航空用合金结构钢热轧钢板规范 (GJB2150A-2018)

前　言

本规范代替 GJB 2150—1994《航空用合金结构钢热轧钢板规范》。

本规范与 GJB 2150—1994 相比主要有以下变化：

a) 适用范围最大厚度由 30mm 扩大到 100mm，并增加相应的技术要求；

b) 冶炼方法中增加了转炉加炉外精炼的方法；

c) 增加了钢板切边交货和高温回火交货；

d) 修改了表 4 和表 6 中厚度划分界线，厚度界线由 4mm 改为 3mm，且不测定硬度的钢板厚度由“小于 1mm”改为“小于 2mm”；

e) 修改了 30CrMnSiA 抗拉强度上限，由 735 MPa 提高到 750 MPa；

f) 增加了公称厚度大于 30mm 到 100mm 的钢板带状组织合格级别的规定；

g) 增加了理论交货重量的计重方式；

h) 增加了产品标志要求。

本规范由冶金工业信息标准研究院提出。

本规范主要起草单位：鞍钢股份有限公司、沈阳飞机工业(集团)有限公司、北京航空材料研究院、抚顺特殊钢股份有限公司、冶金工业信息标准研究院。

本规范主要起草人：杨　洋、章　澎、刘　莹、金建军、陈庆新、孙明君、戴　强。

GJB 2150 于 1994 年首次发布。

1　范围

本规范规定了航空用合金结构钢热轧钢板的详细要求。

本规范适用于航空用公称厚度 1mm~100mm 的合金结构钢热轧钢板。供冲压用的钢板厚度不大于 10mm。

2　引用文件

下列文件中的有关条款通过引用而成为本规范的条款。凡注日期或版次的引用文件，其后的任何修改单(不包含勘误的内容)或修订版本都不适用于本规范，但提倡使用本规范的各方探讨使用其最新版本的可能性。凡不注日期或版次的引用文件，其最新版本适用于本规范。

GB/T 222—2006 钢的成品化学成分允许偏差
GB/T 223.5 钢铁　酸溶硅和全硅含量的测定　还原型硅钼酸盐分光光度法
GB/T 223.11 钢铁及合金　铬含量的测定　可视滴定或电位滴定法
GB/T 223.14 钢铁及合金化学分析方法　钽试剂萃取光度法测定钒含量
GB/T 223.19 钢铁及合金化学分析方法　新亚铜灵—三氯甲烷萃取光度法测定铜量
GB/T 223.23 钢铁及合金　镍含量的测定　丁二酮肟分光光度法
GB/T 223.26 钢铁及合金　钼含量的测定　硫氰酸盐分光光度法
GB/T 223.43 钢铁及合金　钨含量的测定　重量法和分光光度法
GB/T 223.58 钢铁及合金化学分析方法　亚砷酸钠—亚硝酸钠滴定法测定锰量
GB/T 223.62 钢铁及合金化学分析方法　乙酸丁酯萃取光度法测定磷量
GB/T 223.69 钢铁及合金　碳含量的测定　管式炉内燃烧后气体容量法
GB/T 223.72 钢铁及合金　硫含量的测定　重量法
GB/T 223.75 钢铁及合金　硼含量的测定　甲醇蒸馏—姜黄素光度法
GB/T 223.79 钢铁　多元素含量的测定　X—射线荧光光谱法(常规法)
GB/T 224 钢的脱碳层深度测定法
GB/T 226 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法
GB/T 228.1—2010 金属材料　拉伸试验　第 1 部分：室温试验方法
GB/T 229 金属材料　夏比摆锤冲击试验方法
GB/T 231.1 金属材料　布氏硬度试验　第 1 部分：试验方法
GB/T 232 金属材料　弯曲试验方法
GB/T 247 钢板和钢带包装、标志及质量证明书的一般规定
GB/T 709—2006 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差
GB/T 1979 结构钢低倍组织缺陷评级图
GB/T 2970 厚钢板超声波检验方法
GB/T 2975 钢及钢产品　力学性能试验取样位置及试样制备
GB/T 4336 碳素钢和中低合金钢　多元素含量的测定　火花放电原子发射光谱法(常规法)
GB/T 6394 金属平均晶粒度测定法
GB/T 7736 钢的低倍缺陷超声波检验法
GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定
GB/T 8651 金属板材超声板波探伤方法
GB/T 10561 钢中非金属夹杂物含量的测定—标准评级图显微检验法
GB/T 13298 金属显微组织检验方法
GB/T 13299 钢的显微组织评定方法
GB/T 20066 钢和铁　化学成分测定用试样的取样和制样方法
GB/T 20123 钢铁　总碳硫含量的测定　高频感应炉燃烧后红外吸收法(常规方法)
GB/T 20125 低合金钢　多元素含量的测定　电感耦合等离子体发射光谱法
GB/T 21834 中低合金钢　多元素成分分布的测定　金属原位统计分布分析法
GB/T 22368 低合金钢　多元素含量的测定　辉光放电原子发射光谱法(常规法)

3　要求

3.1　冶炼方法

钢应采用电弧炉(或转炉)加炉外精炼、电弧炉(或转炉)加电渣重熔方法冶炼。经供需双方协商，并在合同中注明，也可采用其他方法冶炼。

3.2　牌号和化学成分

3.2.1　钢的牌号和化学成分(熔炼分析)应符合表 1 的规定。

**表 1　牌号和化学成分**
序号	牌号	化学成分(质量分数)，%
序号	牌号	C	Si	Mn	Cr	Mo	B	V
1	12Mn2A	0.08~0.15	0.17~0.37	1.20~1.60	≤0.30	—	—	—
2	45Mn2A	0.42~0.49	0.17~0.37	1.40~1.80	≤0.30	—	—	—
3	20CrA	0.18~0.24	0.17~0.37	0.50~0.80	0.70~1.00	—	—	—
4	38CrA	0.34~0.42	0.17~0.37	0.50~0.80	0.80~1.10	—	—	—
5	40CrA	0.37~0.44	0.17~0.37	0.50~0.80	0.80~1.10	—	—	—
6	20CrMnSiA	0.17~0.23	0.90~1.20	0.80~1.10	0.80~1.10	—	—	—
7	25CrMnSiA	0.22~0.28	0.90~1.20	0.80~1.10	0.80~1.10	—	—	—
8	30CrMnSiA	0.28~0.34	0.90~1.20	0.80~1.10	0.80~1.10	—	—	—
9	35CrMnSiA	0.32~0.39	1.10~1.40	0.80~1.10	1.10~1.40	—	—	—
10	18CrMn2MoBA	0.15~0.21	0.17~0.37	1.60~1.90	1.00~1.30	0.45~0.60	0.0008~0.0035	—
11	30CrSiMoVA	0.27~0.35	0.50~0.80	0.50~0.80	1.00~1.30	0.40~0.50	—	0.30~0.40

3.2.2　钢中硫、磷及残余元素镍、铜含量应符合表 2 的规定。

**表 2　钢中硫、磷及残余元素镍、铜含量**
冶炼方法	化学成分(质量分数)，%
冶炼方法	S	P	Ni	Cu
电弧炉+炉外精炼	0.025	0.025	0.30	0.25
转炉+炉外精炼	0.010	0.020	0.20	0.20
电渣重熔	0.015	0.025	0.25	0.25

3.2.3　残余元素钨、钼应分析，结果记入质量证明书中。根据需方要求，经供需双方协商，并在合同中注明，残余元素钨、钼含量可分别控制不大于 0.13%。

3.2.4　钢板的化学成分允许偏差应符合 GB/T 222—2006 中表 2 的规定。30CrMnSiA、18CrMn2MoBA 碳含量允许有±0.01%的偏差。

3.3　交货状态

3.3.1　钢板一般经热处理(退火、高温回火、正火或正火加回火)交货。钢板热处理方法应在合同中注明，未注明时由供方确定。经供需双方协商，并在合同中注明，30CrSiMoVA 钢板也可不经热处理交货。

3.3.2　若供方能保证达到本规范的各项要求，也可以采用控制轧制的方法代替正火。

3.3.3　根据需方要求，钢板可经酸洗交货。

3.3.4　钢板应切边交货，成卷交货的钢板可不切纵边。

3.4　力学性能

3.4.1　I 类钢板应测定试样热处理后的力学性能，试样热处理制度、试样拉伸性能和交货状态布氏硬度值应符合表 3 的规定。30CrSiMoVA 钢板的拉伸性能组别应在合同中注明，未注明时按 B 组规定。

**表 3　I 类钢板的力学性能**
牌号		试样热处理制度				抗拉强度 R_m MPa 不小于	断后伸长率 A % 不小于	交货状态布氏硬度^b,c HBW 不大于
		淬火		回火
		温度 ℃	冷却剂	温度 ℃	冷却剂
25CrMnSiA		870~890	油	470~550	油、水	1080	10	229
30CrMnSiA		880~900	油	500~560	油、水	1080	10	229
18CrMn2MoBA^a		910~930	空气	350~420	空气	1080	8	217
30CrSiMoVA	A 组	890~910	油	600~640	油、水	1000	9	217
30CrSiMoVA	B 组	940~960	空气	610~650	空气	930	8	217
^a 为正火加回火，回火温度可稍低，但不应低于 300℃。 ^b 厚度小于 2mm 的钢板不测定硬度值。 ^c 以正火状态交货的钢板不测定硬度值。

3.4.2　II 类钢板交货状态下的力学性能应符合表 4 的规定。

**表 4　II 类钢板的力学性能**
牌号	厚度＜3mm		厚度≥3mm
	抗拉强度 R_m MPa	断后伸长率 A_11.3 % 不小于	抗拉强度 R_m MPa	断后伸长率^a A % 不小于
	12Mn2A	390~570	22	390~570	23
45Mn2A	590~835	12	590~835	13
20CrA	390~590	18	390~590	20
38CrA	540~735	16	540~735	18
40CrA	540~735	14	540~735	16
20CrMnSiA	490~685	18	490~685	21
25CrMnSiA	520~720	18	520~720	20
30CrMnSiA	540~750	16	540~750	19
35CrMnSiA	590~785	14	590~785	16
18CrMn2MoBA	440~640	20	440~640	22
厚度大于 30mm 的钢板(除 30CrMnSiA 外)应提供力学性能实测数据，但不作为判定依据。 ^a 厚度大于 18mm~30mm 的钢板，断后伸长率允许降低 1%(绝对值)；厚度大于 30mm~100mm 的 30CrMnSiA 钢板，断后伸长率允许降低 1%(绝对值)。

3.4.3　III 类钢板交货状态布氏硬度值应符合表 5 的规定。不经热处理交货的钢板，交货状态硬度值由供需双方协议规定。

**表 5　III 类钢板交货状态布氏硬度值**
牌号	交货状态布氏硬度^a HBW 不大于
25CrMnSiA	229
30CrMnSiA	229
18CrMn2MoBA	217
30CrSiMoVA	217
^a 厚度小于 2mm 的钢板不测定硬度值。

3.4.4　30CrSiMoVA 钢板应按 I 类钢板检验交货，其他钢板的力学性能检验类别应在合同中注明，未注明时，应按 II 类钢板检验交货。

3.4.5　正火交货的钢板断后伸长率在符合表 4 规定的情况下，抗拉强度上限允许较表 4 提高 50MPa。

3.5　弯曲

厚度不大于 10mm 供冲压用(在合同中注明)的 12Mn2A、20CrMnSiA、25CrMnSiA、30CrMnSiA 和 18CrMn2MoBA 钢板应进行弯曲试验，试验条件应符合表 6 的规定。试样弯曲处的外表面不应有裂纹或分层。

**表 6　弯曲试验条件**
公称厚度 a mm	弯曲角度 α °	弯心直径 d mm
≤3	180	d=a
＞3~10	180	d=2a

3.6　低倍

钢板(或坯)横截面低倍试片上不允许有缩孔残余、裂纹、分层、夹杂和白点。

3.7　显微组织

12Mn2A、25CrMnSiA、30CrMnSiA 和 18CrMn2MoBA 钢板应检查带状组织，其合格级别应符合表 7 的规定。

**表 7　带状组织合格级别**
公称厚度 mm	合格级别，级
≤30	≤2
＞30~100	≤3^a
^a 经供需双方协商，并在合同中注明，可供应带状组织不大于 2 级的钢板。

3.8　脱碳层

3.8.1　厚度不大于 10mm 的 30CrSiMoVA 钢板每面总脱碳层(全脱碳层＋过渡层)深度应不大于(0.20＋3.0%a)mm；厚度大于 10mm 钢板应不大于(0.30＋2.0% a)mm。

注：a 为钢板公称厚度。

3.8.2　根据需方要求，45Mn2A、38CrA、40CrA、25CrMnSiA、30CrMnSiA、35CrMnSiA 钢板的全脱碳层深度每面不允许超过钢板公称厚度的 2.0%，总脱碳层深度应记入质量证明书中。

3.8.3　经供需双方协议，可供应每面总脱碳层深度不超过钢板公称厚度 5.0%的钢板。

3.9　晶粒度

根据需方要求，钢板可检验晶粒度，其合格级别为 5 级或更细。

3.10　尺寸、外形、重量

3.10.1　尺寸及允许偏差

钢板的尺寸及允许偏差应符合 GB/T 709—2006 的规定。供冲压用厚钢板的允许偏差应符合表 8 的规定。经供需双方协议，在不改变公差值的情况下，可调整正负偏差值。

**表 8　供冲压用厚钢板的允许偏差**
单位为毫米
钢板公称厚度	厚度允许偏差
＞4~5	+0.20 −0.30
＞5~6	+0.20 −0.40
＞6~8	+0.20 −0.50
＞8~10	+0.20 −0.60

3.10.2　外形

钢板的外形应符合 GB/T 709—2006 的规定。45Mn2A、30CrMnSiA、35CrMnSiA 单轧钢板的不平度不超过 GB/T 709—2006 表 12 中钢类 H，其他牌号单轧钢板不平度应符合 GB/T 709—2006 表 12 中钢类 L 的规定，连轧钢板不平度应符合 GB/T 709—2006 表 13 的规定。30CrSiMoVA 钢板的不平度由供需双方协商规定。

3.10.3　重量

钢板按理论或实际重量交货。当钢板按理论重量交货时，钢的密度取 7.85g/cm³，钢板厚度可采用“公称厚度”或“公称厚度＋厚度附加值”作为计算理论重量的厚度，厚度附加值计算方法如下：厚度附加值＝公差值/2−|负偏差|。

3.11　外观质量

3.11.1　钢板不应有分层，钢板表面不应有气泡、折叠、结疤和裂纹等缺陷。局部缺陷允许用修磨的方法清除，但应保证钢板的最小厚度。

3.11.2　钢板表面允许有深度不超过厚度公差之半，且保证钢板最小厚度的下列缺陷：一般的轻微麻点、小划痕、压痕、个别凹坑、局部的深麻点和薄层氧化铁皮。经酸洗交货的钢板允许有浅黄色薄膜。

3.12　产品标志

每批钢板应标记出生产厂的厂标、钢种牌号或代号、规格尺寸及炉(批)号。

3.13　特殊要求

根据需方要求，经供需双方协商，可供应下列特殊要求的钢板：

a) 缩小化学成分范围；

b) 厚度不小于 12mm 钢板规定冲击吸收能量；

c) 规定检验非金属夹杂物；

d) 规定成品钢板的超声检测。

4　质量保证规定

4.1　检验分类

本规范规定的检验为质量一致性检验。

4.2　质量一致性检验

4.2.1　组批规则

4.2.1.1　钢板应成批提交检验和验收。每批应由同一牌号、同一炉号、同一厚度、同一热处理炉次(连续炉为同一热处理制度)的钢板组成。

4.2.1.2　电渣重熔钢在工艺稳定且能保证达到第 3 章所有要求的条件下，允许按自耗电极母炉号组批，但应提供电渣重熔炉号的化学成分。

4.2.2　检验项目、取样数量、取样部位

质量一致性检验项目、取样数量、取样部位以及相应要求和检验方法应符合表 9 的规定。

**表 9　检验项目表**
序号	检验项目	取样数量^a		取样部位^c	要求的章条号	检验方法的章条号
序号	检验项目	炉外精炼钢	电渣重熔钢^b	取样部位^c	要求的章条号	检验方法的章条号
1	化学成分	1 个/熔炼炉	1 个/炉	GB/T 20066	3.2	4.3.1
2	拉伸	2 个/批	1 个/批	GB/T 2975，不同张钢板	3.4	4.3.2
3	硬度	2 个/批	1 个/批	不同张钢板	3.4	4.3.3
4	弯曲	1 个/批	1 个/批	GB/T 2975，任一张钢板	3.5	4.3.4
5	低倍	2 个/(批)	2 个/批	不同张钢板或相当于钢锭、连铸坯头部(电渣钢为钢锭头部和尾部)的钢坯上	3.6	4.3.5
6	显微组织	2 个/批	2 个/批	不同张钢板	3.7	4.3.6
7	脱碳	2 个/批	2 个/批	不同钢板的端部	3.8	4.3.7
8	晶粒度	1 个/批	1 个/批	钢板的端部	3.9	4.3.8
9	冲击	3 个/批	3 个/批	GB/T 2975，任一张钢板	3.13	4.3.9
10	非金属夹杂物	2 个/批	1 个/批	不同张钢板或相当于钢锭、连铸坯头部(电渣钢为钢锭头部和尾部)的钢坯上	3.13	4.3.10
11	超声检测	逐张	—	整张	3.13	4.3.11
12	尺寸、外形	逐张(卷)	—	整张(卷)	3.10	4.3.12
13	外观质量	逐张(卷)	—	整张(卷)	3.11	4.3.13
14	产品标志	逐张(卷)	—	整张(卷)	3.12	4.3.14
^a 取样数量为 2 个时，成垛热处理钢板每批从一垛的上部和下部的钢板上各取 1 个试样；成卷热处理的钢板，从热处理炉的上层和下层卷的外端各取 1 个试样。取样数量为 1 个时，成垛热处理钢板每批从一垛的上部或下部的钢板上取 1 个试样；连续炉热处理的钢板，从一批热处理开始或末尾的钢板上取 1 个试样；成卷热处理的钢板，从热处理炉的上层或下层卷的外端取 1 个试样。 ^b 电渣钢按自耗电极母炉号组批时，取样数量按电炉钢规定。 ^c 检验用试样应在钢板端部距边缘不小于 40mm 部位切取。

4.2.3　判定与复验规则

4.2.3.1　钢的化学成分分析结果不合格时，允许重新取样对不合格元素进行分析，若分析结果仍不合格，则该炉钢判为不合格。

4.2.3.2　钢板的拉伸、硬度、冲击和晶粒度中某项检验项目不合格时，允许从该批钢板中(包括原取样钢板)取双倍数量的试样进行该项目的复验，复验结果即使有一个试样不合格，则整批钢板应判为不合格，但允许供方对钢板重新热处理后，作为新的一批提交验收。

4.2.3.3　钢板的弯曲、显微组织、脱碳层和非金属夹杂物中某项检验不合格时，允许从该批钢板中(包括原取样钢板)取双倍数量的试样进行该项目的复验，复验结果有一个试样不合格，则该批钢板判为不合格。

4.2.3.4　钢板的低倍检验结果不合格时，允许从该批钢板中(包括原取样钢板)取双倍数量的试样进行该项目的复验(白点除外)，复验结果有一个试样不合格，则该批钢板判为不合格。对于缩孔残余等有规律分布的缺陷，允许供方切除处理后进行复验。

4.2.3.5　超声检测、尺寸、外形、外观质量不合格时，应单张判为不合格。产品标志不合格时，应重新进行标志。

4.3　检验方法

4.3.1　化学分析

化学成分分析取样按 GB/T 20066 的规定进行，化学成分分析按 GB/T 223.5、GB/T 223.11、GB/T 223.14、GB/T 223.19、GB/T 223.23、GB/T 223.26、GB/T 223.43、GB/T 223.58、GB/T 223.62、GB/T 223.69、GB/T 223.72、GB/T 223.75、GB/T 223.79、GB/T 4336、GB/T 20123、GB/T 20125、GB/T 21834 或 GB/T 22368 规定的方法进行。但仲裁时应按 GB/T 223.5、GB/T 223.11、GB/T 223.14、GB/T 223.19、GB/T 223.23、GB/T 223.26、GB/T 223.43、GB/T 223.58、GB/T 223.62、GB/T 223.69、GB/T 223.72、GB/T 223.75、GB/T 20125 或 GB/T 21834 的规定进行。

4.3.2　拉伸

拉伸试验按 GB/T 228.1—2010 有关规定进行。试验用试样应符合 GB/T 228.1—2010 的规定，其中厚度小于 3mm 钢板采用 P04 比例试样；厚度不小于 3mm 且不大于 25mm 钢板采用 P9 或 P11 比例试样；厚度大于 25mm 钢板可采用 R4 比例试样。

4.3.3　硬度

交货状态布氏硬度试验按 GB/T 231.1 的规定进行。

4.3.4　弯曲

弯曲试验按 GB/T 232 的规定进行。

4.3.5　低倍

低倍检验按 GB/T 226 的规定进行，并按 GB/T 1979 或 GB/T 7736 进行评定。

4.3.6　显微组织

显微组织检验按 GB/T 13298 规定进行，级别按 GB/T 13299 规定进行评定。

4.3.7　脱碳层

脱碳层测定按 GB/T 224 的规定进行。

4.3.8　晶粒度

晶粒度检验及评级按 GB/T 6394 的规定进行。

4.3.9　冲击

夏比冲击试验一般为 V 型缺口，试验方法按 GB/T 229 的规定进行，采用 2mm 摆锤刀刃。

4.3.10　非金属夹杂物

非金属夹杂物检验及评级按 GB/T 10561 的规定进行。

4.3.11　超声检测

超声检测按 GB/T 2970 或 GB/T 8651 的规定进行。

4.3.12　尺寸、外形及重量

尺寸、外形测量采用千分尺、直尺等通用量具按 GB/T 709—2006 的规定进行。

4.3.13　外观质量

外观质量通常用目视检查。

4.3.14　产品标志

产品标志用目视检查。

4.3.15　力学和化学试验结果的修约

除非在合同或订单中另有规定，当需要评定试验结果是否符合规定值时，本规范所给出的力学和化学试验结果应采用修约值比较法修约到与规定值本位数字所标识的数位相一致，修约规则应按 GB/T 8170 的规定。

5　交货准备

钢板的包装、标志和质量证明书应符合 GB/T 247 的规定。

6　说明事项

6.1　预定用途

本规范规定的钢板预定用于航空结构件。

6.2　分类

6.2.1　钢按冶炼方法分为两类：

a) 炉外精炼钢，包括：电弧炉加炉外精炼钢和转炉加炉外精炼钢；

b) 电渣重熔钢。

6.2.2　钢板按力学性能检验要求分为三类：

a) I 类：检验交货状态布氏硬度值和试样淬火回火状态拉伸性能；

b) II 类：只检验交货状态拉伸性能；

c) III 类：只检验交货状态布氏硬度值。

6.3　订购文件中应明确的内容

a) 本规范的编号；

b) 钢的牌号；

c) 钢的冶炼方法；

d) 钢板的规格、尺寸及数量；

e) 钢板的交货状态；

f) 钢板力学性能检验类别(见 3.4.4)；

g) 加工用途(仅冲压用时)；

h) 其他特殊要求。

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