GB/T699-2014《机械结构用碳素结构钢》国家标准修订前瞻
发布时间:2013-11-18
发布者: 张力 专家
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  近年来,有关单位负责对GB/T 699-1999《优质碳素结构钢》国家标准进行的修订工作。优质碳素结构钢是与普通碳素结构钢(GB/T 700)比较,硫、磷及非金属夹杂物含量较低的钢。由于具有良好的加工性能,适合热轧、锻制、冷轧、冷拔、冷冲等各种压力加工方式,因此品种规格较多,包括圆、方、扁等型材、板材、带材、管材、线材、丝材及金属制品等,广泛用于汽车、拖拉机、锅炉、飞机、机床等机械制造业做冲制零件(低碳钢)、调质结构件(中碳钢)和弹簧、工具、耐磨损的零部件(高碳钢),是国民经济各部门必不可少的一类基础材料。2010年我国优质碳素结构钢的产量为1647万吨,占特殊钢总量的29%。

  GB/T 699是优质碳素结构钢的基础标准,适应于热轧、锻制条钢,因此它又是优质碳素结构钢棒材的产品标准。GB/T 699标准前身是1952年参照原苏联标准ΓOCT1050—41制定的重工业部部颁标准重5—52,之后于1955年、1959年、1963年、1965年、1988年和1999年进行了6次,并于1959年发布为冶金工业部部颁标准(编号为YB 4),1965年升级为国家标准(编号为GB 699)。现行标准是GB/T 699-1999《优质碳素结构钢》,该标准自2000年8月1日开始实施。
由于GB/T699标准的修订关系到整个优质碳素结构钢标准体系的问题,编制组在对比分析国际、国外同类标准的同时,还广泛征求了有关单位对修订GB/T699的意见,确定本次修订的原则及主要内容。

修订标准的原则

  ①与国际、国外先进标准接轨,进一步理顺标准体系,以适应国家产业转型升级的要求;

  ②取消按钢按冶金质量分类:优质钢、高级优质钢和特级优质钢;

  ③明确尺寸、外形及允许偏差的组别,提高标准的可操作性;

  ④删除沸腾钢、含碳量在65及以上的牌号及相应规定(这些牌号已列入相应的钢板、工具钢或钢丝标准中);

  ⑤参考ISO 683-1:2012标准,纳入钢棒正火状态和淬火回状态交货时推荐的热处理制度和力学性能,推动GB/T 699标准向国际方向发展,更好地满足机械零部件用钢的需要;

  ⑥ 表面质量引入GB/T 28300-2012 《热轧棒材和盘条表面质量等级交货技术条件》,

  ⑦ 编写格式按GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分:标准的编写规则》的规定进行编写。

主要修订内容说明

①标准名称

  我国自1955年起就启用“优质碳素结构钢”作为这类钢的术语。自1991年我国首次颁布了《钢分类》国家标准(GB/T 13304)以来,由于该标准采用ISO 4948-1标准将钢按化学成分分为非合金钢、低合金钢、合金钢三类,所以在标准名称或标准中是否还能用“碳素钢”就成了每次标准修订的话题。

  众所周知,“非合金钢”比“碳素钢”的含义更广泛、更科学,不但包括“碳素钢”,还包括电工用纯铁、原料纯铁及其他专用的具有特殊性能的“非合金钢”;这也是《钢分类》国家标准之所以采用“非合金钢”作为大类划分的术语,而不采用“碳素钢”术语的主要原因。但这并不排除具体钢类标准名称或标准中使用“碳素结构钢”、“优质碳素结构钢”等习惯术语。

  根据GB/T 13304.2-2008《钢分类 第2部分:按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类》的定义:

  普通质量非合金钢是指生产过程中不规定需要特别控制质量要求的钢,并应同时满足下列四种条件:

  a) 钢为非合金化的(符合GB/T 13304.1-2008对非合金钢的合金元素规定含量界限值的规定);

  b) 不规定热处理(但退火、正火、消除应力及软化处理不作为热处理对待);

  c)如产品标准或技术条件中有规定,其特性值应符合下列条件:

  1)碳含量最高值 ≥ 0.10%;

  2)硫或磷含量最高值 ≥ 0.040%;

  3)氮含量最高值 ≥ 0.007%;

  4)抗拉强度最低值 ≤ 690 N/mm2;

  5)屈服强度最低值 ≤ 360 N/mm2;

  6)断后伸长率最低值( Lo=5.56 ) ≤ 33%;

  7)弯心直径最低值 ≥ 0.5 × 试件厚度;

  8)冲击吸收能量最低值( 20℃,V型,纵向标准试样)≤27J;

  9)洛氏硬度最高值(HRB) ≥ 60。

  注:力学性能的规定值指用公称厚度为3mm~16mm钢材做的纵向或横向试样测定的性能。

  d) 未规定其他质量要求。

  显然,GB/T 700《碳素结构钢》标准中的C、D级钢显然也属于优质碳素结构钢的范畴,因此现在再用GB/T 699和GB/T 700标准来划分是“优质碳素结构钢”还是“普通碳素结构钢”就不合适了。故本次修订对标准名称作相应的修改,考虑到本标准主要用于制造机械零部件,标准名称暂定为《机械结构用碳素结构钢》。

②适用范围

  正在同步修订的GB/T 3077标准为了满足大规格材的要求,依据GB/T 702-2008标准热轧圆钢上限由250mm增加至400mm,热轧方钢上限由120mm扩大至200mm;GB/T 908-2008标准锻材尺寸直径由250mm增加至400mm,方钢的边长由250mm增加至400mm,将标准的适用范围扩大至:热轧材到不大于∮350mm,锻材到不大于∮400mm。经供需双方协商,可提供轧材大于∮350mm,锻材大于∮400mm的棒材。

  主要是大规格有取样困难、无法做性能检验;低倍组织难以保证合格;化学成分允许偏差等系列问题,国外标准目前定的最大规格也是在250mm以下。故本草案暂按原标准规定:适用于直径或厚度不大于250mm的优质碳素结构钢棒材。经供需双方协商,也可供应直径或厚度大于250mm的优质碳素结构钢棒材。

③规范引用性文件

  按GB/T 1.1-2009标准要求,将年号版本号去掉;同时对引用标准按最新版本进行了更新。

④分类与代号

  1999版标准将钢按冶金质量不同分为下列三类:优质钢、高级优质钢和特级优质钢,主要差别是S、P含量和低倍组织。实践证明,S、P含量和低倍组织的微小差别并不能代表钢的质量,而且优碳钢按冶金质量分级意义不大,还给供需双方订货和管理增加难度。

⑤尺寸、外形、重量及允许偏差

  1999版标准修订时对尺寸、外形、重量及允许偏差取消了硬性规定,具体要求在合同中规定,主要是根据汽车行业反映用于生产汽车零件时,要经热切、加热、锻造等工序,因此丝毫显示不出2组精度的优越。GB/T699-1999标准实施14年后,根据实施反馈意见,认为这种规定可操作性不强,并增加订货时的工作量,所以本次修订重新采用了1988版的规定写法。

  考虑到GB/T702和GB/T908标准已经改版,依据GB/T 702-2008标准热轧圆钢上限由200mm扩大至310mm,热轧方钢上限由120mm扩大至200mm;GB/T908圆钢直径由250mm增加至400mm,方钢的边长由250mm增加至400mm,并相应增加了尺寸允许偏差。

⑥牌号及化学成分

1) 牌号

  本次修订对牌号作了较大调整。主要是参考ISO 683-1:2012、ISO 683-11:2012、EN 10083-2-2006、JIS G 4051-2009、GOST 1050-88等标准,删除了沸腾钢、半沸腾钢、含碳量在65以上及其较高锰含量的牌号,只保留普通含锰量的10~60共11个牌号,其系列仍按碳含量相差0.05%为一个档次来划分牌号,基本与ISO、EN、GOST标准牌号相对应。

  GB/T 699-1999标准牌号分普通锰含量和较高锰含量两组,共有31个牌号,牌号系列较全,既包括了供冷冲压使用的低碳牌号,如08钢和08Al等,也包括了经正火处理,做结构零件使用的中碳钢牌号,如45、50钢等,还包括供做弹簧钢丝、垫圈、钢丝绳等用的高碳钢牌号,如65、85钢等。由于牌号多,碳含量的跨度大,力学性能的跨度也大,不利于标准水平的提高。删除了沸腾钢、含碳量在65以上及其较高锰含量的牌号,牌号由31个减少到20个。

2)化学成分

主元素

  本标准征求意见稿仍保留原普通含锰量的10~60及其较高锰含量牌号的化学成分。普通含锰量的化学成分主元素元素含量范围与ISO、EN、GOST标准相当,具体对比见表1。

表1 各国牌号主元素含量范围对比表
元素含量范围,%
本征求意见稿
G0ST1050-88
ISO 683-1:2012
EN 10083-2-2006
JIS G4051-2009
ASTM A29/A29M-05
C
0.07/0.09
0.08/0.09
0.08/0.09
0.08/0.09
0.06/0.07
0.06/0.08
Si
0.20
0.20
0.20
0.20
0.20
分4档a
Mn
0.30
0.30
0.30
0.30
0.30
0.30
a对硅有要求时,一般规定下述范围和极限值;最大0.10%;0.10~0.20%;0.15~0.35%;0.20~0.40%或0.30~0.60%。


  由于删除了沸腾钢、半沸腾钢、含碳量在65以上及其较高锰含量的牌号,相应地删除了原标准下列内容:

  6.1.1.4 ……,65Mn及70Mn的锰含量为0.70%~1.00%,铬含量不大于0.10%,镍含量不大于0.15%,铜含量不大于0.20%,硫、磷含量应符合钢丝标准要求,但不大于表2的规定。

  6.1.1.5 08钢用铝脱氧冶炼镇静钢,锰含量下限为0.25%,硅含量不大于0.03%,铝含量为0.02%~0.07 %。此时钢的牌号为08Al。

  6.1.1.6 冷冲压用沸腾钢含硅量不大于0.03%。

  6.1.1.8 经供需双方协议,08~25钢可供应硅含量不大于0.17%的半镇静钢,其牌号为08b~25b。

硫、磷及残余元素

  据介绍,S、P含量为0.04%和S、P含量为0.25%的钢制造同一个机械零部件,都能达到产品设计要求。对钢的硫、磷含量按原优质钢确定,并取消了分组;并在“特殊要求”中,增加硫含量范围控制在0.015%~0.040%,以满足用户提高切削性能的要求。

  还将Ni含量由Ni≤0.30%修改为Ni≤0.25%,其他残余元素Cr、Cu未作修改,且未经用户同意不得有意加入本表中未规定的元素。应采取措施防止从废钢或其他原料中带入影响钢性能的元素。”

⑦交货状态

  在以热处理状态交货中增加了淬火回火状态交货,对 “特殊表面状态交货”明确了酸洗、喷丸、车削或剥皮。
力学性能

1)硬度

  GB/T 699标准原采用前苏联标准只对切削加工用钢棒或冷拔坯料用钢棒有规定,且规定供方若能保证合格时,可不作检验。对于热压力加工用钢不规定硬度。但GOST 1050标准自74版标准开始对用于热压力加工用钢的硬度均规定不大于255HBW。ISO683-2012标准规定C45-C60钢不大于不大于255HBW。

2)拉伸和冲击

  我国和俄罗斯标准均采用直径为25mm正火试样毛坯测量钢的纵向力学性能,这种做法一直存在争议。日本标准原来也是采用这种方法,但在1965年修订时就取消了规定,认为钢材尺寸大小不一,即使按标准进行正确地热处理,钢材的各部位也得不了同样的力学性能值,而且试样的力学性能值与钢交货使用性能值不一样,对钢产品设计也无意义,所以认为这类钢只要保证化学成分就可以保证钢的使用性能,没有必要双重规定。但GB/T 699标准取消力学性能肯定是不现实的,所以1999版标准暂且放松要求,增加了一句话:“以热轧或热锻状态交货的钢材,如供方能保证力学性能合格时,可不进行试验。”

  美国标准、国际标准ISO和欧洲标准EN的力学性能测量可以采用钢材原尺寸或标准试棒进行热处理后制成试样进行试验,但力学性能值是按钢材尺寸大小分档规定的,这样试样性能可以大体代表钢材的平均。

  值得注意的是,GOST 1050-1988标准也开始按钢材尺寸大小分档规定力学性能,即分成小于16mm、16mm~40mm、40mm~100mm三档规定力学性能值(淬火+回火状态),规定不作判废依据,但必须测定。

  关于力学性能测量项目,国际、国外标准对正火状态交货的钢材规定测量抗拉强度、上屈服强度、断后伸长率,淬火+回火状态钢材规定测量抗拉强度、上屈服强度、断后伸长率,断面收缩率、冲击吸收能量。

3)低倍组织

  只有我国和俄罗斯标准规定了低倍组织检验,而且均是在1988版标准中明确规定了低倍组织的合格级别,确定的具体检验项目略有不同,具体对比见表2。
  表2 GB 699与GOST 1050-88低倍组织合格级别对比表
低倍组织合格级别,不大于
本讨论稿
GB/T 699-1999
GB 699-88
GOST 1050-88
一般疏松
 
2.5
优质钢:3.0
3.0
(点状不均匀性)3
高级优质钢:2.5
特级优质钢:2.0
中心疏松
2.5
优质钢:3.0
3.0
3
高级优质钢:2.5
特级优质钢:2.0
锭型偏析
2.5
优质钢:3.0
3.0
3
高级优质钢:2.5
特级优质钢:2.0
一般斑点状偏析
1
2
边缘斑点状偏析
1
1
冒口偏析
≤70mm
1
> 70mm
2
皮下气泡
不允许
不允许
晶间裂纹
不允许
不允许


4)非金属夹杂物

  非金属夹杂物是协议项目,且合格级别需供需双方协商确定,故本标准征求意见稿将对“非金属夹杂物”要求,移到了“特殊要求”中了。

⑧表面质量

  “表面质量”不仅仅是GB/T 699标准修订的重要内容,也是我国钢标准体系长期遗留的问题。过去我国没有专门关于钢产品“表面质量”的标准,各产品标准中关于“表面质量”的规定也多是照搬GB/T 699或GB/T 3077等钢类基础标准的规定。GB/ T699标准对表面质量的规定基本上是照搬前苏联标准的。由于钢材使用工艺、加工方法不同,对表面缺陷及其深度做了不同的规定,但基本内容如下:

  a) 规定不允许存在的缺陷,如裂纹、结疤、折叠、夹杂……等。如发现有这些缺陷,不论严重程度如何,必须清理干净,并规定清除深度和宽度及最大清除深度(压力加工用钢从实际尺寸算起,切削加工用钢从公称尺寸算起),一般是按公差规定,严格一点的还要求保证最小尺寸;

  b) 规定允许存在的缺陷,如个别细小划痕、压痕、麻点及深度不超过0.2mm的小裂纹……等,如果这些缺陷深度或高度不超过规定的界限时,可不予清理,反之则应清除干净。

⑨其他

  1 )根据需要,本标准征求意见稿在“特殊要求”中增加了下列项目:

  a)硫含量范围控制在0.015%~0.040%(化学成分允许偏差±0.005%);

  b)要求分析其他残余元素;

  c)提供规定淬透性要求的钢棒;

  d)检验非金属夹杂物;

  e)做超声波检验。

  2) 本标准征求意见稿增加附录A(规范性附录)列入“钢棒正火状态和淬火回状态交货时推荐的热处理制度和力学性能”,等同采用ISO 683-1:2012标准中的(淬火+回火状态)和(正火状态)的力学性能及推荐的热处理制度,以方便大家进行采用、验证,并逐步推进我国标准与国际接轨。
全部评论 共 5
评论者:网友
GB/T699-2015 取消高级优质钢、特级优质钢是这次标准升版的最大败笔。说什么在需要时可以在特殊要求里规定,真是绝对的外行,如果可以这样做,那全文都可以不用提技术要求了,需要时在特殊要求里规定就是。真是越升越低劣了,也许修订标准的人还自以为这样做很有水平、做了一大贡献,其实是倒退,绝对的水平低劣、倒退。
2017-01-03
评论者:ycq198
GB/T699-2015 取消高级优质钢、特级优质钢是这次标准升版的最大败笔。说什么在需要时可以在特殊要求里规定,真是绝对的外行。真是越升越低劣了,也许修订标准的人还自以为这样做很有水平、做了一大贡献,其实是倒退,绝对的水平低劣、倒退。
2017-01-03
评论者:13713987192
取消高级优质钢、特级优质钢是这次标准升版的最大败笔。说什么在需要时可以特殊要求里规定,真是制定标准的绝对外行。真是越升越低劣了,也许修订标准的人还自以为这样做很有水平、做了一大贡献,其实是倒退,绝对的水平低劣、倒退。
2017-01-03
评论者:网友
对于中碳部分脱碳没有明确要求不利于目前工业水平,拉丝、冷拔以没有要求最为藉口
2015-06-17
评论者:shm
没有规定出“非金属夹杂物的合格级别”,为钢厂制造低劣产品提供了方便,是保护落后,不利于我国钢材质量水平的提高。
2013-11-19
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