美國金屬材料標準由多個專業(yè)機構(gòu)共同制定，主要涉及：
AISI：美國鋼鐵學會（American Iron and Steel Institute）
ACI：美國鑄造協(xié)會（Alloy Casting Institute）
ANSI：美國國家標準學會（American National Standards Institute）
ASTM：美國材料與試驗協(xié)會（American Society for Testing and Materials）
SAE：美國汽車工程師協(xié)會（Society of Automotive Engineers）
ASME：美國機械工程師協(xié)會（American Society of Mechanical Engineers）
AWS：美國焊接學會（American Welding Society）
UNS系統(tǒng)（Unified Numbering System）是金屬與合金牌號統(tǒng)一數(shù)字體系的簡稱。由ASTM E507和SAE J1086等標準推薦使用。
其中ANSI標準廣泛應用于整個工業(yè)，學會本身不制定標準，只是從其他標準化機構(gòu)中選取一部分標準發(fā)布為國家標準，采用雙編號體系（如ANSI/ASTM），其牌號體系繼承自原標準。
美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）標準廣泛用于鋼鐵材料，它融合了能夠代表標準制定部門、鋼鐵企業(yè)和用戶三方協(xié)商一致的意見，因此被廣泛使用。
一、美國黑色金屬牌號
1、結(jié)構(gòu)鋼牌號表示方法
ASTM 標準中結(jié)構(gòu)鋼牌號的表示，多數(shù)遵循 SAE 系統(tǒng)規(guī)定，但少數(shù)情況存在差異。相關(guān)標準可查閱 ASTM A29/A29M。
碳素結(jié)構(gòu)鋼棒材：涵蓋 1005 至 1095 共 49 個牌號，其中 “10” 代表碳素鋼。例如 1020 鋼，平均碳含量約為 0.20%。
較高錳含量碳素鋼棒材：有 1513 至 1572 共 16 個牌號，“15” 代表較高錳含量碳素鋼。像 1524 鋼，其錳含量相對較高，具有更好的強度和韌性。
易切削結(jié)構(gòu)鋼：包含 1108 至 1151、1211 至 1215 以及 12L13 至 12L15，共 23 個牌號。其中，“11”表示硫系易切削結(jié)構(gòu)鋼，硫的添加提高了鋼材的切削性能；“12”表示硫磷復合易切削結(jié)構(gòu)鋼，磷元素的加入進一步改善切削性；“12L”表示鉛硫復合易切削結(jié)構(gòu)鋼，鉛能顯著降低切削力，提高表面質(zhì)量。
合金結(jié)構(gòu)鋼：范圍從1330至E9310，以及硼鋼 50B44 至 94B30，共 90 個牌號。牌號前兩位數(shù)字代表鋼類，符合 SAE 系統(tǒng)規(guī)定。如 4140 鋼，“41”表示鉻鉬合金鋼，常用于制造高強度機械零件。
彈簧鋼：1050為碳素彈簧鋼，5160為合金彈簧鋼，51B60為含硼彈簧鋼，它們分別屬于碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼標準。這些彈簧鋼具有高彈性極限和疲勞強度，適用于制造各類彈簧。
H 鋼（保淬透性鋼）：包括碳素結(jié)構(gòu)鋼（H 鋼）的1038H至 15B62H，共12個牌號；合金結(jié)構(gòu)鋼（H 鋼）的1330H至 94B30H，共74個牌號，總計86個牌號。除牌號尾部加字母“H” 以及化學成分略有調(diào)整外，其余與相應的碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼基本相同。H鋼能保證鋼材在淬火過程中獲得均勻的組織和性能。
高碳鉻軸承鋼在 ASTM A295 標準中包含 52100、5195、K19526、1070M 和 5160 這 5 個牌號，編號無明顯規(guī)律。低合金高強度鋼涉及 ASTM 的 A242、A441、A529、A572、A588、A606、A607、A618、A633、A656、A690、A707、A715、A808、A812、A841 和 A871 共 17 個標準，Typel、Gr42、GrA、Grla、CrⅡ、65 和 80 等共 49 個牌號，部分僅有化學成分而無具體牌號。
2、不銹鋼和耐熱鋼牌號表示方法
不銹鋼和耐熱鋼根據(jù)金相組織可分為奧氏體（含高氮）型、鐵素體型、奧氏體型、馬氏體型和沉淀硬化型五大類。其牌號采用 ×××（如 304 等）、XM - ××（如 XM - 16 等）和 ×× - × - ×（如 26 - 3 - 3 等）的形式表示，合計有 81 + 28 + 16 = 125 個牌號。具體內(nèi)容可查閱 ASTM A484 標準。例如常見的 304 不銹鋼，屬于奧氏體不銹鋼，具有良好的耐腐蝕性和加工性能，廣泛應用于廚具、建筑裝飾等領(lǐng)域。
3、工具鋼牌號表示方法
類別 | 牌號范圍 | 數(shù)量 | |
碳素工具鋼 ASTM A686 | W1-A～W5 | 5 | |
合金工具鋼 ASTM A680 | 熱作模具鋼 | W1-A～W5 | 5 |
空冷硬化冷作工具鋼 | H10～H43 | 15 | |
高碳高鉻冷作工具鋼 | A2～A10 | 9 | |
油淬冷作工具鋼 | D2～D7 | 5 | |
耐沖擊工具鋼 | O1～O7 | 4 | |
低碳型工具鋼 | S1～S7 | 6 | |
碳鎢合金工具鋼 | P1～P21 | 8 | |
特殊用途工具鋼 | F1、F2 | 2 | |
其他工具鋼 | L2～L6 | 3 | |
高速工具鋼 ASTM A600 | 鎢系高速工具鋼 | 6G～6F6 | 6 |
鉬系高速工具鋼 | T1～T15 | 7 | |
中間型高速工具鋼 | M1～M62 | 20 | |
4、鑄鋼件牌號表示方法
高強度鑄鋼：標準ASTM A148 命名規(guī)則以抗拉強度（MPa）和屈服強度（MPa）的最低值組合表示。牌號示例：Grade 550-345（抗拉≥550 MPa，屈服≥345 MPa），共15個牌號。
一般工程與結(jié)構(gòu)用鑄鋼：標準ASTM A27
命名規(guī)則：①力學性能值，如Grade 415-205(抗拉≥415 MPa，屈服≥205 MPa)。②字母+數(shù)字：如Grade N-1(特殊用途)。共7個牌號。
不銹及耐蝕鑄鋼：標準ASTM A743/A743M 命名規(guī)則：C：耐腐蝕（<650℃環(huán)境）。H：耐高溫（≥650℃環(huán)境）。
前綴字母：后綴字母/數(shù)字：表示合金成分（如鎳、鉻含量）。
牌號示例：CF8（19Cr-9Ni）、CA15（12Cr），共34個牌號。
耐熱鑄鋼：ASTM A297
命名規(guī)則：以H開頭的字母組合表示合金系列。
牌號數(shù)量：14個（如HF、HH、HP等），適用于不同高溫環(huán)境。
高錳鑄鋼：標準ASTM A128
分類規(guī)則：按成分與用途劃分。 牌號系列：A：標準奧氏體錳鋼；B（B-1至B-4）：碳含量漸增的耐磨鋼；C、D、 E1/E2、F：特殊改性錳鋼。
牌號數(shù)量：共10個。
5、鑄鐵牌號表示方法
灰鑄鐵：ASTM A48
牌號表示方法：字母和數(shù)字組合成牌號，格式：No.XX (A、B、C、S)。
牌號示例：No.20A、No.60B等表示最低抗拉強度為20 ksi、60ksi。A、B、C、S表示不同鑄造工藝或壁厚范圍（A為薄壁，B為中等壁厚，C為厚壁，S為特殊要求）。
球墨鑄鐵：牌號為三組數(shù)字組合而成。第一組數(shù)字為代號，第二數(shù)字為抗拉強度最低值（ MPa ），第三組數(shù)字表示伸長率最低值（ % ）。
可鍛鑄鐵：按 ASTM A47M 標準，鐵素體可鍛鑄鐵用數(shù)字組合表示牌號，標準中有22010、32510 牌號；ASTM A220M 標準中用數(shù)字與字母組合表示珠光體可鍛鑄鐵牌號，標準中有 280M10、620M1等 8 個牌號。280 表示抗拉強度最低值（ MPa ），10表示伸長率最低值（ % ）。
抗磨白口鑄鐵表示抗磨白口鑄鐵的牌號構(gòu)成與其他鑄鐵牌號不同，且較繁。既有數(shù)字級別Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，又有 A 、 B 、 C 、 D 類別，同時附有合金元素符號及其含量。ASTM A532 有Ⅱ B15%Cr-Mo 等個牌號。
奧氏體鑄鐵：分為奧氏體灰鑄鐵和奧氏體球墨鑄鐵兩種。奧氏體灰鑄鐵用1型~6型表示牌號，ASTM A436 標準中有 8 個牌號。奧氏體球墨鑄鐵用 D2~D5S 表示牌號，ASTM A439 中有10個牌號。
二、美國有色金屬牌號
有色金屬牌號表示方法及合金元素代號見下表，供參考：
表1 合金元素字母代號
材料名稱 | 牌號組成 | 說明 |
純鋁與鋁合金 | 四位數(shù)字組，例：1050、1060、2011、3004、5005、6063 | 第一位數(shù)：分類號。 |
鑄造鋁合金 | ANSI 標準： | 第一位數(shù)：分類號。 |
純銅與銅合金 | 名義百分含量值 +Cu―名義百分含量值+第一添加元素符號―名義百分含量值+第二添加元素符號 | 例 :99.3Cu-7Al,65Cu-35Zn,88Cu-Pb-4Sn-4Zn 最多可為四元合金 |
部分純銅采用 UNS 編號表示 | 例：C10100，C10800 | |
鑄造銅合金 | 采用UNS編號系統(tǒng)，例： C81400,C83600,C90700,C92200 | C：銅及銅合金。 |
純鎂 | ASTM 標準采用四位數(shù)組 +A（B 、C），例：9980A ，9998A | 四位數(shù)組表示純度，如99.80表示鎂含量不小于99.80%。 |
鎂合金(包括錠、鑄件和加工材) | 合金元素字母代號+數(shù)字組+A（B、C），例：AM60A， AS41A，AZ91C，KH32A，QE22A | 合金元素字母代號見“合金元素字母代號表”； |
鎳和鎳合金 | AMS標準：直接用標準號表示 | |
ASTM標準：采用 UNS 編號系統(tǒng)，即：N+5位數(shù)字組 | 例：N02200 ，N04405 ， N06022，（N：鎳） | |
鈦和鈦合金 | MIL 標準： | 例： 3Al-2.5V、6Al-2Sn-4Zr-2Mo |
名義百分含量+主添加元素符號 ― 名義百分含量+其他添加元素符號（合金組成最多可達四元） | 例： B(6Al-2Sn-4Zr-2Mo),C(6Al-4V) | |
用 A、B、C、D、E、F、G 等字母表示 | ||
ASTM標準：無統(tǒng)一牌號表示方法，直接用標準號和該標準中牌號表示 | 例：ASTM B338 Grade 7、ASTM B367 Grade C-3、ASTM B381,Grade F-4 。（ C― 鑄件，F(xiàn)― 鍛件） | |
AWS 標準： ERTi+ 順序號或名義百分含量+添加元素符號 | 例：ERTi3、ERTi3Al2.5V | |
海綿鈦 | ASTM 標準：大寫字母類別號+數(shù)字編號 | 例： GP-1、ML-120、MD-120 |
三、UNS 系統(tǒng)簡介（基于 ASTM E527）
UNS系統(tǒng)牌號系列，基本是在美國各團體機構(gòu)標準原有牌號系列的基礎(chǔ)上稍加變動、調(diào)整和統(tǒng)一而編制出來的。采用不同的前綴字母代表鋼或鐵及合金，連同后面5位數(shù)字共同組成系列牌號。
表3 UNS 編號分類
| 范圍 | 材料類別 | 范圍 | 材料類別 |
黑 色 金 屬 與 合 金 | D00001-D99999 | 規(guī)定機械性能的鋼 | W00001-W99999 | 焊接材料 |
F00001-F99999 | 灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、鐵光體可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵 | 以下為焊接材料細分： W00001～W09999―― 碳素鋼； W10000～W19999――Mn-Mo 低合金鋼； W20000～W29999――Ni 低合金鋼； W30000～W39999―― 奧氏體不銹鋼； W40000～W49999―― 鐵素體不銹鋼； W50000～W59999――Cr 低合金鋼。 W60000-W69999――銅基合金 W70000-W79999――堆焊合金 W80000-W89999――鎳基合金 | ||
G00001-G99999 | AISI和SAE碳素鋼和合金鋼（工具鋼除外） | |||
H00001-H99999 | H 鋼(保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼) | |||
J00001-J99999 | 鑄鋼（工具鋼除外） | |||
K00001-K99999 | 其他鋼（含低合金鋼） | |||
S00001-S99999 | 不銹鋼 / 耐熱鋼 | |||
T00001-T99999 | 工具鋼(含鍛軋材 / 鑄鋼) | |||
有 色 金 屬 與 合 金 | A00001-A99999 | 鋁和鋁合金 | N00001-N99999 | 鎳和鎳合金 |
C00001-C99999 | 銅和銅合金 | P00001-P99999 | 精密金屬和合金 | |
E00001-E99999 | 稀土和稀土類合金 | R00001-R99999 | 活性和耐熱金屬和合金 | |
L00001-L99999 | 低熔點金屬和合金 | Z00001-Z99999 | 鋅和鋅合金 | |
M00001-M99999 | 其他有色金屬和合金 |
|
| |
以下為其他有色金屬和合金材料細分： | 以下為稀土和稀土類金屬和合金材料細分： E00000-E00999――錒；E69000-E73999――釹； E01000-E20999――鈰；E74000-E77999――鐠； E46000-E47999――鏑；E79000-E82999――釤； E48000-E49999――鉺；E83000-E84999――鈧； E50000-E51999――銪；E85000-E86999――鋱； E52000-E55999――釓；E87000-E87999――銩； E56000-E57999――鈥；E88000-E89999――鐿； E58000-E67999――鑭；E90000-E09999――釔； E68000-E68999――镥；E78000-E78999――钷； E21000-E45999――混合稀土； | |||
以下為低熔點金屬和合金材料細分： | ||||
表4 加工和鑄造銅及銅合金細分狀態(tài)代號
狀態(tài) 代號 | 名稱 | 狀態(tài) 代號 | 名稱 | 狀態(tài) 代號 | 名稱 |
O10 | 鑄造和退火 ( 均勻化 ) | H80 | 硬態(tài)拉制 | TD00 | 固溶熱處理 , 冷加工至 1/8 硬 (1/8H) |
O11 | 鑄態(tài)與沉淀熱處理 | H85 | 中硬態(tài)拉制電線 | TD01 | 固溶熱處理 , 冷加工至 1/4 硬 (1/4H) |
25 | 熱軋與退火 | H86 | 硬態(tài)拉制電線 | TD02 | 固溶熱處理 , 冷加工至半硬 (1/2H) |
O30 | 熱擠壓與退火 | HR01 | 1/4 硬和消除應力 | TD03 | 固溶熱處理 , 冷加工至 3/4 硬 (3/4H) |
O31 | 擠壓與沉淀熱處理 | HR02 | 半硬和消除應力 | TD04 | 固溶熱處理 , 冷加工至硬態(tài) (H) |
O50 | 光亮退火 | HR04 | 硬態(tài) , 消除應力 | TF00 | 沉淀硬化 (AT) |
O60 | 軟化退火 | HR08 | 彈性 , 消除應力 | TX00 | 亞穩(wěn)硬化 |
O61 | 退火 | HR10 | 高彈性 , 消除應力 | TH01 | 1/4 硬和沉淀熱處理 (1/4HT) |
O65 | 拉制后退火 | HR50 | 拉制 , 消除應力 | TH02 | 半硬和沉淀熱處理 (1/2HT) |
O80 | 退火到 1/8 硬 | HT04 | 硬態(tài) , 熱處理 | TH03 | 3/4 硬和沉淀熱處理 (3/4HT) |
O81 | 退火到 1/4 硬 | HT08 | 彈性 , 熱處理 | TH04 | 硬態(tài) , 沉淀熱處理 (HT) |
O82 | 退火到半硬 | HR80 | 硬態(tài)拉制 , 端部退火 | WM50 | 由退火帶材焊接 |
OS | 為滿足公稱平均晶粒尺寸的退火 | M01 | 砂模鑄造 | WM00 | 由 1/8 硬帶材焊接 |
OS005 | 公稱平均晶粒尺寸 0.005 | M02 | 離心鑄造 | WM01 | 由 1/4 硬帶材焊接 |
OS010 | 公稱平均晶粒尺寸 0.010 | M04 | 壓模鑄造 | WM02 | 由半硬帶材焊接 |
OS015 | 公稱平均晶粒尺寸 0.015 | M06 | 蠟模鑄造 | WM03 | 由 3/4 硬帶材焊接 |
OS025 | 公稱平均晶粒尺寸 0.025 | M07 | 連續(xù)鑄造 | WM04 | 由硬態(tài)帶材焊接 |
OS060 | 公稱平均晶粒尺寸 0.060 | M20 | 熱軋 | WM06 | 由超硬帶材焊接 |
OS100 | 公稱平均晶粒尺寸 0.100 | M30 | 熱擠壓 | WM08 | 由彈性帶材焊接 |
OS150 | 公稱平均晶粒尺寸 0.150 | TQ00 | 淬火硬化 | WM10 | 由超彈性帶材焊接 |
OS200 | 公稱平均晶粒尺寸 0.200 | TQ30 | 淬火硬化與回火 | WM15 | 由消除應力的退火帶材焊接 |
H50 | 擠壓和拉拔 | TQ50 | 淬火硬化和調(diào)質(zhì)退火 | WM20 | 由 1/8 硬帶材焊接 , 消除應力 |
H55 | 輕拉、輕度冷軋 | TQ75 | 中間淬火 | WM21 | 由 1/4 硬帶材焊接 , 消除應力 |
H70 | 彎曲 | TB00 | 固溶熱處理 (A) | WO50 | 焊接 , 光亮退火 |
表5 鋁鎂及其合金加工產(chǎn)品狀態(tài)代號
狀態(tài)代號 | 名稱 |
F | 加工狀態(tài) |
O | 退火狀態(tài) |
H | 加工硬狀態(tài) |
W | 固溶熱處理 |
T | 經(jīng)熱處理后的穩(wěn)定狀態(tài)，不同于 F、O、H 狀態(tài) |