变形铝及铝合金化学成分预审稿编制说明.docx
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变形铝及铝合金化学成分预审稿编制说明
变形铝及铝合金化学成分（预审稿）编制说明
1工作简况
1.1任务来源
随着我国经济的跨越式发展，取得的成果举世瞩目，“中国制造”这个名词走向世界，铝加工业也成为了中国制造业的重点发展行业。
铝及铝合金材料因其优良的性能广泛应用于国民经济的各个领域，《变形铝及铝合金化学成分》国家标准作为变形铝合金行业应用最广泛的基础标准，在铝加工产品的生产、使用、科研、教学及国内外贸易和技术交流中扮演着不可或缺的角色。
《变形铝及铝合金化学成分》国家标准由1982年首次制定的67个合金牌号，到1996年修定时的143个合金牌号，再到2008年第二次修订时的273个牌号，合金牌号的数量发生着巨大的变化，体现着我国铝加工产品种类、数量的逐步完善，以满足不同发展时期对材料不同特性的需求。
2008版标准至今已有近10年的历程，期间轨道交通、航空航天、电子通信、食品及医疗等领域高速发展，对铝合金产品的需求量逐年增加，对铝合金材料的质量要求愈加严苛。
例如大飞机用材料的断裂韧性及抗疲劳裂纹的扩展性能、轨道交通材料的高周疲劳性能、电池壳产品的深冲性能、食品及包装用铝合金材料有害元素的控制等。
严苛的性能指标控制需从材料源头着手，需通过对合金成分的设计、研发及先进合金牌号的引进等措施加以实现。
目前，我国新注册的合金牌号达70余种，高纯铝及铝合金产品研发的突破，更加丰富了变形铝及铝合金牌号和化学成分的种类，同时让高品质高附加值的产品成为中国制造新的代言人。
合金牌号、成分及产品种类不断丰富的铝加工行业，需要正确的标准引导，从而进一步推动行业进步，助力中国制造。
可见，规范铝加工市场，引领铝加工产品创新升级，梳理和优化固化合金成分迫在眉睫。
因此，全国有色金属标准化技术委员会号文件下达了编制GB/T3190《变形铝及铝合金化学成分》国家标准的计划，计划号为20161866-T-610。
1.2编制工作组单位简况
在全国有色金属标准化技术委员会的组织下，成立了以东北轻合金有限责任公司、中国有色金属工业标准计量质量研究所等单位组成的标准编制工作组。
各单位简介如下：
1）东北轻合金有限责任公司（原东北轻合金加工厂）简称东轻公司，是作为“一五”期间原苏联援建的156项重点工程中的2项建设发展起来的新中国第一个铝镁合金加工企业。
2007年9月1日加入中国铝业公司。
2008年被国家有关部委认定为国家级高新技术企业。
生产《天鹅》牌铝、镁及其合金板、带、箔、管、棒、型、线、锻件和深加工制品等18大类产品，200余种合金，为国内生产铝合金品种最多的铝加工企业，公司每年有10%左右的产品远销美国、日本、新加坡、香港等16个国家和地区。
1.3主要工作过程
接到标准编制任务后，主编单位成立了标准编制小组，对国内外变形铝及铝合金的牌号和化学成分标准进行了收集和对比分析，包括国际标准、美国标准、欧盟标准及日本标准，并收集整理了国内新注册的变形铝及铝合金牌号和化学成分，形成了本标准的征求意见稿。
2017年5月23日～25日，由全国有色金属标准化技术委员会组织在湖北省赤壁市召开了《变形铝及铝合金化学成分》国家标准第一次工作会议。
与会专家对标准进行了认真、热烈的讨论，并对标准的改进方向提出了明确的要求，撰写了会议纪要，形成了本标准的第二次征求意见稿。
2018年4月23日～25日，由全国有色金属标准化技术委员会组织在陕西省汉中市召开了《变形铝及铝合金化学成分》国家标准第二次工作会议。
与会专家对本标准内容逐条进行了讨论，提出了宝贵意见，撰写了会议纪要，形成了本标准的预审稿。
2标准制定的主要原则和依据
1）查阅相关标准和国内外新增铝及铝合金种类；
2）本标准编制过程中，积极向国际标准靠拢，做到标准的先进性；
3）了解国内铝及铝合金加工企业具体情况，力求做到标准的合理性与实用性；
4）完全按照GB/T1.1和有色加工产品标准和国家标准编写示例的要求进行格式和结构编写。
3标准主要内容分析
3.1牌号的表示方法
本版标准增加了变形铝及铝合金和变形铝及铝合金复合材料的牌号表示方法要求。
变形铝及铝合金牌号表示方法应符合GB/T16474的规定，该标准于2012年开始实施，规定了国际四位数字牌号的使用方法和国内四位字符牌号的命名规则，为本标准的牌号表示方法提供了依据；复合材料的牌号表示方法应符合GB/T27675的规定，基体化学成分应符合本标准的规定，复合材料的化学成分应符合相应产品标准或供需双方商定。
3.2化学成分极限数值表示方法
本版标准的极限数值表示方法与美国铝业协会2018年发布的《变形铝及铝合金国际牌号和化学成分》中的极限数值表示方法要求基本一致，保证了本标准与国际标准顺利接轨。
3.3有毒有害化学元素的的控制
（1）食品包装行业
1）欧盟EN602：
2004《变形铝及铝合金产品用于食品包装的半成品化学成分》标准对食品包装行业用纯铝和铝合金的元素含量规定如下：
①变形铝
变形铝中其它成分含量不得超过如下范围：
铁+硅≤1.0%；
铬、镁、锰、镍、锌、钛、锡元素的单个含量≤0.10%；
铜≤0.1%，在铬或镁的含量不超过0.05%的条件下，铜含量可大于0.1%小于等于0.20%；
其它成分≤0.05%（单个含量）。
②变形铝合金
构成变形铝合金的合金成分元素含量或杂质含量不得超过表1中规定的最大值。
表1铝合金-元素最大含量
元素
最大含量%（比率）
硅
13.5
铁
2.0
铜
0.6
锰
4.0
镁a
11.0
铬
0.35
镍
3.0
锌
0.25
锆
0.3
钛
0.3
其它元素b
单个0.05
合计0.15
a含镁量大于5%的合金不得用于生产加压蒸煮操作中的承压产品。
b因不充分了解“其它成分”中部分合金成分接触食品时的特性，其最大含量应控制在0.05%以内。
如有更多信息，可提高其最大含量限度。
2）日本《食品卫生法》中规定与食品接触的金属材料的Pb＜0.1%，Sb＜5%；镀锡板的Pb＜0.1%；焊料的Pb＜0.2%。
欧盟EN602：
2004的食品包装化学成分要求严于日本《食品卫生法》的规定，所以，本标准中关于食品包装行业的化学成分要求采用EN602:
2004中的要求。
（2）电器电子设备行业
欧盟的RoHS《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》中，列出了十项强制管控物质，具体限定如表2所示。
表2管控物质限量
限制物质
限量（质量分数）
铅（Pb）
0.1%
汞（Hg）
0.1%
镉（Cd）
0.01%
六价铬（Cr6+）
0.1%
多溴联苯（PBB）
0.1%
多溴联苯醚（PBDE）
0.1%
邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）
0.1%
邻苯二甲酸甲苯基丁酯（BBP）
0.1%
邻苯二甲酸二丁基酯（DBP）
0.1%
邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）
0.1%
上版标准中对电器电子设备行业的化学成分限制进行了要求，成分要求与欧盟RoHS指令一致，将变形铝及铝合金中可能含有的4个元素限制引入了标准中，分别为w（Pb）≤0.1%、w（Hg）≤0.1%、w（Cd）≤0.01%、w（Cr6＋）≤0.1%。
2015年6月，欧盟官方公报（OJ）发布RoHS2.0修订指令（EU）2015/863，正式将DEHP、BBP、DBP、DIBP列入附录II限制物质清单中，至此附录II共有十项强制管控物质（见表2）。
由于有机物质不会存在于变形铝及铝合金中，所以本版标准未增加新的元素限制要求。
（3）包装和包装元件
1）EN14287:
2004《铝及铝合金包装和包装元件制造用产品的化学成分特殊要求》中规定，根据欧洲议会和理事会指令94/62/EC，用于制造包装、包装元件或包装组件的产品至少应当满足下列要求：
a）铅、汞、镉和六价铬不应当有意添加到这些产品当中；
b）铅、汞、镉和六价铬这四种物质的总含量不得超过100μg/g。
2）美国《包装材料中有毒物质控制法规》中，也要求每种包装物料和包装组件中四项重金属（铅、镉、汞、六价铬）的允许浓度合计为100mg/kg以下。
欧盟和美国标准对包装材料的化学成分要求一致，均为铅、汞、镉和六价铬这四种物质的总含量不超过100μg/g。
包装用变形铝及铝合金化学成分在GB/T3190-2008版标准中未进行规定，本版标准增加了对包装用变形铝及铝合金化学成分的要求，并与欧盟和美国的指标要求一致，标准正文中将100μg/g转换为了0.01%，与化学成分表中的成分值单位一致。
3.4化学成分表表头元素种类的增加
本版标准中所有的化学成分表表头增加“Ag”、“B”、“Bi”、“Ga”、“Li”、“Pb”、“Sn”、“V”8个元素，与国际注册牌号的元素种类及顺序保持一致。
随着材料性能需求的不断多元化，变形铝合金中元素的添加种类不断增多，对每种元素在合金成分中的作用研究不断深入，本版标准中增加的8个元素也在这种背景下应运而生。
如Li元素，Li是最轻的金属元素，铝合金中每增加1%Li元素，密度就可减少3%，模量就可增加5%，除了具有质量轻、模量高和强度高的优点外，还具有优良的抗疲劳性能和良好的低温韧性。
添加Li元素的合金作为一种新型航空航天结构材料，已成为美、英、法、俄等发达国家竞相研制、开发的热点。
3.5铝质量分数的计算
关于铝质量分数的计算，各国之间的要求各不相同，如表3所示。
结合两国的标准和本标准正文3.3.2的要求，归纳为表3中的文字描述。
在会上进一步讨论文字描述是否合理。
表3各国之间牌号角注要求差异
要求内容
ISO/美国
欧盟
日本
3190预审稿
铝质量分数的计算
非精炼工艺制作的纯铝的铝含量，用100%减去含量不小于0.010%的分析的金属元素和硅元素的和，求和之前表示为两位小数。
对于合金和非精炼工艺制作的纯铝，当规定的最大极限值是0.XX时，观测值或计算值大于0.005但小于0.010%，将计算值四舍五入为“小于0.01”。
精炼工艺制作的纯铝的铝含量，用100%减去含量不小于0.0010%的金属元素和硅元素的和，求和之前表示为三位小数，做减法之前四舍五入至两位小数。
对于精炼工艺制作的纯铝，当规定的最大极限值是0.0XX时，观测值或计算值大于0.0005但小于0.0010%，将计算值四舍五入为“小于0.001”。
非精炼工艺制作的纯铝的铝含量，用100%减去含量不小于0.010%的所有金属元素的和，求和之前表示为两位小数。
精炼工艺制作的纯铝的铝含量，用100%减去含量不小于0.0010%的所有金属元素的和，求和之前表示为三位小数，做减法之前四舍五入至两位小数。
未说明
铝含量（质量分数）大于或等于99.00%，但小于99.90%时，应由计算确定，用100.00%减去所有质量分数不小于0.010%的常规分析元素与怀疑超量的非常规分析的金属元素的和，求和前各元素数值要表示到0.0X%；铝含量（质量分数）大于或等于99.9.%，但小于99.99%时，应由计算确定，用100.00%减去所有质量分数不小于0.0010%的常规分析元素与怀疑超量的非常规分析的金属元素的和，求和前各元素数值要表示到0.0XX%，求和后将总和修约到0.0X%；铝含量（质量分数）大于或等于99.99%时，应由计算确定，用100.0000%减去所有质量分数不小于0.0001%的常规分析元素与怀疑超量的非常规分析的金属元素的和，求和前各元素数值要表示到0.000X%。
3.6标准正文表1中角注“其他”“单个”“合计”“—”含义的确定
将本标准中所有四位数字牌号的角注与国外标准进行了逐一对比，角注中要求的差异见表4。
表4各国之间牌号角注要求差异
要求内容
ISO/美国
欧盟
日本
3190预审稿
其他
表中未规定极限数值的元素和表中未列出的金属元素。
表中未规定极限数值的元素和表中未列出的金属元素。
表中未列出的元素。
表中未列出或未规定极限数值的金属元素。
单个
未说明
未说明
表中未规定极限数值的元素。
未说明
合计
不小于0.010的“其他”金属元素的和，在求和之前表示为两位小数。
不小于0.010的“其他”金属元素的和，在求和之前表示为两位小数。
“单个”元素的数值之和。
不小于0.010%的“其他”金属元素之和，在求和之前表示为两位小数。
“—”
未说明
未说明
未说明
非常规分析元素。
“合计”中也有“—”
其他”与“合计”的要求与美国和欧盟一致。
会上对这几个角注再进一步讨论确认。
“—”符号国外标准中均未做说明，但我国在使用3190标准时常对“—”的意义提出疑问，本标准中将“—”定义为非常规分析元素，但是部分牌号“合计”一栏中也用“—”表示，“—”的定义是否不能正确表述“合计”一栏中“—”的定义，需会上进一步确认。
3.7牌号和化学成分的变化
本版标准共收录国际四位数字牌号212个，新增牌号53个；普通纯度金属为原料的国内四位字符合金牌号148个，新增牌号34个，其中包括高纯金属为原料的国内牌号4个。
国内新增牌号均为我国自行研制并广泛使用的民用产品、经过鉴定大量使用的军工产品及经过标准化权威机构认证并备案的合金牌号。
3.7.1国际四位数字牌号和化学成分
本版标准中新增的国际四位数字牌号53个，其中52个牌号来源于上版标准发布之后纳入相关产品标准中的牌号，如表4所示；还有1个牌号6027，为福建省南平铝业股份有限公司于2010年注册的国际牌号。
表4新增国际四位数字牌号
序号
牌号
纳入的标准
1.
1110
GB/T32183-2015、YS/T421-2017
2.
1188
GB/T33960-2017
3.
2007
GB/T3191-201X
4.
2008
GB/T33910-2017
5.
2010
GB/T33910-2017
6.
2036
GB/T33910-2017
7.
3026
GB/T33230-2016
8.
4104
GB/T33369-2016
9.
4145
GB/T33911-2017
10.
5051A
GB/T4437.1-2015、GB/T6892-2015、YS/T439-2012
11.
5252
GB/T33910-2017
12.
5154C
GB/T3195-2016、GB/T24486-2009、YS/T848-2012
13.
5356A
GB/T3195-2016、GB/T32181-2015、GB/T33960-2017
14.
5457
GB/T33910-2017
15.
5657
GB/T33910-2017
16.
5183A
GB/T3195-2016、GB/T32181-2015、GB/T33960-2017
17.
5186
GB/T33881-2017
18.
5087
GB/T3195-2016、GB/T32181-2015
19.
5088
GB/T33881-2017
20.
6008
GB/T6892-2015、GB/T26494-2016、GB/T33910-2017
21.
6110A
GB/T3191-201X、YS/T439-2012
22.
6011
GB/T33910-2017
23.
6013
GB/T33227-2016
24.
6014
GB/T33227-2016
25.
6022
GB/T33227-2016、GB/T33910-2017
26.
6023
GB/T34493-2017、YS/T439-2012
27.
6026
GB/T34493-2017
28.
6041
GB/T4437.1-2015
29.
6042
GB/T4437.1-2015
30.
6151
GB/T33910-2017
31.
6951
GB/T33369-2016
32.
6053
GB/T33910-2017
33.
6360
GB/T6892-2015、YS/T439-2012
34.
6261
GB/T6892-2015、YS/T439-2012
35.
6262A
GB/T34493-2017、YS/T439-2012
36.
6064
GB/T4437.1-2015
37.
6065
GB/T34493-2017、YS/T439-2012
38.
6066
GB/T4437.1-2015
39.
6081
GB/T6892-2015、YS/T439-2012
40.
6182
YS/T439-2012
41.
7108
YS/T439-2012
42.
7108A
YS/T439-2012
43.
7129
GB/T33910-2017
44.
7034
GB/T34506-2017
45.
7178
GB/T4437.1-2015、GB/T6892-2015
46.
8017
GB/T3195-2016
47.
8025
YS/T848-2012
48.
8030
GB/T3195-2016、GB/T3954-2014
49.
8130
GB/T3195-2016
50.
8076
GB/T3195-2016
51.
8176
GB/T3195-2016
52.
8177
GB/T3195-2016
6027铝合金牌号为福建省南平铝业股份有限公司于2010年注册的国际牌号。
与其相近的国际牌号为6061，与6061成分相比,6027将元素Si含量往6061的上限靠；将Mg的上限值比6061的下降0.1%；对微量合金元素控制方面，采用Mn和Zn替代的Cu和Cr。
Si元素含量的提高，使材料具有较高的延伸率、强度及良好的焊合性能，能够满足薄壁、复杂断面工业铝合金型材的要求，材料的热成型性和强韧性更加优良。
对微量合金元素控制采用价格便宜的Mn和Zn替代价格较贵的Cu和Cr，从而降低了材料的生产成本。
该牌号产品主要用于高速列车车身和某些复杂、薄壁、中空的部件、车辆箱体的型材、汽车结构件、部分电子产品，年产量约为1.6万吨。
用户应用证明见附件。
3.7.2普通纯度金属为原料的国内四位字符牌号和化学成分的增加
本版标准修改了5A02和6A02合金的成分。
删除了5A02成分表中的“或Cr”，删除了6A02成分表中的“或Cr”。
目前，使用这两个合金牌号的单位仅有东北轻合金有限责任公司和西北铝加工厂，且两家单位这两种合金中均只添加Mn元素，不添加Cr元素。
因此，本版标准将成分表中的“或Cr”均删除了。
本部分新增注册牌号30个，均为我国自行研制并广泛使用的民用产品、经过鉴定大量使用的军工产品，且已有14个牌号已纳入相关产品标准中，新增牌号的具体情况如下。
1）2A15铝合金为贵州华科铝材料工程技术研究有限公司注册，该合金产品组织致密、氢含量低、强度高。
2A15合金属于Al-Cu系合金，可以通过热处理强化工艺调整性能指标，强度高达500Mpa以上。
主要强化相是θ（Al2Cu），在热处理过程中，经历了α过饱和固溶体-GP区-θ”过渡相一θ’过渡相-θ（CuAl2）平衡相，从而达到不同的强化效果。
由于添加了稀土（RE）元素，起到了很好的除气除杂效果，提高了合金的致密度等冶金质量；晶粒结构致密；以熔体内可分解的药剂形态加入B、C，释放出原子态和分子气态物质，能在纳米尺度产生扰动和激活效应，催生临界晶核。
2A15合金材料目前已应用于汽车等工程机械液压零部件，成功的实现了对原有铸铁产品的替代，在“以铝代铁”、轻量化发展过程中有着较大的潜力。
可同时适用于砂型、金属型重力铸造和压力铸造、挤压铸造、液态模锻等高低压成型方式。
随着不断的推广应用，将丰富我国航空航天、国防军工等高端领域对于基础材料的选择，目前年产量约为80吨。
牌号的用户证明见附件。
2）2A42铝合金为贵州华科铝材料工程技术研究有限公司注册，该合金产品组织致密、氢含量低、中高强度、耐热性好。
2A42合金属于Al-Cu系合金，可以通过热处理强化工艺调整性能指标，强度可达450Mpa以上。
Mn含量的提高，形成大量的T（Al12Mn2Cu）相保证了合金的耐热性能。
由于添加了稀土（RE）元素，起到了很好的除气除杂效果，提高了合金的致密度等冶金质量；晶粒结构致密；以熔体内可分解的药剂形态加入B、C，释放出原子态和分子气态物质，能在纳米尺度产生扰动和激活效应，催生临界晶核。
2A42合金材料目前已应用于模具、平台，具有较高的强度和优良的耐热性能，适宜于200℃以上高温环境应用、承受强力的加工零件、切割和冲压模具、飞机主受力结构件；电子仪器、车辆工程、通用工具等等，目前年产量约为80吨。
牌号的用户证明见附件。
3）3A11铝合金为东北轻合金有限责任公司注册，该合金在3003成分的基础上添加了1.0%的Zn，提高了合金的强度，同时Zn元素的添加提高了3A11铝合金的电极电位，添加量越大，电位降低越多，冲制后的散热片作为阳极优先腐蚀，从而保护介质通道，提高换热制品的耐腐蚀性能。
另外增加Zn元素的含量，可以降低熔点，提高流动性，促进真空钎焊。
该牌号的产品主要用于制作汽车换热器制品，具有应用面广、技术带动性强等特点，有着十分广阔的市场前景。
该合金牌号已纳入GB/T33369-2016《钎焊用铝合金复合板、带、箔材》国家标准中。
牌号的用户应用证明见附件。
4）4B01和4B91铝合金是为龙口市丛林铝材有限公司注册，应用于汽车防抱死刹车系统的铝合金挤压型材，合金产品具有良好的强度和力学性能，同时加工性能和耐腐蚀性能优秀。
Si在合金中主要以共晶硅、Mg2Si和含铁相存在，Si含量增加，其共晶体增加，合金熔体的流动性增加，同时合金的强度和耐磨性也随之提高。
铸锭生产的型材经固溶处理后，合金中Mg2Si结晶相数量明显减少，共晶Si颗粒发生了明显的粗化和球化，且含铁相球化，有效提高型材的综合性能。
Cu、Mg在合金中形成CuAl2、Mg2Si和S相，提高合金的强度。
Cr可细化晶粒且可以改变β-Si的状态，形成块状或骨架状的复杂化合物，可以削弱合金中Fe的有害作用。
随着汽车行业的快速发展，消费者对汽车的安全性要求越来越高，防抱死刹车系统（ABS）作为安全制动系统被广泛应用到汽车制造当中，ABS具有防抱死、防侧滑的作用，通过电子传感和油压控制对汽车的制动情况进行调节，有效提高了汽车的安全性；因为其工作环境的特殊性（油压控制）以及其功能的重要性（安全系统），所以作为ABS系统的主体结构部件材料的性能、强度、组织等各方面要求较严格。
4B01、4B91合金为一种强度高、力学性能好、加工性能好、表面质量好、耐腐蚀的用于汽车防抱死刹车系统的铝合金材料，目前广泛应用于丰田、日产等车辆的ABS主体部件，并批量供应国内外汽车及零部件制造厂商，性能优良，年供应量万余吨。
目前，该合金牌号已纳入GB/T33910-2017《汽车用铝及铝合金挤压型材》国家标准中。
牌号的用户应用证明见附件。
5）4A12铝合金为龙口市丛林铝材有限公司注册，是一种应用于高压泵体型材的铝合金，合金的硅含量较高，制品拥有良好的强度、硬度、气密性、耐磨性
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