了规范和协调不锈钢和耐热钢牌号及其化学成分,促进不锈钢和耐热钢的国际交流与亚博体育2018网址应用,法国最先制定不锈钢牌号标准,如NFA355861981法国标准不锈钢牌号、NF A355851981钢铁产品不锈钢标准牌号一览表、NF A356021991钢铁产品不锈钢法国、德国、美国、英国、日本和瑞典标准牌号对照等等。1995年欧洲标准化组织(CEN)制定了EN 1008811995不锈钢:不锈钢一览表,规定了不锈钢牌号和化学成分,共有83个牌号,并在附录中给出了不锈钢的分类与定义,以及不锈钢牌号的某些物理性能,如密度,磁性、20℃时热传导率、电阻率、比热,20100℃、200℃、300℃时的弹性模量,以及在20100℃、2020020300℃时的线膨胀系数等。随后美国材料试验协会(ASTM)1996年也颁布了ASTM A 95996《压延不锈钢标准牌号化学成分协调导则》,分别于2000年和2004年作了二次修订,现有201个牌号;该标准除规定了不锈钢的分类与定义、牌号及化学成分外,还规定了不锈钢化学成分极限值的确定准则。国际标准化组织(ISO)1997年颁布了ISOTR155101997不锈钢一化学成分,共有60个牌号;该技术文件是以ISOASTMENJIS标准为基础,其对不锈钢的分类与定义、牌号及化学成分基本同EN 100881标准;2003年该标准修订为ISOTRl55102003,除牌号增至103个,还增加了牌号的密度,以及与ASTMENJIS标准牌号的对照表。目前该标准正在修订中,主要增加牌号的数字代号表示方法。

    我国自1952年首次发布不锈钢和耐热钢标准,现已有不锈钢和耐热钢标准39项,不锈钢和耐热钢牌号l00多个,但没有单独制定不锈钢和耐热钢牌号标准,不锈钢和耐热钢的牌号及化学成分主要以棒材标准为主,如不锈钢牌号,主要以GBT1220标准为主。表1列出各主要时期我国不锈钢标准中牌号的分布情况。


    从标准实施与应用情况看,我国没有单独的不锈钢和耐热钢牌号标准,主要存在以下问题:

    1)不利于牌号成分的协调

    由于没有标准确定牌号化学成分极限值的一般准则,同一牌号在不同标准中的成分不同(特殊技术原因除外)

  2)不利于新牌号应用

  如我国已研制开发成功或引进某一新牌号,在正常情况下,要待各品种产品标准修订时才能纳标,这样往往延误牌号及时纳标和应用。

    3)牌号表示方法与国际不接轨

    我国的不锈钢和耐热钢牌号表示方法一直延用前苏联(和前德国一致)的“以千分之几计”表示平均碳含量,但前苏联为了能更好体现牌号的化学成分,从1972年起就更改为“以万分之几计”表示平均碳含量。到目前为止,除我国标准外,采用化学元素符号与阿拉伯数字组合的方式表示法的国家包括ISOEN标准,均“以万分之几计”表示平均碳含量。

    为此,全国钢标准化技术委员会利用此次系列不锈钢标准修订之际,于2002年提出制定《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》国家标准的申请报告,2003年国家标准化亚博体育手机委员会以国标委计划[2003]37号文批准立项,由冶金工业信息标准研究院负责起草,项目编号为20031391T605。在编制过程中,2004年又根据国家标准清理整顿结论,该标准代替GBT42291984不锈钢板重量计算方法。

 

2  编制原则

    1)确立不锈钢、耐热钢的名称、分类等有关术语定义,统一不锈钢、耐热钢有关基本概念的应用;

    2)建立我国不锈钢、耐热钢牌号标准系列,修改并规范牌号表示方法和每个牌号的化学成分,规定化学成分协调原则;

    3)牌号包括现行国家标准、国家军用标准、行业标准中的所有牌号,并淘汰个别性能落后的牌号;

    4)新纳人我国自行研制或引进成功的国外先进牌号,建立牌号更新换代的标准化机制,不断提高牌号适应科技新亚博体育2018网址的整体水平;

    5)抓住制定牌号标准的时机,修改不锈钢和耐热钢牌号表示方法,与国际惯例接轨;

    6)列入有关牌号的物理性能参数(如比重等)

    7)列入我国不锈钢和耐热钢标准牌号与国际、国外标准牌号对照表;

    8)列入我国不锈钢和耐热钢标准牌号适用标准表,便于引导选用产品标准;

    9)列人引用的不锈钢和耐热钢标准目录。

 

3  主要技术内容说明

31  分类

    不锈钢目前常用的分类方法是按钢的组织结构特点和钢的化学成分特点或两者结合方法来分类,如马氏体、铁素体、奥氏体、奥氏体+铁素体和沉淀硬化不锈钢五类型,或铬不锈钢和铬镍不锈钢两大类型。

    耐热钢目前常用的分类方法是按钢的组织结构特点或合金元素含量来分类,如珠光体、铁素体、奥氏体、马氏体和沉淀硬化不锈钢五类型,或低碳钢耐热钢和高合金耐热钢两大类型。GBT208782007标准采用按钢的组织结构特点分类方法,将钢分为奥氏体型、奥氏体+铁素体型、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型等五大类型。

32  术语及定义

    从国内外标准检索看,ASTM A95904EN 1008811995ISOTSl55102003ISO49552005JIS G02031984标准中有关于不锈钢和耐热钢的术语和定义,而IS0TS 155102003标准主要是引用EN1008811995和标准中的术语和定义(确切地说是分类classification)。我国标准中目前还没有关于不锈钢、耐热钢的术语和定义,但在各种教科书和冶金手册、词典中有关于不锈钢和耐热钢的术语和定义,但同一术语,其定义还是有一定差别。

    GBT208782007标准在编制时,主要参照上述国外标准及国内各种教科书和冶金手册、词典中有关于不锈钢和耐热钢的术语和定义,在广泛征求意见的基础上,确定了“不锈钢”、“奥氏体型不锈钢”、“奥氏体一铁素体(双相)型不锈钢”、“铁素体型不锈钢”、“马氏体型不锈钢”、“沉淀硬化型不锈钢”和“耐热钢”等7个术语的定义。

33  确定化学成分极限值的一般准则

    不锈钢的化学成分主要有碳、铬、镍、钼、锰、氮、硅、铜、钛、铌、钽和磷、硫等化学元素。到目前不止,虽然只有美国ASTM  A959标准对确定不锈钢牌号化学成分极限值有明确的规定,但世界各国的不锈钢牌号的化学成分极限值基本上与美国牌号一致或相近,

只是在保留小数的位数上(磷、硫除外)有所不同。如ASTM A959标准中的牌号,元素含量一般小于400%时取两位小数,大于或等于300(个别的250)时取一位小数;而、ENJISГ0CTGB标准中元素含量则一律都取两位小数;但ISOTS 15510修订动态值得关注,ISOTS 155101997版标准中元素含量取两位小数,而ISOTS 155102003版标准中元素含量则取一位小数。

    GBT208782007标准基本采用ASTM A959的规定作为确定不锈钢、耐热钢牌号化学成分极限值一般准则(CrNiMn钢牌号磷含量外),确定牌号化学成分的基本原则是:凡采用国外标准的牌号按国外标准(ASTM为主)规定;国内研制的牌号按企业标准规定;国内原标准的牌号按原标准的规定(磷含量除外)。但对牌号中元素含量仍按现行标准一律都

保留两位小数。

34  牌号及化学成分

341牌号及化学成分表

    牌号及化学成分是产品的重要技术指标。从某种意义上讲,也代表一个国家不锈钢和耐热钢的亚博体育2018网址水平。因此各国的不锈钢和耐热钢标准都力求将最先进的、综合性能最好的牌号列入本国标准的同时,也十分注意与国际上统一,以适应国际技术交流和国际贸易往来的需要。

    GB1208782007标准按奥氏体型、奥氏体一铁素体型、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型列了下5个表:

    1是奥氏体型不锈钢和耐热钢标准牌号(66)

    2是奥氏体一铁素体型不锈钢标准牌号(11)

    3是铁素体型不锈钢和耐热钢标准牌号(18)

    4是马氏体型不锈钢和耐热钢标准牌号(38)

    5是沉淀硬化型不锈钢和耐热钢标准牌号(10)

    GBT208782007标准的牌号基本上涵盖了现行国家标准、国家军用标准、行业标准中的所有不锈钢和耐热钢牌号,除新纳入国际、国外通用的37个牌号外,还对现行标准中22个牌号的化学成分进行了调整,并删除了21个现行标准中的落后牌号,共纳入牌号143个,其中采用现有标准牌号106个,新纳标牌号37个。

342牌号的表示方法

    不锈钢和耐热钢牌号表示方法国际上可以分成两类:

    一类是采用字母符号、化学元素符号与阿拉伯数字组合的方式表示,如国际标准ISO、欧洲标准EN、德国DIN、意大利UNI、俄罗斯Г0CT、西班牙UNE、印度IS和中国GB等;但除我国标准外,均以“以万分之几计”表示碳含量。

    另一类是采用阿拉伯数字或字母符号与阿拉伯数字组合的方式表示,如美国ASTM、英国BS、日本JIS、韩国KS、瑞典SS和中国台湾CNS等。

    两种方法各有利弊。以数字加字母的牌号表示方法最早源于美国,其最大优点是简单易记。据资料介绍,早期的AISI系统将不锈钢和耐热钢牌号按其晶体结构进行分类,但这种分类方法已不适应许多新牌号,因此,美国不锈钢和耐热钢牌号正在采用美国汽车工程师协会(SAE)和美国材料与试验学会(ASTM)UNS方法代替旧的命名方法,如UNS30403替代AISI304L

    采用字母符号、化学元素符号与阿拉伯数字组合的方式表示方法,据说最早源于德国,这种表示方法固然繁琐、难记,但从牌号表示意义讲,这种方法能充分体现牌号的化学成分与性能,是比较科学的,ISOEN标准目前也都采用这种表示方法。

    为了解决牌号表示繁琐、难记,提高牌号表示的实用性,以及与国际通用标准牌号的对照性,我国制定了GBT176161998《钢铁及合金牌号统一数字代号体系》,如0Crl7Nil2M02,对应的数字代号是S31608(美、日对应牌号是316)00Cr17Nil4M02,对应的数字代号是S31603(美、日对应牌号是316L)1Crl3,对应的数字代号是S41008(美、日对应牌号是410L);但200系列和双相不锈钢还不能与美、日牌号对应上。目前国际标准化组织ISOTS  15510正在修订之中,其中主要工作是建立牌号的数字代号体系。

    GBT208782007标准确定牌号表示方法仍采用化学元素符号与阿拉伯数字组合的方式,但对“碳含量”的表示方法修改为“以万分之几计”表示;并按GBT176161998《钢铁及合金牌号统一数字代号体系》对每个牌号增加统一数字代号,便于现代化的数据处理设备(特别是计算机)进行存贮和检索,适应现代化亚博体育手机的需要。目前我国已将GBT 208782007标准牌号的数字代号与ISOCD 15510的对比情况提交给ISOTC17SC4,有望列入该国际标准之中。

3421碳含量表示方法

    我国现行的不锈钢和耐热钢牌号按照GBT221《钢铁产品牌号表示方法》规定:用一位阿拉伯数字表示平均碳含量(以千分之几计)。当平均碳含量不小于100%时,采用二位阿拉伯数字表示;当碳含量上限小于01%时,以“0”表示。1979GBT221标准规定,当碳含量上限不大于003%时,以“00”表示;2000GBT221标准修改为,当碳含量上限不大于003%,大于001%时,以“03”表示;当碳含量上限不大于001(超低碳)时,以“01”表示。GBT208782007标准在编制时,对比分析了两种“以万分之几计”表示平均碳含量的方法:一种是以前苏联为代表,用一位或两位阿拉伯数字表示碳含量,即碳含量只规定上限者,以上限值×100表示;规定上、下限者,用平均碳含量×100表示;

    另一种是以德国DIN标准为代表,用一位或两位阿拉伯数字表示碳含量最佳控制值,即只规定碳含量上限者:当碳含量上限≤010%时,碳含量以其上限的34表示;当碳含量上限>010%时,碳含量以其上限的45表示。例如:碳含量上限为020%时,其牌号中的碳含量以16表示;碳含量上限为015%时,其牌号中的含碳量以12表示;碳含量上限为008%时,其牌号中的碳含量以06表示;碳含量上限为003%时,其牌号中的碳含量以02表示。规定上、下限者,用平均碳含量×100表示。

    经过广泛征求意见及会议讨论认为:按第一种方法简单,也便于和旧牌号衔接,但存在无法区分碳含量是表示上限值,还是表示中限值的问题。所以GBT208782007标准最后确定采用第二种方法,但为了更好地体现超低碳钢的成分,GBT208782007标准确定采用三位阿拉伯数字表示碳含量(十万分之几),具体表示方法如下:

    用两位或三位阿拉伯数字表示碳含量(万分之几或十万分之几)最佳控制值,即只规定碳含量上限者,当碳含量上限≤010%时,碳含量以其上限的34表示;当碳含量上限>010%时,碳含量以其上限的45表示。例如:碳含量上限为020%时,其牌号中的碳含量以16表示;碳含量上限为015%时,其牌号中的含碳量以12表示;碳含量上限为008%时,其牌号中的碳含量以06表示;规定上、下限者,用平均碳含量×100表示。对超低碳不锈钢(C0030),用三位阿拉伯数字“以十万分之几”表示碳含量,例如:碳含量上限为0030%时,其牌号中的碳含量以022表示,碳含量上限为0010%时,其牌号中的碳含量以008表示。

    目前GBT2212000标准正在修订之中,计划对不锈钢和耐热钢牌号表示方法按GBT208782007标准作相应地修改。

3422牌号的统一数字代号

    GBT208782007标准按照GBT176161998《钢铁及合金牌号统一数字代号体系》确定的原则,对每个牌号编制了统一数字代号,统一数字代号为S1×××××,Sstainless and heat resisting steel的首位字母。铁素体型钢S1××××,奥氏体一铁素体型钢S2××××,奥氏体型钢S3××××,马氏体型钢S4××××,沉淀硬化型钢S5××××。具体编号方法除奥氏体一铁素体型钢常用牌号采用与美国AISIUNS体系的四位数字一致外,其它类型钢编号方法同GBT176161998标准编号规则,具体说明如下:

    铁素体型钢S1××××  第二、三位数字表示铬含量(铬含量中间值的1百倍),第四位(见表2)和第五位(见表3)数字分别表示钢中含有不同元素或区别顺序号。

    奥氏体一铁素体型钢S2××××  第二、三位数字表示铬含量(铬含量中间值的1百倍),第四位(见表2)和第五位(见表3)数字分别表示钢中含有不同元素或区别顺序号;但某些牌号考虑与美国AISIUNS体系的一致,前四位数字可能所有变化。

    奥氏体型钢S3××××  第一、二、三位数字作为钢组,常用牌号与美国AISIUNS体系的三位数字一致;美国没有的牌号,第一、二位数字作为钢组,按靠近UNS系列编排(CrMnNi系为35CrNiW(Mo)32CrNiSi38),第三位数字为区别顺序号;第四位(见表2)和第五位(见表3)数字分别表示钢中含有不同元素或区别顺序号,或表示平均碳含量的千分之几。注意:CrMnNiN钢美国放在S2××××,我国放在S3××××。

 


    马氏体型钢S4××××  第一、二、三位数字作为钢组,常用牌号与美国AISIUNS体系的三位数字一致;美国没有的牌号,第一、二位数字作为钢组(CrMo系为45CrMoV(Nb)系为46Cr(Ni)WMoV(Nb)系为47Cr(Ni)Si(Mo)系为48),第三位数字为区别顺序号;第四位数字作为不同牌号区别顺序号,主要以平均碳含量千分之几来编排(但含N钢仍用“5);第五位数字含义按表3表示。注意:美国S4××××中包括铁素体型钢,我国放在Sl××××。

    沉淀硬化型钢S5××××  第二、三、四、五位数字按CrNi二元素及含量顺序、编号,其中铬含量(铬含量中间值的1百倍)占第二、三位数字,镍含量(镍含量中间值的1百倍)占第四、五位数字或占第四位+顺序号。

35  附录

    GBT208782007标准列有3个附录,均为资料性附录,供大家参考使用。

351附录A——部分不锈钢和耐热钢牌号物理性能参数

    根据2004年国家标准清理整顿结论,将GBT42291984《不锈钢板重量计算方法》合并到GBT208782007标准附录A中。除密度外,附录A还给出了熔点、热导率(100℃、500)、电阻率(20)、比热容(0100),线膨胀系数(01000500)、纵向弹性模量(20),以及磁性等物理性能参数,便于设计和使用单位的选材与应用。

352附录B——各国不锈钢和耐热钢牌号对照表

    附录B给出了GBT208782007标准牌号与美国ASTM A95904、日本JIS G43031998JISG43111991、国际标准ISOTS 155102003ISO49552005、欧洲标准EN 1008811995EN100951999、前苏联rOCT 56321972等标准牌号的对照表,便于用户对照使用。   

353附录C——不锈钢和耐热钢标准牌号适用标准表

    附录C给出各牌号适用的产品形状(棒、板、带、管、盘条、丝、绳、角钢、坯、锻件)和适用标准,以指导用户选用适当的产品标准。

36对实施新标准的几点说明与建议

    1)GBT208782007标准是一个基础标准,其规定的化学成分极限值是用于测定每个牌号总成分中每个元素成分极限值的一种导则。因此,GBT208782007标准43条规定:“本标准中的化学成分在被产品标准采用之前,不作为对任何产品的化学成分的要求。”

    2)如果可能,各不锈钢和耐热钢产品标准之间化学成分最好统一。然而由于特殊的技术原因,同一牌号在各产品标准中成分要求会有小的变化。因此,GBT208782007标准44条规定:“允许在产品标准或合同、协议中适当调整化学成分范围,或对残余元素、有害杂质含量作特殊限制规定。”但建议牌号表示和统一数字代号应统一按GBT208782007标准牌号表示。如序号98,统一数字代号S41010,新牌号12Crl3,旧牌号1Crl3,其碳含量在GBT208782007标准中规定为≤015%,而在新修订的GBT12202007(不锈钢棒》中规定为008%~015%,但牌号仍用统一数字代号S41010,新牌号12Crl3,旧牌号1Crl3,只须用角注标明是“相对于GBT20878调整成分牌号”(详见GBT122020074角注a)即可。

    3)由于编制组能力有限,GBT208782007标准只列了部分牌号的物理性能参数,其中12Crl7Ni7(1Crl7Ni7)12Crl8Ni9Si3(1 Crl8Ni9Si3)Y12Crl8Ni9(Y1Crl8Ni9)06Crl9Nil0(OCrl8Ni9)10Crl8Nil2(1Crl8Nil2)06Cr25Ni20(0Cr25Ni20)06Crl7Nil2M02(0Crl7Nil2M02)06Crl9Nil3M03(0Crl9Nil3M03)06Crl8NillTi  (0Crl8Nil0Ti)06Crl8NillNb(0Crl8Nil 1Nb)06Crl8Nil3Si4(0Crl8Nil3Si4)022Cr22Ni5M03N06Crl3A1(0Crl3A1)10Crl7(1 Crl7)12Crl2(1Crl2)12Crl3(1Crl3)10Crl5(1Crl5)68Crl7(7Crl7)05Crl7Ni4Cu4Nb  (0Crl7Ni4Cu4Nb)07Crl7Ni7A1(0Crl7Ni7A1)20个牌号的物理性能参数摘自日本不锈钢协会1995年出版的《不锈钢便览》(3)102Crl8Mo(9Crl8Mo)90Crl8MoV(9Crl8MoV)摘自DIN EN 1008811995标准附录AX105CrM017X90CrMoVl8牌号的物理性能参数;其余牌号摘自中国科学技术出版社2003年出版的《不锈钢实用手册》和中国标准出版社2002年出版的《中国航空材料手册》。这些数据可能有误,欢迎指正,也欢迎提供有关牌号的物理性能参数,以便下次修订时纳标。

    4)为了便于引用GBT208782007标准附录A~附录C,建议在产品标准中尽量采用GBT208782007标准中的序号排序。

    5)GBT208782007标准的实施,特别采用新牌号必然会给用户带来诸多不便,特别是军工系统单位有大批的图纸要作出相应的更改,造成亚博体育手机上混乱。在标准编制时也充分讨论了这个问题。最后综合各方意见,编制组认为:新牌号表示方法更加科学,便于掌握,有利于生产中的产品控制,有利于规范市场,有利于国际交流与贸易,应抓住制定牌号标准的时机,修改不锈钢和耐热钢牌号表示方法。当然,牌号修改确实会给现有牌号体系带来混乱,但符合长远亚博体育2018网址趋势。为此,GBT208782007标准采用新、旧牌号并列的形式。建议该标准实施后,新纳标牌号尽量采用新牌号,而现行牌号目前最好采用新、旧牌号并列形式,希望有关各方能积极配合,通过采用亚博体育手机办法等手段,逐步解决新旧牌号的过渡问题。

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