行业标准轴承用铜钢复合双金属板.doc

行业标准轴承用铜钢复合双金属板讨论稿编制说明一、任务来源及要求根据工信部工业和信息化部办公厅关于印发2017年第一批行业标准制修订计划的通知（工信厅科201740号）文件，以及全国有色金属标准化技术委员会下发关于转发2017年第二批有色金属国家、行业、协会标准制（修）订项目计划的通知（有色标委【2017】31号），轴承用铜钢复合双金属板行业标准由南宁钛银科技有限公司、广西壮族自治区冶金产品质量检验站负责起草制定，柳州凯通新材料科技有限公司参与起草，并要求2019年完成标准制定工作。二、立项目的和意义铜钢复合板，铜钢材料结合能力强，具有钢的机械性能和铜的耐磨、耐腐蚀性能，既可以制作螺母、轴套、涡轮、衬套，取代铜制品，适用于各类机械上的滑动件和全铜构件，又可以制作化工、石油、制药、制盐等行业制造耐腐蚀压力容器和真空设备等，节省铜、降低造价，市场需求极大。轴承是各类机电产品的重要基础件，铜轴承具有性能稳定可靠、使用寿命长以及维修保养简便等优点，致使其在轴承市场广泛应用，特别是无油铜轴承领域。铜合金因其具有承载能力强、熔点高、耐热性能好、耐磨损性能高等特点，逐渐成为了轴承的主导材料。目前我国重载滑动轴承市场用铜材约3万吨/年，仅国内外制糖榨机重载滑动轴承就有5万多件，轴承出口占比较大，但主要以低端产品为主，高端产品仍主要依赖进口，因此发展适应于高端轴承用铜合金材料就显得十分重要。目前，我国铜加工业进入新常态，提质增效进入转型升级的关键时期，大力发展高端轴承用铜合金材料对于我国有色金属工业改变传统模式、摆脱过剩产能、扩大有色金属应用将起到至关重要的作用。铜钢复合板集铜及铜合金板与钢板的优势于一身，得到广泛的应用。同时，各种细分、功能性铜钢复合板不断涌现。以稀土铜合金等为代表的力学性能优良、耐磨、耐热、耐腐蚀的铜合金材料出现，并应用于轴承领域，给铜钢复合板发展、应用带来了更广阔的空间。采用富含稀土、铝、镍、锰、钛的铜合金新材料为轴承的工作面，基材钢为优质钢Q235，轴承将减少1015%动力消耗，使用寿命比传统产品提高56倍，承载强度比传统的铜轴承提高23倍，并可节省铜材60%以上，解决了传统锡青铜轴承等的承载强度低、磨损快、易开裂、寿命短、材耗高、维护费用高等缺点。 现有基础通用的铜钢复合板、铜及铜合金板材等国家标准，对于轴承用铜钢复合板的合金成分等没有具体规定，特别是稀土、铝、镍、锰、钛等关键元素，其规格、尺寸公差等均不适用于轴承用材料对于铜合金板工艺的要求。因此，急需制订统一的轴承用铜钢复合双金属板行业标准，规范轴承用铜钢复合双金属板生产、贸易和使用。本标准的制定主要解决了我国高端、重载轴承用铜钢复合双金属板没有执行标准的问题，对于行业发展有极大的促进作用。本标准为首次制订。三、编制过程（包括编制原则、工作分工、征求意见单位、各阶段工作过程等）1、本标准的编制原则铜及铜合金板是一种用途广泛的有色金属产品，与钢板一样，在国内外国民经济的各个领域占有举足轻重的地位。铜钢复合板集铜及铜合金板与钢板的优势于一身，也得到广泛的应用，各种细分、功能性铜钢复合板不断涌现。铜及铜合金板、铜钢复合板都有相关的国家标准，如GB/T 2040-2017铜及铜合金板材、GB/T 13238-1991铜钢复合板。 本标准通过对国内外现状及发展趋势的分析，在原标准GB/T 13238-1991铜钢复合板的基础上，结合国内实际生产情况，收集生产、检验数据、市场需求及客户要求等信息，确定了标准的编制原则：1）查阅相关标准和国内外客户的相关技术要求；2）根据轴承用铜钢复合双金属板应用领域的消费特点，力求做到标准的合理性与实用性；3）根据产品工艺的成熟与完善、技术发展水平及测试数据确定技术指标取值范围；4）符合性：完全按照GB/T 1.1标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写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。5）先进性：本标准填补国内轴承用铜钢复合双金属板标准的空白，满足轴承用铜钢复合双金属板的生产、使用及贸易行业的要求。2、工作过程2.1 立项批准2017年4月12日，国家工业和信息化部办公厅下发工业和信息化部办公厅关于印发2017年第一批行业标准制修订计划的通知（工信厅科【2017】40号）。2017年9月11日，全国有色金属标准化技术委员会下发关于转发2017年第二批有色金属国家、行业、协会标准制（修）订项目计划的通知（有色标委【2017】31号），标准项目计划号：计划号2017-0234T-YS ，完成时间2019年。2.2 任务落实1）根据国家工业和信息化部办公厅“工信厅科【2017】40号”、全国有色金属标准化技术委员会“有色标委【2017】31号”文件精神，于2017年10月在山东省泰安市召开有色标准工作会议，会议代表就“轴承用铜钢复合双金属板”行业标准（计划号：计划号2017-0234T-YS）起草有关问题进行热烈的讨论，全国有色金属标准化技术委员会进一步明确各责任单位（人）的具体工作安排。起草单位协商一致，分工如下：南宁钛银科技有限公司为牵头起草单位，广西壮族自治区冶金产品质量监督检验站等为起草单位。起草工作计划于2019年12月前完成。3、各阶段工作过程1） 2017年11月，在接到标准制定任务后，我们成立了轴承用铜钢复合双金属板行业标准起草小组，组长为南宁钛银科技有限公司隆成柱高级工程师，成员有南宁钛银科技有限公司隆小柱工程师、杨庆勇工程师，陈凤婕工程师，广西壮族自治区冶金产品质量监督检验站黄肇敏教授级高级工程师、胡永玫工程师，柳州凯通新材料科技有限公司吴坚，广西壮族自治区机械工业研究院黄卫华高级工程师等。明确各起草人及工作任务。2） 2017年11月2017年12月，标准起草小组首先整理、由南宁钛银科技有限公司研发生产的轴承用铜钢复合双金属板产品的技术要求及产品使用现状，为本标准全面、系统、有效的制定奠定了良好的基础。3）2017年12月2018年4月，起草小组成员分头收集相关信息，查询国内外相关资料，并对广西、广东、福建、浙江等地对轴承用铜钢复合金属板进行了全面的生产、贸易和用户的调研，特别是制糖行业为代表所用的重载、耐磨、耐热的轴承用铜钢复合双金属板，全面准确地了解了市场上不同客户的需求以及产品未来的发展趋势，了解目前生产厂商的生产水平和现状。4）2018年4月，通过查阅了国内外有关的技术资料，结合主要用户的技术要求，经过多次讨论和广泛征求意见，初步形成了标准讨论稿及编制说明。5）2018年5月，标准起草小组对标准讨论稿初稿进行了修改、补充、完善，形成标准讨论稿。6）2018年5月，标准讨论稿在挂网。四、 主要技术指标确定依据1、牌号和规格 本标准根据所用基材钢的牌号，分为TG、TG两个产品牌号。根据重载轴承用行业常规的要求，规定规格为：总厚度20100 mm、铜层厚度1050 mm、钢层厚度1050 mm、宽度1001000 mm、长度5001500 mm。3、外形尺寸及允许偏差的确定本标准根据轴承用铜钢复合双金属板的要求制定。主要是对板材的总厚度、铜层厚度、钢层厚度、宽度、长度等外形尺寸进行规定。通过该指标的推行，能够促使企业加强对产品板形的管控，不仅能够提升产品整体质量，使其能够适合不同领域的轴承用铜钢复合双金属板的使用需求，为企业带来良好的经济效益，更能够促进整个行业朝着更良性的方向发展。外形尺寸及允许偏差见表1。 表1 外形尺寸及允许偏差 总厚度铜层、钢层厚度长度宽度总公称厚度/mm允许偏差/%公称厚度/mm允许偏差/%长度/mm允许偏差/%宽度/mm允许偏差/%20100+5-1105025001500+8-51001000+6-5此外，双金属板材的长度和宽度按50mm的倍数进级，定尺板尺寸由供需双方协商；双金属板材的铜层厚度应在合同中注明，经需方同意，铜层厚度超过正偏差亦可交货；根据需方要求，经供需双方协议，可以供应推荐公称尺寸以外的其他尺寸的双金属板材。4、化学成分 本标准根据轴承用铜钢复合双金属板的要求制定。基材钢层的化学成分由所有钢号确定，铜层采用了专用的稀土铜合金。4.1 钢层采用Q235A、Q235B，化学成分（熔炼分析）符合GB/T 700的规定，钢层成品化学成分允许偏差应符合GB/T 222的规定 。表2为钢层化学成分表。表2 钢层的化学成分化学成分（质量分数）/%，不大于牌号钢层CSiMnPSTGQ235A0.220.351.40 0.0450.050TG Q235B 0.20 0.35 1.400.0450.0454.2 铜层采用高性能铜合金，即采用1号电解铜添加稀土元素镧和铈、铝、锰、镍、钛，经高温熔融、等温熔覆在基材钢层而成。化学成分符合表3的规定。表3 铜层的化学成分化学成分（质量分数）/%CuLaCeAlMnNiTi82.5086.503.253.901.752.105.006.001.001.501.502.501.001.50注：根据需方要求，经供需双方协议，可以供应表3以外的其它铜层化学成分的轴承用铜钢复合双金属板。5、力学性能的确定本标准根据轴承用铜钢复合双金属板的要求，参考GB/T 13238-1991铜钢复合板、GB/T 2040-2017铜及铜合金板材标准制订。轴承用铜钢复合双金属板的室温力学性能符合表4规定。表4 力学性能抗拉强度Rm MPa断后伸长率A50015弯曲试验条件及结果符合表5的规定。 表5 弯曲试验条件及结果 总厚度/mm试样宽度弯曲角度弯心直径d内弯曲试验结果602a1801.5a弯曲部分的外侧不得产生裂纹，复合层不开裂601002a1802.5a注：a为弯曲试样总厚度。6、内部质量 轴承用铜钢复合双金属板内部质量主要采用超声波探伤，未结合缺陷符合GB/T 7734 I等级要求。此外，断口致密、无缩尾、复合层不开裂。7、表面质量本标准根据轴承用铜钢复合双金属板的要求制定。规定板材的表面应光滑、清洁，不允许有任何影响使用的缺陷。五、标准水平分析本标准与GB/T 13238-1991铜钢复合板、GB/T 2040-2017铜及铜合金板材、ASTM B248M-2017加工铜及铜合金板、薄板、带材及轧制的条材一般要求、EN 1652:1998铜及铜合金 一般用途的板材、薄板材、带材和圆形材、ASTM B103M-2015磷青铜厚板、薄板、带材和轧制条材、JIS H3110-2012磷青铜和镍银合金薄板、板材和带材标准对比如下：标准对比如下：1、适用范围本标准为专用标准，适用于制作轴承用铜钢复合双金属板。主要用于机械行业制造重载轴承。GB/T 13238-1991铜钢复合板主要适用于化工、石油、制药、制盐等行业制造耐腐蚀压力容器和真空设备。GB/T 2040-2017铜及铜合金板材、EN 1652:1998铜及铜合金 一般用途的板材、薄板材、带材和圆形材以及JIS3100-2012铜及铜合金薄板、板材和带材等为通用标准，标准所侧重的产品领域及使用方向与本标准有所不同。2、本标准的外形尺寸允许偏差不低于GB/T 13238-1991铜钢复合板标准水平，并规定了总厚度、铜层厚度与钢层厚度。 本标准的外形尺寸允许偏差见表6。表6 外形尺寸允许偏差 （单位：mm）总厚度铜层、钢层厚度长度宽度公称尺寸允许偏差公称尺寸允许偏差公称尺寸允许偏差公称尺寸允许偏差20100+5%-1%10502%5001500+8%-5%1001000+6%-5%GB/T 13238-1991铜钢复合板的铜钢复合板尺寸及其允许偏差见表7。表7 铜钢复合板尺寸及其允许偏差 （单位：mm）总厚度铜层厚度长度宽度公称尺寸允许偏差公称尺寸允许偏差公称尺寸允许偏差公称尺寸允许偏差8-30+12%-8%2-610%1000+25-101000+20-10 此外，本标准的总厚度、铜层厚度远大于GB/T 13238-1991铜钢复合板规定的相应数值，增强了铜钢复合板的机械性能，更适合于重载轴承。3、力学性能对比情况如下。本标准的力学性能见表4，铜及铜合金板材力学性能见表8。表8 GB/T 20402017铜及铜合金板材力学性能牌号状态拉伸试验厚度mm抗拉强度RmMPa伸长率%H68M204-1429040O600.3-1029040H01325-41035H02355-44025H04410-54010H06520-6203H08570H62M204-1429030O600.3-1029035H02350-47020H04410-63010H065852.5QSn6.5-0.1M209-1429038O600.2-1231540H01390-41035H02490-6108H040.2-3590-69053-12540-6905H060.2-5635-7201H08690QSn8-0.3O600.2-534540H01390-51035H02490-61020H04590-7055H06685 基材钢层Q235的抗拉强度Rm为370500 MPa。 由此可见，轴承用铜钢复合双金属板的抗拉强度Rm不低于基材钢层或铜合金抗拉强度Rm的平均水平，轴承用铜钢复合双金属板的抗拉强度Rm较高。4、铜层的化学成分铜层采用了特殊、专用的稀土铜合金，化学成分见表3，不同于一般的铜合金化学成分(GB/T 20402017铜及铜合金板、GB/T 52312012加工铜及铜合金牌号和化学成分)。化学成分比较见表9。表9 化学成分比较化学成分（质量分数）/%标准CuLaCeAlMnNiTi本标准82.5086.503.253.901.752.105.006.001.001.501.502.501.001.50GB/T 2040GB/T 523138.099.99无无11.51533.00.25由此可见，轴承用铜钢复合双金属板铜层采用了富含稀土元素的铜合金。在铜熔体中加入稀土元素，稀土能对铜合金熔体中的氧、硫有较强的脱除能力，使铜熔体得到净化。同时，稀土的加入还能减少铸造过程中铜合金板的表面裂纹缺陷和细化晶粒。从而使铜合金板的各种性能得到很大程度的改善和提高，即稀土的加入使铜合金板的抗拉强度、耐磨性能得到大幅提高。5、复合方式根据GB/T 13238-1991铜钢复合板，铜钢复合钢板一般的复合方式有两种，爆炸复合与轧制复合。这两种方法都是采用外部压力，使得铜钢双金属复合在一起。铜钢复合板已经广泛应用于石油、化工、造船、电子、电力、冶金、机械、航空航天、原子能等工业领域。爆炸复合法生产工艺虽然简单，生产灵活，但是技术要求高，由爆炸提供能量，难于精确控制，母材性能（韧性、冲击性能等）、炸药性能（爆速稳定、安全等）、初始参数（单位面积炸药量、基复板间距等）和动态参数（碰撞角、复板碰撞速度等）的选择与系统配合对复合板的成品率及质量有直接影响。轧制复合是通过轧制，将基材钢板与复合材料铜合金板在整个接触上牢固地结合在一起，可分为热轧和冷轧。轧制复合法生产流程短，产品尺寸精度高，可以实现连续自动化生产，也可以多层叠轧，但生产设备要求较高。本标准采用一种新型的复合方式，即用高温熔融铜合金，等温熔覆的方法使铜合金（复合材）与钢（基材）达到冶金结合。复合加工工艺流程短，设备简单，对环境要求较低，无污染，环保绿色。高温熔覆法可以便利加工不同铜层厚度、钢层厚度的铜钢复合双金属板，铜钢复合材料力学性能优良，抗拉强度Rm不低于基材钢层Q235或铜合金抗拉强度Rm的平均水平，铜钢接面结合牢固。综上所述，本标准是根据我国实际生产使用情况制订的，铜钢复合方式属于创新工艺，铜层使用了新材料的稀土铜合金。因此，本标准属于新制订标准。本标准对轴承用铜钢复合双金属板的各项性能指标及要求进行了详细、明确的规定，能更好的对产品进行规范，满足产品的适用性。同时，本标准中外形尺寸、力学性能指标等指标不低于国内的相关标准。本标准规定的技术要求具有先进性和实用性，达到国内先进水平。六 、与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性本标准的制定过程、技术指标的选定、检验项目的设置符合现行法律、法规和强制性国家标准的规定。七、重大分歧意见的处理经过和依据无。八 、标准作为强制性或推荐性标准的建议本标准建议不作为强制性标准，而建议作为推荐性标准。九、贯彻标准的要求和措施建议本标准根据市场对轴承用铜钢复合双金属板的需求和客户的特殊要求进行了制定，标准全面覆盖了一般轴承用铜钢复合双金属板的技术要求，建议相关单位组织专项标准宣贯会并进行系统学习。本标准发布后，各企业应积极宣传和贯彻，并采用新标准规范生产、贸易订货、应用，以保证产品质量，满足国内外市场及用户的需求。十、预期效果首次制定轴承用铜钢复合双金属板标准。该标准技术指标先进，发布后将规范我国轴承用铜钢复合双金属板的性能和技术指标要求，有利于提高产品在国内外市场上的竞争力。轴承用铜钢复合双金属板行业标准起草小组 2018.510