镁及镁合金热挤压棒材 编制说明.docx
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镁及镁合金热挤压棒材编制说明
《镁合金热挤压棒材》国家标准
（征求意见稿）编制说明
一、工作简况
11 立项目的和意义
镁是目前地球上资源最丰富的金属，是目前最轻的工程结构材料，被誉为21世纪的绿色金属材料，在资源和环境压力的大背景下，镁合金的减重、节能、环保和可循环利用等方面有巨大潜力。
本标准制定的镁合金热挤压棒材属于《国家战略新兴产业分类》中“高品质镁材制造（代码3.2.4.2）”，符合国家战略产业发展求。
本标准制定将重点完善，高强镁合金挤压棒材，符合工业和信息化部《关于印发有色金属工业发展规划（2016－2020年）》中高强耐热镁合金大规格挤压型材/锻件的需求，解决有色金属重点产品标准需求问题。
本标准修订将重点完善、增加高强航空、航天用镁合金材料，这些材料属于工业强基工程实施指南（2016-2020年）专栏1中的（三）航空航天装备“一揽子”突破行动，提升我国基础材料水平。
本标准属于军民通用标准，本次修订将进一步提升产品要求，满足军用领域对高品质棒材的需求，标准修订符合《新材料标准领航行动计划（2018-2020年）》中（七）提高新材料军民标准通用化水平。
本标准修订的也是为国际标准NP23694提供基础，我国申请获得的ISONP23694《镁合金挤压型材、棒材和管材》的项目制定权，同步修订国家标准，将有利于促进我国标准走出去，也是符合《新材料标准领航行动计划（2018-2020年）》中（八）推动新材料标准“走出去”的工作需求。
在产业发展方面，镁合金的产能已经接近200万t/a，每年的销量也接近100万t/a，而我国有发展镁及镁合金挤压产品的良好条件，我国有丰富的镁资源，是世界的镁业大国。
引进应用和配置一大批先进的工艺装备。
如先进的熔炼炉和铸造机列，专用的大型镁挤压机及其配套的辅助设备（如热处理设备、温矫机列等）以及大型的先进深加工设备（如表面处理设备、接合设备、机加工设备等），大大提高了镁挤压生产和技术水平。
我国是挤压产品大国，拥有5000多台铝挤压机，先进的铝挤压技术和人才及多年挤压生产经验，只要稍加修改就可以适用于镁材的生产。
申请修订GB/T5155-2013《镁合金热挤压棒材》国家标准，主要有一下几方面原因：
一是镁及镁合金工业进入一个新的发展阶段，镁合金的产能接近200万t/a，产销量达到100万t/a，产能和产量的发展是依靠技术进步，近年来镁合金得到高速发展形成了成果，如高强的航天、航空用镁材料，高性能的高铁用材料等，镁合金挤压制品也得到了高速的发展，技术也得到了空前进步，有必要提升相应的产品标准。
二是本项目属于国内、国际标准同步标准，由我国承担为国际标准项目NP23694《镁合金挤压型材、棒材和管材》与本项目《镁及镁合金热挤压棒材》规范是同步推进的标准项目，为了保证NP23694标准项目能够真实反映我国标准质量，有必要对国内的标准同步修订。
三是本标准是我国唯一一个镁合金挤压棒材标准，无论是民用领域还是军工领域都在使用本标准订货。
本标准是一项军民通用的标准，随着近些年军工领域高质量发展背景下，对产品的内部组织有了更深的要求，特别是在化合物的尺寸等方面都有了详细的要求，有必要提升标准的要求，来保证军工领域的需求。
四是本标配套标准GB/T5153《变形镁及镁合金牌号》已修订并发布，新增了大量的镁合金牌号，这些牌号中有大量的产品是挤压棒材产品，为了保证产品标准与之配套，有必要修订本标准。
本标准的修订完全符合国家政策趋势，在军民融合的大背景下，本标准本身就是很好的军民融合的标准样板，通过标准的修订更能促进军民融合在技术发展方面融合的作用，提升军工领域产品的品质要求。
另外，本标准的修订也是符合“中国制造2025”的国家政策方策专栏2绿色制造工程（六）大力推进重点领域突破发展“5先进轨道交通装备”、“6节能与系能源汽车”，镁合金作为重要的轻量化材料已在轨道交通上的到应用，并在汽车领域的技术也有很大的突破。
同时，10生物医药及高性能医疗器械，镁作为与人体相容性最好的金属材料之一，已被广泛的应用医学领域来解决人体的问题。
12 任务来源
为加速我国镁合金新材料产业的发展需求，提升我国镁加工的质量和水平，促进我国国防、航空、医疗等领域的镁合金应用与发展。
国家标准化管理委员会以国标委发【2020】6号文件下达了编制《镁及镁合金热挤压棒材》国家标准的起草任务，计划项目代号为：
20200725-T-610，计划完成时限18个月。
13 项目编制组单位简况
13.1 编制组成员单位
标准立项确定的主编单位为：
东北轻合金有限责任公司、有色金属技术经济研究院、合肥肆壹天秤新材料科技有限公司、重庆大学。
13.2 主编单位的技术基础
本标准的主编单位是东北轻合金有限责任公司，东北轻合金有限责任公司隶属于中国铝业公司，始建于1956年，是新中国第一个铝镁合金加工企业，是我国飞机、火箭、导弹、卫星、宇宙飞船等航空航天铝材保障基地，舰船、装甲车辆等军工产品保障基地，是中国铝、镁合金加工的发源地，拥有各类铝、镁及其合金加工设备5700多台（套），镁合金产品主要包括了挤压型材、棒材、锻件等产品。
在镁及镁合金挤压棒材方面，公司拥有12条挤压生产线，生产的产品有规格繁多的铝及铝合金航空、航天、舰船、兵器等军工棒材产品，在镁合金挤压方面积累了大量经验，是国内最早生产镁加工材的企业，为国内输出了大量的高性能镁合金材料和相关领域的人才。
东轻公司在标准起草方面有着非常丰富的经验，累计主起草或修订标准150余项，标准涵盖了国家标准、国家军用标准及行业标准等，起草的标准覆盖了整个铝加工行业，包括检验方法标准和产品标准，现有的主要国家标准仍有很大比例是东轻公司为主起草的。
在镁合金棒材挤压材方面，东轻公司是原GB/T5155的主编单位，无论从生产经验、质量稳定性方面，还是标准起草方面，东轻公司都具备主编起草本国家标准的资格、基础和条件。
13.3 成员单位简介
13.3.1 有色金属技术经济研究院
有色金属技术经济研究院是我国有色金属行业的标准研究权威单位。
馆藏有齐全的铝材国际、国外先进标准和先进工艺资料，有齐全的铝及铝合金国际国外挤压有缝管材的先进标准与我国铝及铝合金热挤压有缝管材标准的对比资料。
本单位积极参加编制组的各次工作会议，积极配合主编单位分配各项标准任务，协调各成员单位之间的关系，指导编制组正确采用国际、国外先进标准，为本标准的科学性、先进性把关和提供了充分的标准依据和相关资料，在编制组中贡献巨大。
14 主要工作过程
14.1 任务落实会及第一次工作会
14.2 第二次工作会
14.3 编制《征求意见稿Ⅱ》
14.4 标准预审会议
二、标准编制原则
本标准起草单位自接受起草任务后，成立了本系列标准编制工作组负责收集生产统计、检验数据、市场需求及客户要求等信息。
初步确定了《镁合金热挤压棒材》标准起草所遵循的基本原则和编制依据：
1）查阅相关标准和国内外客户的相关技术要求；
2）立足于国内自身发展需求以及工业生产能力等技术条件，做到标准的合理性和实用性；
3）对标先进标准和产品实物质量，充分发挥标准的引领性作用，做到标准的先进性；
4）本着科学发展的角度，从科研、生产以及应用等多方面考虑，发挥标准指导科研与生产实践的作用；
5）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。
三、确定标准主要内容的论据
15 范围
本标准规定了镁合金热挤压棒材的要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存及质量证明书与合同（或订货单）内容。
本标准适用于镁合金热挤压圆棒、方棒、六角棒（以下简称棒材）。
16 规范性引用文件
本标准的规范性引用文件均为我国现行有效的国家标准。
其明细如下：
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T4297镁合金加工制品低倍组织检验方法
GB/T5153变形镁及镁合金牌号和化学成分
GB/T13748（所有部分）镁及镁合金化学分析方法
GB/T16865变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验及方法
GB/T16475变形铝及铝合金状态代号
GB/T17432变形铝及铝合金化学成分分析取样方法
GB/T32792镁合金加工产品包装、标志、运输、贮存
17 要求
17.1 产品分类
17.1.1 合金
在产品分类中增加了AZ30M、AM41M、AM81M、AW90M、AQ80M、ZA73M、ZE90M、ZW62N、ZK50M、VW21M、VW75M、VW83M、VW84M、VW93M、VW94M、VW123M、VW84N、VW92、WE71M、WN54M牌号。
17.1.2 状态
增加了H112状态、T4状态、T5合金与T6状态的状态解释。
17.2 化学成分
VE82M、VW21M、VW93M、VW94M、VW123M、VW84N、VW92、WN54M和ZK50M牌号棒材的化学成分应符合表2的规定，其他牌号棒材的化学成分应符合GB/T5153的规定。
表2
合金组别
牌号
化学成分（质量分数）/%
Mg
Zn
Mn
RE
Gd
Y
Zr
Ag
Si
Fe
Cu
Ni
其他元素
单个
总计
MgGdYZr
VW93M
余量
-
-
0.02~0.30Er
8.0~9.6
1.8~3.2
0.3~0.7
0.02~0.50
0.02
0.02
0.005
0.003
0.01
0.1
MgGdYZnZr
VW94M
余量
0.8~1.5
-
-
8.5~9.5
3.5~4.5
0.4~0.7
-
-
0.005
0.005
0.005
0.02
0.2
MgGdYNiMn
VW84N
余量
-
0.6~1.0
-
7.9~9.0
3.5~5.0
-
-
0.05
0.01
0.02
1.0~3.0
0.02
0.2
MgGdYZnNdZr
VW92
余量
1.6~2.4
-
0.7~1.4Nd
8.8~9.8
1.6~2.4
0.4~1.0
-
-
0.01
0.02
0.005
0.02
0.2
MgNiY
WN54M
余量
-
-
-
-
4.5~6.0
-
-
0.05
0.01
0.02
3.5~5.0
0.02
0.2
11.1 尺寸偏差
3.3.1直径
棒材的直径（方棒、六角棒指内切圆直径）及其允许偏差应符合表2的规定。
表2
棒材直径（方棒、六角棒为内切圆直径）/mm
直径允许偏差/mm
A级
B级
C级
5～6
-0.30
-0.48
—
＞6～10
-0.36
-0.58
—
＞10～18
-0.43
-0.70
-1.10
＞18～30
-0.52
-0.84
-1.30
＞30～50
-0.62
-1.00
-1.60
＞50～80
-0.74
-1.20
-1.90
＞80～120
—
-1.40
-2.20
＞120～180
—
—
-2.50
＞180～250
—
—
-2.90
＞250～300
—
—
-3.30
注：
外径要求（±）偏差时，其偏差为本表对应数值绝对值的一半。
3.3.2弯曲度
3.3.2.1棒材的弯曲度是将棒材放在平台上，借自重达到稳定时，将1米的直尺置于棒材表面上，测量棒材表面与直尺间的最大间隙值hs，或沿棒材长度方向测量棒材底面与平台间的最大间隙值ht，如图1所示。
图1
3.3.2.2对于直径不大于10mm的棒材，允许有用手轻压即可消除的弯曲，其他规格棒材的弯曲度应符合表3的规定。
表3
直径/mm
弯曲度，不大于/mm
普通级
高精级
超高精级
每米长度上hs
全长L米上ht
每米长度上hs
全长L米上ht
每米长度上hs
全长L米上ht
＞10～100
3.0
3.0×L
2.0
2.0×L
1.05
1.05×L
＞100～120
7.0
7.0×L
5.0
5.0×L
＞120～130
10.0
10.0×L
7.0
7.0×L
注：
不足1m棒材弯曲度按1m计算。
直径大于130mm的棒材弯曲度检查由供需双方协商，并在合同（或订货单）中注明。
3.3.3扭拧度
3.3.3.1方棒或六角棒的扭拧度是将棒材某平面置于平台上，并使其一端紧贴平台，棒材借自重达到稳定时，测量棒材翘起端该平面的两侧端点与平台间的间隙值T1和T2，如图2所示，T2与T1的差值即为棒材的扭拧度值。
可用卡尺、塞尺或专用工具进行检测。
图2
3.3.3.2方棒、六角棒的扭拧度应符合表4的规定。
表4
方棒、六角棒内切圆直径/mm
扭拧度，不大于/mm
普通级
高精级
超高精级
每米长度上
全长L米
每米长度上
全长L米
每米长度上
全长L米
≤14
8
8×L
6
6×L
4
4×L
＞14～30
22
22×L
16
16×L
10
16×L
＞30～50
36
36×L
24
24×L
18
24×L
＞50～100
50
50×L
—
—
—
—
注：
不足1m棒材扭拧度按1m计算。
直径大于100mm的棒材扭拧度检查由供需双方协商，并在合同（或订货单）中注明。
3.3.4最大圆角半径
方棒、六角棒的最大圆角半径应符合表5的规定。
表5
内切圆直径/mm
最大圆角半径/mm
＜25
2.0
≥25～50
3.0
＞50
5.0
3.3.5长度
棒材长度为定尺时，允许偏差为+20mm。
以倍尺交货的棒材，长度偏差为+20mm，每个倍尺留5mm锯口。
合同中不注明定尺者按乱尺交货，直径等于或小于50mm时交货长度为1000mm～6000mm，直径大于50mm时交货长度为500mm～6000mm。
对以上尺寸偏差有特殊要求时，须在合同中注明。
3.3.6切斜度
棒材两端应切齐，切斜度β（如图3所示）不应超过3°。
图3
3.3.7精度级别
棒材的各项精度等级应在合同中加以注明。
如订货合同不注明的，则棒材按最低级别供货。
11.2 力学性能
棒材的室温纵向力学性能应符合表6的规定。
表6
合金牌号
状态
棒材直径（方棒、
六角棒内切圆直径）/mm
抗拉强度Rm/MPa
规定非比例延伸强度Rp0.2/MPa
断后伸长率
A/%
不小于
AZ31B
H112
≤130
220
140
7.0
AZ30M
AZ40M
H112
≤100
245
—
6.0
＞100～130
245
—
5.0
AZ41M
H112
≤130
250
—
5.0
AZ61A
H112
≤130
260
160
6.0
AZ61M
H112
≤130
265
—
8.0
AZ80A
H112
≤60
295
195
6.0
＞60～130
290
180
4.0
T5
≤60
325
205
4.0
＞60～130
310
205
2.0
ME20M
H112
≤50
215
—
4.0
＞50～100
205
—
3.0
＞100～130
195
—
2.0
ZK50M
ZK61M
T5
≤100
315
245
6.0
＞100～130
305
235
6.0
ZK61S
T5
≤130
310
230
5.0
AQ80M
T4
Φ240
360
210
12
T6
Φ240
370
260
3
VE82M
VW21M
T5
≤160
360
320
6
VW75M
T5
≤160
450
370
5
T5
≤160
370
280
3
T5
230×140mm
350
250
3
VW83M
T5
≤160
380
270
3
VW84M
H112
≤160
385
290
11
T5
≤160
460
370
9
VW93M
T5
≤160
390
300
5
VW94M
T5
Φ205mm（圆棒）、220×110mm（方棒）
370
300
5
T5
≤160
400
350
8
VW123M
T5
≤160
420
350
8
VW84N
H112
≤80
370
260
6
T5
450
340
3
H112
＞80～160
350
240
6
T5
440
320
3
VW92
H112
≤50
350
280
10
T5
360
260
8
T6
380
270
6
WN54M
H112
≤80
370
280
10
H112
＞80～160
350
260
6
ZK50M
T5
≤160
350
300
10
H112：
热挤压状态
T4:
固溶处理+自然时效
T5：
高温热挤压+人工时效
T6：
固溶处理+人工时效
11.3 低倍组织
3.5.1棒材的低倍组织试片上不允许有裂纹、裂口、气孔、缩尾及夹杂物等破坏金属连续性的缺陷。
3.5.2棒材低倍试片上允许有深度不超过直径偏差余量之半的成层存在，要求无成层棒材，应在合同中注明。
3.5.3ZK61M合金棒材低倍试片上粗晶环的深度不得超过5mm。
3.5.4直径小于20mm的棒材不检查低倍组织。
3.5.5供锻件用的棒材，要求氧化膜时，可在合同中注明，合同中未注明时不作检查。
氧化膜应符合表7规定。
表7
缺陷名称
受检面积
每点缺陷长度在下列范围时，mm
≤0.3
0.3～2.0
＞2.0
氧化膜
全断面
允许存在
≤5点
不允许存在
11.4 外观质量
3.6.1棒材表面应清洁，不允许有检验打磨不能除掉的裂口，斑疤，腐蚀斑点，各种压入物以及反映棒材内部裂纹的集中光亮圈。
对这些缺陷允许在氧化上色以前进行打磨修整，但深度不得大于棒材直径允许负偏差，修整后用砂纸打光。
裂纹不允许打磨。
3.6.2棒材表面不允许有影响用户使用的压伤、碰伤、压坑、气泡、气孔、擦伤和划伤等缺陷，缺陷深度不得超过直径的允许负偏差。
对于直径小于160mm棒材，挤压痕的深度不得超过0.1mm，对于直径大于或等于160mm的棒材，挤压痕的深度不得超过0.3mm。
3.6.3棒材表面应进行氧化处理，其氧化层应完好，不露基体金属，不脱落。
经供需双方协商可采取其他防腐保护措施。
12 试验方法
12.1 化学成分
棒材的化学成分仲裁分析按GB/T13748规定的方法进行，取样参照GB/T17432执行。
12.2 尺寸偏差
棒材的直径用精度不低于0.02mm的量具测量，长度用米尺测量，其他尺寸偏差采用相应精度的量具进行测量或目视检查。
12.3 力学性能
棒材的力学性能检验按GB/T16865规定的方法进行。
12.4 低倍组织
棒材的低倍组织检验按GB/T4297规定的方法进行。
12.5 外观质量
棒材的外观质量用目视检查。
对缺陷深度不能确定时，可采用打磨法测量。
四、实践检测情况
本标准对下述指标项目进行了实践检测的试验验证：
1——化学成分
2——尺寸偏差
3——室温拉伸力学性能
五、标准水平分析
六、标准的创新点
七、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
八、标准中涉及的专利或知识产权说明
本标准不涉及任何专利或知识产权。
九、重大分歧意见的处理经过和依据
（无）
一十、标准作为强制性或推荐性国家标准的建议
本标准建议不作为强制性标准，而建议作为推荐性标准。
一十一、贯彻标准的要求和措施建议
一十二、废止现行有关标准的建议
无。
一十三、产业化情况、推广应用论证和预期达到的经济效果
《镁合金热挤压棒材》国家标准编制组
2020年2月20日
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