美國金屬材料标準由多個專業機構共同制定，主要涉及：
AISI：美國鋼鐵學會（American Iron and Steel Institute）
ACI：美國鑄造協會（Alloy Casting Institute）
ANSI：美國國家标準學會（American National Standards Institute）
ASTM：美國材料與試驗協會（American Society for Testing and Materials）
SAE：美國汽車工程師協會（Society of Automotive Engineers）
ASME：美國機械工程師協會（American Society of Mechanical Engineers）
AWS：美國焊接學會（American Welding Society）
UNS系統（Unified Numbering System）是金屬與合金牌号統一數字體系的簡稱。由ASTM E507和SAE J1086等标準推薦使用。
其中ANSI标準廣泛應用于整個工業，學會本身不制定标準，隻是從其他标準化機構中選取一部分标準發布為國家标準，采用雙編号體系（如ANSI/ASTM），其牌号體系繼承自原标準。
美國材料與試驗協會（ASTM）标準廣泛用于鋼鐵材料，它融合了能夠代表标準制定部門、鋼鐵企業和用戶三方協商一緻的意見，因此被廣泛使用。
一、美國黑色金屬牌号
1、結構鋼牌号表示方法
ASTM 标準中結構鋼牌号的表示，多數遵循 SAE 系統規定，但少數情況存在差異。相關标準可查閱 ASTM A29/A29M。
碳素結構鋼棒材：涵蓋 1005 至 1095 共 49 個牌号，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 個牌号，“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。
易切削結構鋼：包含 1108 至 1151、1211 至 1215 以及 12L13 至 12L15，共 23 個牌号。其中，“11”表示硫系易切削結構鋼，硫的添加提高了鋼材的切削性能；“12”表示硫磷複合易切削結構鋼，磷元素的加入進一步改善切削性；“12L”表示鉛硫複合易切削結構鋼，鉛能顯著降低切削力，提高表面質量。
合金結構鋼：範圍從1330至E9310，以及硼鋼 50B44 至 94B30，共 90 個牌号。牌号前兩位數字代表鋼類，符合 SAE 系統規定。如 4140 鋼，“41”表示鉻钼合金鋼，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，它們分别屬于碳素鋼和合金結構鋼标準。這些彈簧鋼具有高彈性極限和疲勞強度，适用于制造各類彈簧。
H 鋼（保淬透性鋼）：包括碳素結構鋼（H 鋼）的1038H至 15B62H，共12個牌号；合金結構鋼（H 鋼）的1330H至 94B30H，共74個牌号，總計86個牌号。除牌号尾部加字母“H” 以及化學成分略有調整外，其餘與相應的碳素鋼和合金結構鋼基本相同。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 标準中包含 52100、5195、K19526、1070M 和 5160 這 5 個牌号，編号無明顯規律。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 個标準，Typel、Gr42、GrA、Grla、CrⅡ、65 和 80 等共 49 個牌号，部分僅有化學成分而無具體牌号。
2、不鏽鋼和耐熱鋼牌号表示方法
不鏽鋼和耐熱鋼根據金相組織可分為奧氏體（含高氮）型、鐵素體型、奧氏體型、馬氏體型和沉澱硬化型五大類。其牌号采用 ×××（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 個牌号。具體内容可查閱 ASTM A484 标準。例如常見的 304 不鏽鋼，屬于奧氏體不鏽鋼，具有良好的耐腐蝕性和加工性能，廣泛應用于廚具、建築裝飾等領域。
3、工具鋼牌号表示方法
類别 | 牌号範圍 | 數量 | |
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 |
钼系高速工具鋼 | T1～T15 | 7 | |
中間型高速工具鋼 | M1～M62 | 20 | |
4、鑄鋼件牌号表示方法
高強度鑄鋼：标準ASTM A148 命名規則以抗拉強度（MPa）和屈服強度（MPa）的最低值組合表示。牌号示例：Grade 550-345（抗拉≥550 MPa，屈服≥345 MPa），共15個牌号。
一般工程與結構用鑄鋼：标準ASTM A27
命名規則：①力學性能值，如Grade 415-205(抗拉≥415 MPa，屈服≥205 MPa)。②字母+數字：如Grade N-1(特殊用途)。共7個牌号。
不鏽及耐蝕鑄鋼：标準ASTM A743/A743M 命名規則：C：耐腐蝕（<650℃環境）。H：耐高溫（≥650℃環境）。
前綴字母：後綴字母/數字：表示合金成分（如鎳、鉻含量）。
牌号示例：CF8（19Cr-9Ni）、CA15（12Cr），共34個牌号。
耐熱鑄鋼：ASTM A297
命名規則：以H開頭的字母組合表示合金系列。
牌号數量：14個（如HF、HH、HP等），适用于不同高溫環境。
高錳鑄鋼：标準ASTM A128
分類規則：按成分與用途劃分。 牌号系列：A：标準奧氏體錳鋼；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。
牌号數量：共10個。
5、鑄鐵牌号表示方法
灰鑄鐵：ASTM A48
牌号表示方法：字母和數字組合成牌号，格式：No.XX (A、B、C、S)。
牌号示例：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範圍（A為薄壁，B為中等壁厚，C為厚壁，S為特殊要求）。
球墨鑄鐵：牌号為三組數字組合而成。第一組數字為代号，第二數字為抗拉強度最低值（ MPa ），第三組數字表示伸長率最低值（ % ）。
可鍛鑄鐵：按 ASTM A47M 标準，鐵素體可鍛鑄鐵用數字組合表示牌号，标準中有22010、32510 牌号；ASTM A220M 标準中用數字與字母組合表示珠光體可鍛鑄鐵牌号，标準中有 280M10、620M1等 8 個牌号。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号構成與其他鑄鐵牌号不同，且較繁。既有數字級别Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，又有 A 、 B 、 C 、 D 類别，同時附有合金元素符号及其含量。ASTM A532 有Ⅱ B15%Cr-Mo 等個牌号。
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型表示牌号，ASTM A436 标準中有 8 個牌号。奧氏體球墨鑄鐵用 D2~D5S 表示牌号，ASTM A439 中有10個牌号。
二、美國有色金屬牌号
有色金屬牌号表示方法及合金元素代号見下表，供參考：
表1 合金元素字母代号
材料名稱 | 牌号組成 | 說明 |
純鋁與鋁合金 | 四位數字組，例：1050、1060、2011、3004、5005、6063 | 第一位數：分類号。 |
鑄造鋁合金 | ANSI 标準： | 第一位數：分類号。 |
純銅與銅合金 | 名義百分含量值 +Cu―名義百分含量值+第一添加元素符号―名義百分含量值+第二添加元素符号 | 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 編号表示 | 例：C10100，C10800 | |
鑄造銅合金 | 采用UNS編号系統，例： C81400,C83600,C90700,C92200 | C：銅及銅合金。 |
純鎂 | ASTM 标準采用四位數組 +A（B 、C），例：9980A ，9998A | 四位數組表示純度，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) | 合金元素字母代号+數字組+A（B、C），例：AM60A， AS41A，AZ91C，KH32A，QE22A | 合金元素字母代号見“合金元素字母代号表”； |
鎳和鎳合金 | AMS标準：直接用标準号表示 | |
ASTM标準：采用 UNS 編号系統，即：N+5位數字組 | 例：N02200 ，N04405 ， N06022，（N：鎳） | |
钛和钛合金 | MIL 标準： | 例： 3Al-2.5V、6Al-2Sn-4Zr-2Mo |
名義百分含量+主添加元素符号 ― 名義百分含量+其他添加元素符号（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标準：無統一牌号表示方法，直接用标準号和該标準中牌号表示 | 例：ASTM B338 Grade 7、ASTM B367 Grade C-3、ASTM B381,Grade F-4 。（ C― 鑄件，F― 鍛件） | |
AWS 标準： ERTi+ 順序号或名義百分含量+添加元素符号 | 例：ERTi3、ERTi3Al2.5V | |
海綿钛 | ASTM 标準：大寫字母類别号+數字編号 | 例： GP-1、ML-120、MD-120 |
三、UNS 系統簡介（基于 ASTM E527）
UNS系統牌号系列，基本是在美國各團體機構标準原有牌号系列的基礎上稍加變動、調整和統一而編制出來的。采用不同的前綴字母代表鋼或鐵及合金，連同後面5位數字共同組成系列牌号。
表3 UNS 編号分類
| 範圍 | 材料類别 | 範圍 | 材料類别 |
黑 色 金 屬 與 合 金 | D00001-D99999 | 規定機械性能的鋼 | 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―― 奧氏體不鏽鋼； W40000～W49999―― 鐵素體不鏽鋼； 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(保證淬透性結構鋼) | |||
J00001-J99999 | 鑄鋼（工具鋼除外） | |||
K00001-K99999 | 其他鋼（含低合金鋼） | |||
S00001-S99999 | 不鏽鋼 / 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 |
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| |
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――锕；E69000-E73999――钕； E01000-E20999――铈；E74000-E77999――镨； E46000-E47999――镝；E79000-E82999――钐； E48000-E49999――铒；E83000-E84999――钪； E50000-E51999――铕；E85000-E86999――铽； E52000-E55999――钆；E87000-E87999――铥； E56000-E57999――钬；E88000-E89999――镱； E58000-E67999――镧；E90000-E09999――钇； 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态代号
狀态 代号 | 名稱 | 狀态 代号 | 名稱 | 狀态 代号 | 名稱 |
O10 | 鑄造和退火 ( 均勻化 ) | H80 | 硬态拉制 | TD00 | 固溶熱處理 , 冷加工至 1/8 硬 (1/8H) |
O11 | 鑄态與沉澱熱處理 | H85 | 中硬态拉制電線 | TD01 | 固溶熱處理 , 冷加工至 1/4 硬 (1/4H) |
25 | 熱軋與退火 | H86 | 硬态拉制電線 | 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 | 擠壓與沉澱熱處理 | HR02 | 半硬和消除應力 | TD04 | 固溶熱處理 , 冷加工至硬态 (H) |
O50 | 光亮退火 | HR04 | 硬态 , 消除應力 | TF00 | 沉澱硬化 (AT) |
O60 | 軟化退火 | HR08 | 彈性 , 消除應力 | TX00 | 亞穩硬化 |
O61 | 退火 | HR10 | 高彈性 , 消除應力 | TH01 | 1/4 硬和沉澱熱處理 (1/4HT) |
O65 | 拉制後退火 | HR50 | 拉制 , 消除應力 | TH02 | 半硬和沉澱熱處理 (1/2HT) |
O80 | 退火到 1/8 硬 | HT04 | 硬态 , 熱處理 | TH03 | 3/4 硬和沉澱熱處理 (3/4HT) |
O81 | 退火到 1/4 硬 | HT08 | 彈性 , 熱處理 | TH04 | 硬态 , 沉澱熱處理 (HT) |
O82 | 退火到半硬 | HR80 | 硬态拉制 , 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 | 連續鑄造 | WM04 | 由硬态帶材焊接 |
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 | 淬火硬化和調質退火 | 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品狀态代号
狀态代号 | 名稱 |
F | 加工狀态 |
O | 退火狀态 |
H | 加工硬狀态 |
W | 固溶熱處理 |
T | 經熱處理後的穩定狀态，不同于 F、O、H 狀态 |