美国金属材料标准由多个专业机构共同制定，主要涉及：
AISI：美国钢铁学会（American Iron and Steel Institute）
ACI：美国铸造协会（Alloy Casting Institute）
ANSI：美国国家标准学会（American National Standards Institute）
ASTM：美国材料与试验协会（American Society for Testing and Materials）
SAE：美国汽车工程师协会（Society of Automotive Engineers）
ASME：美国机械工程师协会（American Society of Mechanical Engineers）
AWS：美国焊接学会（American Welding Society）
UNS系统（Unified Numbering System）是金属与合金牌号统一数字体系的简称。由ASTM E507和SAE J1086等标准推荐使用。
其中ANSI标准广泛应用于整个工业，学会本身不制定标准，只是从其他标准化机构中选取一部分标准发布为国家标准，采用双编号体系（如ANSI/ASTM），其牌号体系继承自原标准。
美国材料与试验协会（ASTM）标准广泛用于钢铁材料，它融合了能够代表标准制定部门、钢铁企业和用户三方协商一致的意见，因此被广泛使用。
一、美国黑色金属牌号
1、结构钢牌号表示方法
ASTM 标准中结构钢牌号的表示，多数遵循 SAE 系统规定，但少数情况存在差异。相关标准可查阅 ASTM A29/A29M。
碳素结构钢棒材：涵盖 1005 至 1095 共 49 个牌号，其中 “10” 代表碳素钢。例如 1020 钢，平均碳含量约为 0.20%。
较高锰含量碳素钢棒材：有 1513 至 1572 共 16 个牌号，“15” 代表较高锰含量碳素钢。像 1524 钢，其锰含量相对较高，具有更好的强度和韧性。
易切削结构钢：包含 1108 至 1151、1211 至 1215 以及 12L13 至 12L15，共 23 个牌号。其中，“11”表示硫系易切削结构钢，硫的添加提高了钢材的切削性能；“12”表示硫磷复合易切削结构钢，磷元素的加入进一步改善切削性；“12L”表示铅硫复合易切削结构钢，铅能显著降低切削力，提高表面质量。
合金结构钢：范围从1330至E9310，以及硼钢 50B44 至 94B30，共 90 个牌号。牌号前两位数字代表钢类，符合 SAE 系统规定。如 4140 钢，“41”表示铬钼合金钢，常用于制造高强度机械零件。
弹簧钢：1050为碳素弹簧钢，5160为合金弹簧钢，51B60为含硼弹簧钢，它们分别属于碳素钢和合金结构钢标准。这些弹簧钢具有高弹性极限和疲劳强度，适用于制造各类弹簧。
H 钢（保淬透性钢）：包括碳素结构钢（H 钢）的1038H至 15B62H，共12个牌号；合金结构钢（H 钢）的1330H至 94B30H，共74个牌号，总计86个牌号。除牌号尾部加字母“H” 以及化学成分略有调整外，其余与相应的碳素钢和合金结构钢基本相同。H钢能保证钢材在淬火过程中获得均匀的组织和性能。
高碳铬轴承钢在 ASTM A295 标准中包含 52100、5195、K19526、1070M 和 5160 这 5 个牌号，编号无明显规律。低合金高强度钢涉及 ASTM 的 A242、A441、A529、A572、A588、A606、A607、A618、A633、A656、A690、A707、A715、A808、A812、A841 和 A871 共 17 个标准，Typel、Gr42、GrA、Grla、CrⅡ、65 和 80 等共 49 个牌号，部分仅有化学成分而无具体牌号。
2、不锈钢和耐热钢牌号表示方法
不锈钢和耐热钢根据金相组织可分为奥氏体（含高氮）型、铁素体型、奥氏体型、马氏体型和沉淀硬化型五大类。其牌号采用 ×××（如 304 等）、XM - ××（如 XM - 16 等）和 ×× - × - ×（如 26 - 3 - 3 等）的形式表示，合计有 81 + 28 + 16 = 125 个牌号。具体内容可查阅 ASTM A484 标准。例如常见的 304 不锈钢，属于奥氏体不锈钢，具有良好的耐腐蚀性和加工性能，广泛应用于厨具、建筑装饰等领域。
3、工具钢牌号表示方法
类别 | 牌号范围 | 数量 | |
碳素工具钢 ASTM A686 | W1-A～W5 | 5 | |
合金工具钢 ASTM A680 | 热作模具钢 | W1-A～W5 | 5 |
空冷硬化冷作工具钢 | H10～H43 | 15 | |
高碳高铬冷作工具钢 | A2～A10 | 9 | |
油淬冷作工具钢 | D2～D7 | 5 | |
耐冲击工具钢 | O1～O7 | 4 | |
低碳型工具钢 | S1～S7 | 6 | |
碳钨合金工具钢 | P1～P21 | 8 | |
特殊用途工具钢 | F1、F2 | 2 | |
其他工具钢 | L2～L6 | 3 | |
高速工具钢 ASTM A600 | 钨系高速工具钢 | 6G～6F6 | 6 |
钼系高速工具钢 | T1～T15 | 7 | |
中间型高速工具钢 | M1～M62 | 20 | |
4、铸钢件牌号表示方法
高强度铸钢：标准ASTM A148 命名规则以抗拉强度（MPa）和屈服强度（MPa）的最低值组合表示。牌号示例：Grade 550-345（抗拉≥550 MPa，屈服≥345 MPa），共15个牌号。
一般工程与结构用铸钢：标准ASTM A27
命名规则：①力学性能值，如Grade 415-205(抗拉≥415 MPa，屈服≥205 MPa)。②字母+数字：如Grade N-1(特殊用途)。共7个牌号。
不锈及耐蚀铸钢：标准ASTM A743/A743M 命名规则：C：耐腐蚀（<650℃环境）。H：耐高温（≥650℃环境）。
前缀字母：后缀字母/数字：表示合金成分（如镍、铬含量）。
牌号示例：CF8（19Cr-9Ni）、CA15（12Cr），共34个牌号。
耐热铸钢：ASTM A297
命名规则：以H开头的字母组合表示合金系列。
牌号数量：14个（如HF、HH、HP等），适用于不同高温环境。
高锰铸钢：标准ASTM A128
分类规则：按成分与用途划分。 牌号系列：A：标准奥氏体锰钢；B（B-1至B-4）：碳含量渐增的耐磨钢；C、D、 E1/E2、F：特殊改性锰钢。
牌号数量：共10个。
5、铸铁牌号表示方法
灰铸铁：ASTM A48
牌号表示方法：字母和数字组合成牌号，格式：No.XX (A、B、C、S)。
牌号示例：No.20A、No.60B等表示最低抗拉强度为20 ksi、60ksi。A、B、C、S表示不同铸造工艺或壁厚范围（A为薄壁，B为中等壁厚，C为厚壁，S为特殊要求）。
球墨铸铁：牌号为三组数字组合而成。第一组数字为代号，第二数字为抗拉强度最低值（ MPa ），第三组数字表示伸长率最低值（ % ）。
可锻铸铁：按 ASTM A47M 标准，铁素体可锻铸铁用数字组合表示牌号，标准中有22010、32510 牌号；ASTM A220M 标准中用数字与字母组合表示珠光体可锻铸铁牌号，标准中有 280M10、620M1等 8 个牌号。280 表示抗拉强度最低值（ MPa ），10表示伸长率最低值（ % ）。
抗磨白口铸铁表示抗磨白口铸铁的牌号构成与其他铸铁牌号不同，且较繁。既有数字级别Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，又有 A 、 B 、 C 、 D 类别，同时附有合金元素符号及其含量。ASTM A532 有Ⅱ B15%Cr-Mo 等个牌号。
奥氏体铸铁：分为奥氏体灰铸铁和奥氏体球墨铸铁两种。奥氏体灰铸铁用1型~6型表示牌号，ASTM A436 标准中有 8 个牌号。奥氏体球墨铸铁用 D2~D5S 表示牌号，ASTM A439 中有10个牌号。
二、美国有色金属牌号
有色金属牌号表示方法及合金元素代号见下表，供参考：
表1 合金元素字母代号
材料名称 | 牌号组成 | 说明 |
纯铝与铝合金 | 四位数字组，例：1050、1060、2011、3004、5005、6063 | 第一位数：分类号。 |
铸造铝合金 | ANSI 标准： | 第一位数：分类号。 |
纯铜与铜合金 | 名义百分含量值 +Cu―名义百分含量值+第一添加元素符号―名义百分含量值+第二添加元素符号 | 例 :99.3Cu-7Al,65Cu-35Zn,88Cu-Pb-4Sn-4Zn 最多可为四元合金 |
部分纯铜采用 UNS 编号表示 | 例：C10100，C10800 | |
铸造铜合金 | 采用UNS编号系统，例： C81400,C83600,C90700,C92200 | C：铜及铜合金。 |
纯镁 | ASTM 标准采用四位数组 +A（B 、C），例：9980A ，9998A | 四位数组表示纯度，如99.80表示镁含量不小于99.80%。 |
镁合金(包括锭、铸件和加工材) | 合金元素字母代号+数字组+A（B、C），例：AM60A， AS41A，AZ91C，KH32A，QE22A | 合金元素字母代号见“合金元素字母代号表”； |
镍和镍合金 | AMS标准：直接用标准号表示 | |
ASTM标准：采用 UNS 编号系统，即：N+5位数字组 | 例：N02200 ，N04405 ， N06022，（N：镍） | |
钛和钛合金 | MIL 标准： | 例： 3Al-2.5V、6Al-2Sn-4Zr-2Mo |
名义百分含量+主添加元素符号 ― 名义百分含量+其他添加元素符号（合金组成最多可达四元） | 例： B(6Al-2Sn-4Zr-2Mo),C(6Al-4V) | |
用 A、B、C、D、E、F、G 等字母表示 | ||
ASTM标准：无统一牌号表示方法，直接用标准号和该标准中牌号表示 | 例：ASTM B338 Grade 7、ASTM B367 Grade C-3、ASTM B381,Grade F-4 。（ C― 铸件，F― 锻件） | |
AWS 标准： ERTi+ 顺序号或名义百分含量+添加元素符号 | 例：ERTi3、ERTi3Al2.5V | |
海绵钛 | ASTM 标准：大写字母类别号+数字编号 | 例： GP-1、ML-120、MD-120 |
三、UNS 系统简介（基于 ASTM E527）
UNS系统牌号系列，基本是在美国各团体机构标准原有牌号系列的基础上稍加变动、调整和统一而编制出来的。采用不同的前缀字母代表钢或铁及合金，连同后面5位数字共同组成系列牌号。
表3 UNS 编号分类
| 范围 | 材料类别 | 范围 | 材料类别 |
黑 色 金 属 与 合 金 | D00001-D99999 | 规定机械性能的钢 | W00001-W99999 | 焊接材料 |
F00001-F99999 | 灰铸铁、可锻铸铁、铁光体可锻铸铁、球墨铸铁 | 以下为焊接材料细分： W00001～W09999―― 碳素钢； W10000～W19999――Mn-Mo 低合金钢； W20000～W29999――Ni 低合金钢； W30000～W39999―― 奥氏体不锈钢； W40000～W49999―― 铁素体不锈钢； W50000～W59999――Cr 低合金钢。 W60000-W69999――铜基合金 W70000-W79999――堆焊合金 W80000-W89999――镍基合金 | ||
G00001-G99999 | AISI和SAE碳素钢和合金钢（工具钢除外） | |||
H00001-H99999 | H 钢(保证淬透性结构钢) | |||
J00001-J99999 | 铸钢（工具钢除外） | |||
K00001-K99999 | 其他钢（含低合金钢） | |||
S00001-S99999 | 不锈钢 / 耐热钢 | |||
T00001-T99999 | 工具钢(含锻轧材 / 铸钢) | |||
有 色 金 属 与 合 金 | A00001-A99999 | 铝和铝合金 | N00001-N99999 | 镍和镍合金 |
C00001-C99999 | 铜和铜合金 | P00001-P99999 | 精密金属和合金 | |
E00001-E99999 | 稀土和稀土类合金 | R00001-R99999 | 活性和耐热金属和合金 | |
L00001-L99999 | 低熔点金属和合金 | Z00001-Z99999 | 锌和锌合金 | |
M00001-M99999 | 其他有色金属和合金 |
|
| |
以下为其他有色金属和合金材料细分： | 以下为稀土和稀土类金属和合金材料细分： 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； | |||
以下为低熔点金属和合金材料细分： | ||||
表4 加工和铸造铜及铜合金细分状态代号
状态 代号 | 名称 | 状态 代号 | 名称 | 状态 代号 | 名称 |
O10 | 铸造和退火 ( 均匀化 ) | H80 | 硬态拉制 | TD00 | 固溶热处理 , 冷加工至 1/8 硬 (1/8H) |
O11 | 铸态与沉淀热处理 | H85 | 中硬态拉制电线 | TD01 | 固溶热处理 , 冷加工至 1/4 硬 (1/4H) |
25 | 热轧与退火 | H86 | 硬态拉制电线 | TD02 | 固溶热处理 , 冷加工至半硬 (1/2H) |
O30 | 热挤压与退火 | HR01 | 1/4 硬和消除应力 | TD03 | 固溶热处理 , 冷加工至 3/4 硬 (3/4H) |
O31 | 挤压与沉淀热处理 | HR02 | 半硬和消除应力 | TD04 | 固溶热处理 , 冷加工至硬态 (H) |
O50 | 光亮退火 | HR04 | 硬态 , 消除应力 | TF00 | 沉淀硬化 (AT) |
O60 | 软化退火 | HR08 | 弹性 , 消除应力 | TX00 | 亚稳硬化 |
O61 | 退火 | HR10 | 高弹性 , 消除应力 | TH01 | 1/4 硬和沉淀热处理 (1/4HT) |
O65 | 拉制后退火 | HR50 | 拉制 , 消除应力 | TH02 | 半硬和沉淀热处理 (1/2HT) |
O80 | 退火到 1/8 硬 | HT04 | 硬态 , 热处理 | TH03 | 3/4 硬和沉淀热处理 (3/4HT) |
O81 | 退火到 1/4 硬 | HT08 | 弹性 , 热处理 | TH04 | 硬态 , 沉淀热处理 (HT) |
O82 | 退火到半硬 | HR80 | 硬态拉制 , 端部退火 | WM50 | 由退火带材焊接 |
OS | 为满足公称平均晶粒尺寸的退火 | M01 | 砂模铸造 | WM00 | 由 1/8 硬带材焊接 |
OS005 | 公称平均晶粒尺寸 0.005 | M02 | 离心铸造 | WM01 | 由 1/4 硬带材焊接 |
OS010 | 公称平均晶粒尺寸 0.010 | M04 | 压模铸造 | WM02 | 由半硬带材焊接 |
OS015 | 公称平均晶粒尺寸 0.015 | M06 | 蜡模铸造 | WM03 | 由 3/4 硬带材焊接 |
OS025 | 公称平均晶粒尺寸 0.025 | M07 | 连续铸造 | WM04 | 由硬态带材焊接 |
OS060 | 公称平均晶粒尺寸 0.060 | M20 | 热轧 | WM06 | 由超硬带材焊接 |
OS100 | 公称平均晶粒尺寸 0.100 | M30 | 热挤压 | WM08 | 由弹性带材焊接 |
OS150 | 公称平均晶粒尺寸 0.150 | TQ00 | 淬火硬化 | WM10 | 由超弹性带材焊接 |
OS200 | 公称平均晶粒尺寸 0.200 | TQ30 | 淬火硬化与回火 | WM15 | 由消除应力的退火带材焊接 |
H50 | 挤压和拉拔 | TQ50 | 淬火硬化和调质退火 | WM20 | 由 1/8 硬带材焊接 , 消除应力 |
H55 | 轻拉、轻度冷轧 | TQ75 | 中间淬火 | WM21 | 由 1/4 硬带材焊接 , 消除应力 |
H70 | 弯曲 | TB00 | 固溶热处理 (A) | WO50 | 焊接 , 光亮退火 |
表5 铝镁及其合金加工产品状态代号
状态代号 | 名称 |
F | 加工状态 |
O | 退火状态 |
H | 加工硬状态 |
W | 固溶热处理 |
T | 经热处理后的稳定状态，不同于 F、O、H 状态 |