1、 引言
新中國(guó)成立以來(lái)，經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放 30 多年的發(fā)展，我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化工作取得了令人矚目的成績(jī)。到 2017年底，我國(guó)共有現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 33547 項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)高達(dá) 11 萬(wàn)項(xiàng)。另外，還有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)百萬(wàn)項(xiàng)。
這些標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成了中國(guó)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)規(guī)范和指導(dǎo)我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，規(guī)范市場(chǎng)秩序，開(kāi)展國(guó)內(nèi)外貿(mào)易，從而促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步起到了重要作用。
但是，目前我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)體系仍然面臨著許多問(wèn)題。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)依照 2017 年新修訂的《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法》分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)五個(gè)層次。其中，除了強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以外，其余均為推薦性標(biāo)準(zhǔn)。各標(biāo)準(zhǔn)體系間沒(méi)有嚴(yán)格的業(yè)界劃分，領(lǐng)域交叉混亂，內(nèi)容繁雜重復(fù)，同一產(chǎn)品往往存在大量標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量參差不齊，規(guī)范程度極低，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的選擇和使用造成了極大的障礙和困難。
例如，全國(guó)人大代表孫憲忠舉例說(shuō)，在他的調(diào)研過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，僅汽車燃用油標(biāo)準(zhǔn)就有 6000 多個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施難度可想而知。
鈦是 20 世紀(jì) 50 年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、密度小，耐熱性好等特點(diǎn)，被廣泛用于航空、航天、汽車、造船、能源等領(lǐng)域。第一個(gè)實(shí)用的鈦合金是 1954 年美國(guó)研制成功的Ti-6Al-4V（TC4）合金，由于它的耐熱性、強(qiáng)度、塑性、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性均較好，而成為鈦合金工業(yè)中的王牌合金，該合金使用量已占全部鈦合金的 75%~85%。本次研究選擇 TC4 鈦合金鑄件作為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)比國(guó)標(biāo)、航標(biāo)和 ASTM 體系下有關(guān) TC4 鈦合金鑄件的標(biāo)準(zhǔn)，分析各標(biāo)準(zhǔn)體系的相通和差異處，希望對(duì)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化工作的精簡(jiǎn)改進(jìn)有所啟示。
2 、對(duì)比分析
本次研究選擇sqr的四項(xiàng)關(guān)鍵試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)作為對(duì)比項(xiàng)，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)列于表 1。
2.1 化學(xué)成分
針對(duì)鈦合金材料中可能出現(xiàn)的元素，對(duì)國(guó)標(biāo)，ASTM 和航標(biāo)體系下每種元素的檢測(cè)方法，檢測(cè)范圍進(jìn)行了對(duì)比，并以某幾種元素為例，比較了各標(biāo)準(zhǔn)體系下精密度的要求，列于表 XXXXX 附件。
從檢測(cè)方法看，國(guó)標(biāo)以元素為出發(fā)點(diǎn)，針對(duì)不同元素分別設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)，并在標(biāo)準(zhǔn)中給出不同檢測(cè)方法，包括化學(xué)檢驗(yàn)法和儀器檢驗(yàn)法，方法多樣，元素涵蓋范圍廣。另外，GB/T 4698.21 中提供的發(fā)光光譜法可同時(shí)檢測(cè)多元素。
ASTM 除了碳，氫，氧、氮非金屬元素外，其他元素（金屬元素和硼、硅）檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)全部列在 X 射線熒光光譜法以及耦合等離子體原子發(fā)射光譜法中，元素涵蓋范圍廣，方法統(tǒng)一，系統(tǒng)性，整合性強(qiáng)。
航標(biāo)的元素檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏化學(xué)方法（容量法，重量法）和分光光度法，在常見(jiàn)元素的基礎(chǔ)上，測(cè)重針對(duì)單獨(dú)元素（鋁、釩、鉻、鉬、銅、鋯等）提供多種化學(xué)分析方法。
從檢測(cè)范圍看，航標(biāo)由于化學(xué)檢測(cè)方法較多，其檢測(cè)下限略高于國(guó)標(biāo)和 ASTM。國(guó)標(biāo)的部分元素檢測(cè)范圍與 ASTM 相當(dāng)，但部分元素檢測(cè)下限與 ASTM 相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。
國(guó)標(biāo)和航標(biāo)體系中，元素檢測(cè)的精確度以不同元素含量區(qū)間內(nèi)允許差范圍來(lái)表示，對(duì)于某些元素（例如鐵）有時(shí)直接提供允許差經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。ASTM 選取特定含量的試驗(yàn)樣本送至多個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，記錄樣本含量，實(shí)驗(yàn)室數(shù)量，從實(shí)驗(yàn)室結(jié)果計(jì)算 SM，SR，R 等一系列數(shù)據(jù)。因此，ASTM 的允許差計(jì)算結(jié)果僅針對(duì)選取樣本的特定元素含量，而不是明確給出某一元素含量區(qū)間的通用允許差。受歸一性影響，這些計(jì)算獲得的數(shù)據(jù)在實(shí)際使用中可能不如國(guó)標(biāo)和航標(biāo)直接，但優(yōu)勢(shì)是思路和流程清楚，數(shù)據(jù)來(lái)源和結(jié)果均有據(jù)可查。
對(duì)主要元素碳、氫、氧、氮、銅、鐵在不同標(biāo)準(zhǔn)體系下的精確度進(jìn)行了對(duì)比，總體來(lái)看，國(guó)標(biāo)和航標(biāo)的允許差與ASTM的規(guī)定基本保持一致，部分元素存在差異，但影響基本可以忽略（國(guó)標(biāo)的允許差要求有時(shí)比ASTM更嚴(yán)格）。值得一提的是，ASTM 的元素檢測(cè)范圍下限往往稍低于國(guó)標(biāo)和航標(biāo)，可見(jiàn) ASTM 更注重痕量元素的檢測(cè)。
2.2 室溫拉伸
國(guó)標(biāo)、航標(biāo)和 ASTM 對(duì)于室溫拉伸的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表 2。依有關(guān)單位請(qǐng)求，GB/T 228 中的 R7號(hào)試樣被用作主要對(duì)比物。
通過(guò)對(duì)比可知，ASTM 的試樣規(guī)格與國(guó)標(biāo)和航標(biāo)接近，拉伸速率無(wú)明顯區(qū)別。拉伸強(qiáng)度的修約，ASTM與航標(biāo)接近；伸長(zhǎng)率和收縮率，航標(biāo)的修約標(biāo)準(zhǔn)比 ASTM 和國(guó)標(biāo)細(xì)致。
2.3 沖擊功
國(guó)標(biāo)、航標(biāo)和 ASTM 對(duì)于沖擊功的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表 3。
對(duì)比可知，國(guó)標(biāo)的錘刃半徑比 ASTM 多了 2mm 選項(xiàng)，而航標(biāo)的錘刃半徑范圍在 2~2.5mm。試驗(yàn)參數(shù)上，國(guó)標(biāo)提供了過(guò)冷度（過(guò)熱度）的補(bǔ)償方法，且氣態(tài)高溫低溫介質(zhì)保溫時(shí)間和 ASTM 有一定區(qū)別。結(jié)果修約及有效性方面，國(guó)標(biāo)的規(guī)定較 ASTM 更為詳細(xì)。
2.4 斷裂韌性
國(guó)標(biāo)、航標(biāo)和 ASTM 對(duì)于斷裂韌性的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表 4。
通過(guò)對(duì)比可知，試樣規(guī)格上，ASTM 添加了山形缺口類型，尺寸要求較國(guó)標(biāo)較為簡(jiǎn)單。參數(shù)方面，GB/T4161 要求斷裂韌性試驗(yàn)的拉伸速率應(yīng)為 0.5~3MPa.sqrt(m)/s； ASTM E399 要求應(yīng)力強(qiáng)度因子的加載速率在0.55~2.75MPa.sqrt(m)/s 。 HB 5142 的應(yīng)力強(qiáng)度因子速率與 ASTM E399 相同。結(jié)果修約及判定方面，對(duì)于KIC實(shí)驗(yàn)無(wú)效的判定，國(guó)標(biāo)比 ASTM 多出了試樣厚度和裂紋長(zhǎng)度規(guī)定，而航標(biāo)未規(guī)定韌帶尺寸。
3、 結(jié)論
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 大部分修改采用的 ISO 標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù) ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制修訂情況完成相應(yīng)的國(guó)標(biāo)制修訂工作，最新版本更新相對(duì)較晚發(fā)布。 HB 是由原中航工業(yè)的研究所制定的航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，版本基本以 1996 年的版本為主，目前更新較少，因此，在本次對(duì)比中，航標(biāo)的存在感明顯弱于國(guó)標(biāo)和 ASTM 。 ASTM 是美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)制定的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)更新頻率相對(duì)較高。
總體看來(lái)，國(guó)標(biāo)和 ASTM 的標(biāo)準(zhǔn)各有優(yōu)點(diǎn)。以化學(xué)成分分析為例，國(guó)標(biāo)更注重方法的可用性，基本所有的仲裁方法都是化學(xué)檢測(cè)法，試驗(yàn)流程和結(jié)果分析也更加理論化；而 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)注重系統(tǒng)性和普適性，整體結(jié)構(gòu)清晰，尤其是將絕大部分元素并入光譜檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，有效地簡(jiǎn)化了標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜程度，降低了管理難度，使標(biāo)準(zhǔn)能夠更好地履行規(guī)范市場(chǎng)的作用。
另外，在本次對(duì)比中，發(fā)現(xiàn)國(guó)標(biāo)和航標(biāo)存在著許多交叉重復(fù)的內(nèi)容，這對(duì)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)推廣和管理工作造成了極大的阻礙，這種現(xiàn)象在筆者進(jìn)行的另一項(xiàng)研究工作中也有體現(xiàn)。為此，應(yīng)該盡快展開(kāi)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)精簡(jiǎn)工作，通過(guò)對(duì)比現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系的內(nèi)容，完整性，適用性，科學(xué)依據(jù)，規(guī)范性，更新頻率等因素，取其精華，除其繁冗，形成一個(gè)綜合完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，一個(gè)真正有實(shí)力參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化競(jìng)爭(zhēng)的標(biāo)準(zhǔn)體系。
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