铜及铜合金状态表示方法编制说明.docx

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铜及铜合金状态表示方法编制说明

铜及铜合金状态表示方法编制说明

征求意见稿

一、项目来源

我国铜及铜合金加工业日益壮大，现已是世界最大的铜加工基地，也是世界最大的铜加工产品出口国家之一。

各类铜加工产品与世界的交流日益增加，代表产品性能的各种表示方法日益与世界接轨，交流更加方便。

产品的状态表示方法是个空白，至今我国没有系统的状态表示方法，国内交流使用的是约定俗成的方法，对外交流则需要将国内的表示方法对应成国外的表示方法，十分不便；第二，我国的状态表示方法只是针对平常使用率比较高的几种状态，并没有针对所有铜及铜合金产品加工与铸造产生的状态，使用时不够全面；第三，随着世界经济一体化程度的日益增大，就世界范围而言，也需要一个统一的交流方式，便于世界各国相互交流。

基于以上原因，国家标准化委员会提出了编制《铜及铜合金状态表示方法》的任务，经我公司提议，将该任务下达给了本公司。

文件号为中色协综字［2009］165号“关于下达2009年第一批有色金属国家标准、行业标准制（修）订项目计划的通知。

二、编制思路

标准编制时，公司成立了标准编制小组。

编制小组查阅了大量相关资料，发现我国的状态表示方法在相关产品标准中出现，直接使用；在《铜合金及其加工手册》附录中出现，书中对各国状态表示方法进行了描述，通过对比发现，美国的状态类型最齐全，表示方法比较系统、全面，有一定的发展空间，且是在国际（ISO）状态表示方法的基础上经过转变而来，有一定的使用基础（各国状态表示方法对比见附录）；通过对比还发现，书中在对我国铜加工技术进行阐述时，使用到加工状态时，如我国没有相应的状态表示，直接选用了美国的状态表示方法，说明我国对美国状态表示方法的使用已有一定认可。

所以本标准在编制时修改采用了美国的表示方法，即以工艺过程作为状态表示方法。

采用标准为ASTMB601-07《铜及铜合金加工与铸造状态表示方法》。

三、编制内容

3.1编制原则

铜及铜合金的铸造与加工产品一般分为有铸件、板、带、棒、管、线、型材等。

除铸件采用铸造工艺外,加工产品采用的生产工艺又可分为两类：

一类是不可热处理强化的铜及铜合金采用热、冷加工及退火处理等工艺，另一类是可热处理强化的铜合金采用热、冷加工和固溶处理、沉淀硬化、淬火及回火等强化热处理工艺。

铜及铜合金在生产过程中一般采用的热处理工艺有：

均匀化、退火、消除应力、固溶热处理、沉淀（时效）硬化以及淬火硬化和回火处理。

根据铜及铜合金铸造、热冷加工及各种热处理工艺。

根据以上工艺，本标准将铜及铜合金状态先设置几个基础状态（用英文字母表示）,然后在各基础状态上进行二次分类，成为二级状态，又在二级状态之后加上2～3位数字，使其细分为三级状态,即最终的产品状态。

3.2基础状态

制造状态　M——通过铸造和热加工的初次制造操作，并由所采用的制造方法加以控制而得到的状态。

冷加工状态H——是一种可控制的塑性变形,以此来改变产品的形状或断面，用于在低于再结晶温度下生产应变硬化的产品。

退火状态　O——为满足机械性能及晶粒结构要求，在再结晶温度以上进行热处理而得到的状态。

热处理状态T——是对可热处理强化的铜合金采用多种热处理方式进行强化处理所得的状态。

一般包括固溶热处理、沉淀（时效）硬化以及淬火硬化和回火处理。

焊接管状态W——焊接管是由各种状态的带条生产的，除焊口及焊接热影响区外，焊接管基本上具有和所用带条材相同的状态。

3.3各种状态细分要求

3.3.1制造状态（M）

以制造状态供货的主要是铸件和热加工产品，由于热加工是在再结晶温度以上进行的塑性变形，一般不需要进一步的热处理。

铜及铜合金的制造状态和冷加工状态均系未经热处理的最终产品状态，因此其状态代号中的数字（MXX与HXX）有着相关的联系，M或H字母后的第1位数字是随材料变形程度的加大而递增，从M状态到H状态后的第一位数字正好连起来成为0～9，其每位数字的含义见表1。

表1制造状态和以强度水平为基础的冷加工状态

基础状态

二级状态分类

第1位数字含义

三级状态

细分

状态名称

备注

制造状态M

M0X

铸造态

M01

砂模铸造

M08、M09备用

M02

离心铸造

M03

石膏型铸造

M04

压模铸造

M05

永久模铸造

M06

蜡模铸造

M07

连续铸造

M1X

热锻

M10

M11

热锻-空冷

热锻-淬火

M12~M19备用

M2X

热轧

M20

热轧

M21~M29备用

M25

热轧＋再孔

M3X

热挤压

M30

热挤压

M31~M39备用

M4X

热穿孔

M40

M45

热穿孔

热穿孔＋再轧

M41~M44备用

M46~M49

冷加工状态H

H5X

拉拔

H50

挤压＋拉拔

H51、H33~H57

H59备用

H52

穿孔＋拉伸

H55

轻拉、轻冷加工

H58

一般胜任拉拔

H6X

冷成型

H60

冷顶锻、成型

H61、H62、H65

H67~H69备用

H63

铆接

H64

旋压

H66

冲压

H7X

冷弯

H70

冷弯

H71~H79

H8X

硬态拉制

H80

硬态拉制

H81~H84

H87~H89备用

H85

中硬态拉制电线

H86

硬拉制电线

H9X

异型冷加工

H90

翅片状的（管）

H91~H99备用

3.3.2冷加工状态（H）

铜及铜合金冷加工通常采用的是冷轧和冷拉，个别也有冷顶锻和冷弯等冷加工工艺。

冷加工后，有些还要进行热处理。

1．冷加工状态H

冷加工状态分为可以用尺寸缩减（冷变形量）为基础来建立的状态等级和只能以强度水平为基础来建立状态等级两类。

　①用尺寸缩减（冷变形量）为基础建立的冷加工状态

　　对于轧制和拉制的板、带、棒、线材，金属的冷加工变形程度愈大，其强度和硬度也随之愈高，铜及铜合金冷轧或冷拉时产生的加工硬化现象使每一种冷加工产品都获得一个可适用于多种用途的强度或硬度范围，对退火态金属，施予不同程度的冷加工变形，其强度大致与冷变形量成比例关系。

变形量由Browne和Shape（B＆S）尺度号数表示，在B＆S尺度系统中，每一个尺度和其它临近的两个尺度间有固定的比例关系，尺度号数每增加一级，厚度（直径）缩减10％左右，它们的对应关系见表2，H后的数字与B＆S尺度号数相一致。

表2　以冷减缩量（冷变形量）为基础的冷加工状态

三级状态代号

状态名称

B＆S尺度号数增量

厚度或直径的减缩量，％

H00

1/8硬

-

-

H01

1/4硬

1

10.9%

H02

1/2硬

2

20.7%

H03

3/4硬

3

29.4%

H04

硬

4

37.1%

H06

特硬

6

50.1%

H08

弹性

8

60.5%

H10

高弹性

10

68.6%

H12

特殊弹性

12

75.1%

H13

更高弹性

-

-

H14

超高弹性

14

80.3%

　②以强度水平为基础建立的冷加工状态

基于冷减缩变形的品级表示方法不能用于象管材、挤压件和铸件这些产品类型,并且铜及铜合金有时采用一些特殊的冷加工，如：

冷顶锻、铆接、螺钉和螺栓的加工，U型管材的冷弯及翅片状管材的加工等，这些冷加工方法对抗拉强度和屈服强度，都有不同程度的影响，但却不能用以冷缩减量相对应的1/8硬、1/4硬或1/2硬等来表示它的状态，它的状态分类与制造状态M有一定的联系,表1已详细说明。

2．冷加工后进行热处理的状态

①消除应力状态HR

　　铜及铜合金在低于再结晶温度以下进行冷加工产生的残余应力将导致某些铜合金产生应力腐蚀和应力开裂（或“季裂”）。

通常消除应力采用的方法有：

机械消除应力（如弯曲或校直）；加热消除应力，即在低于再结晶温度的某个温度下进行，常用于成品。

其状态表示见表3。

②有序强化　HT

对于合金元素能溶解入a相并接近于饱和的某些合金（如C61500、C63800、C68000、C69000等）当承受大变形量冷加工并在相当低的温度下（低于再结晶温度）热处理时,通过减小点阵中位错聚集点的应力集中,改善应力松驰特性,提高了屈服强度。

低温的有序强化处理也可用于消除应力处理。

③尾端退火HE

管材经硬态拉制后,需要在管材的端部进行退火,以便进行扩口试验。

其状态表示见表3。

表3　冷加工后热处理状态

二级状态

三级状态细分（代号）

状态名称

冷加工+消除应力HR

HR01

1/4硬和应力消除

HR02

半硬和应力消除

HR04

硬和应力消除

HR08

弹性和应力消除

HR10

高弹性和应力消除

HR12

特殊弹性和应力消除

HR20

翅片状的应力消除

HR50

拉制和应力消除

冷加工+有序强化HT

HT04

HT08

硬态+有序强化

弹性状态+有序强化

冷加工+尾端退火HE

HE80

硬态拉制+尾端退火

3.3.3退火状态（O）

退火状态（O）包括均匀化与退火两种热处理工艺。

1．均匀化O

铜合金的均匀化系指是采用高温和相对长的时间以消除或减少合金在铸造中所产生的晶内偏析,主要针对凝固范围较宽的青铜和白铜铸锭和铸件。

ASTMB601规定用O10来表示该状态。

2．退火O

把冷加工的金属加热到引起再结晶的温度，随之通过保温、冷却使其软化的过程,称之为退火。

按其目的又可分为以满足公称平均晶粒尺寸的退火和以满足机械性能的退火。

①以满足公称平均晶粒尺寸的退火OS

对于纯铜和黄铜,晶粒大小是评价再结晶退火程度的标准,退火温度超过再结晶温度越高其再结晶后的晶粒尺寸相应越大，ASTMB601用OS来表示具有晶粒尺寸要求的退火状态,各状态表示方法见表4。

表4以满足晶粒尺寸要求的退火状态（OS）

状态代号

公称平均晶粒尺寸mm

状态代号

公称平均晶粒尺寸mm

OS005

0.005

OS060

0.060

OS010

0.010

OS065

0.065

OS015

0.015

OS070

0.070

OS025

0.025

OS100

0.100

OS030

0.030

OS120

0.120

OS035

0.035

OS150

0.150

OS045

0.045

OS200

0.200

OS050

0.050

从表4不难看出,"OS"后的数字即表示晶粒尺寸。

②以满足机械性能的退火O

对于那些存在细小弥散相的铜合金,如C19200、C19400和C19500等铜铁合金,C61500、C63800、C68800和C69000等含铝的黄铜和青铜,它们在远超过再结晶温度的高温下仍保持着极细的晶粒尺寸，直到最后达到第二相溶解或粗化的温度,晶粒才继续长大。

在不同的温度下退火,材料性能有很大变化，但对于晶粒尺寸十分稳定的铜合金,显然不适于用晶粒尺寸作为评定材料性能的指标,而是通过各退火等级（控制退火温度、保温时间、炉内气氛及冷却速度）来达到不同的机械性能,如O50（光亮退火）、O60（软化退火）、O70（完全软化退火）。

虽然特定性能通常是通过控制冷加工变形程度而获得的（如H01、H02等），但有些时候，受加工设备的限制，通过退火使材料达到某种特定性能，更为有益。

为了达到某种特定性能，对退火制度进行合理设计,使其达到加工硬化和完全退火状态之间的任一硬度和抗拉强度,可获得接近于1/8、1/4、1/2等冷加工状态的抗拉强度和硬度的水平。

见表5中的O8X系列等。

对于某些铜合金,其热加工产生的强度,可能超过退火状态的强度，因此出现了热加工后再进行退火的