冷镦钢的特性(综合实验)

冷镦钢的特性

冷镦钢的钢种一般为低、中碳优质碳素结构钢和合金结构钢。它是一种在室温条件下，利用冷镦工艺生产紧固件的钢种，可用来制造螺钉、螺栓、螺母、自攻螺钉、墙板钉等各类紧固件，广泛应用于汽车、机械设备、建筑和电器等行业领域。冷镦钢因冷成型性能良好，在机械加工行业用冷镦代替热轧材冷切削机加工。要能实现冷镦加工，冷镦钢必须具有很好的综合力学性能。主要表现在以下几个方面：

(1) 良好的强度、塑性和韧性。冷镦钢在冷镦加工过程中要进行很大的变形量，这就要求冷镦钢要具有很好的塑性。冷镦钢的塑性较好，其伸长率一般在10%-33%，屈服强度为324-1128 N/mm2。

(2) 较低的碳、磷、硫含量和较高的洁净度。冷镦钢的含碳量一般在0.05%-0.5%，若其含碳量超过0.26%时，应对其进行球化退火，以改善其塑性。其硫和磷的含量一般要低于0.035%.

(3) 表面和内部质量要求高。冷镦钢表面质量要求严格，以避免冷镦时表面产生裂纹，因为表面任何可见的皱皮、折叠、刻痕等缺陷，都可能在冷镦时引起裂纹。所以表面上的局部裂纹应给予清除。冷镦钢表面的个别小发纹不得超过下列规定:直径≤20mm.的钢材为0.1mm，其它的为0.15mm。其内部不允许有严重的夹杂物、夹层、疏松、缩孔和显著的偏析，这些缺陷会导致冷镦时开裂。

冷镦用钢种包括碳钢、低合金钢、硼钢、非调质钢及F-M双相钢等

低合金钢一般为中碳含量，从合金成风来看有Cr, Cr-Mo, Cr-Ni, Ni-Cr-Mo, Mn, Mn-Cr等系列。本课题所研究的冷镦钢试样35CrMo正属于低合金钢。低合金螺栓钢的应用范围较广，从强度级别200-1100MPa都可选用。当强度为1200MPa时仍用低合金钢制造螺栓，但延迟断裂问题突出，需要解决，目前低合金钢仍然是主要的高强度螺栓用钢。低合金钢中含有各种合金元素，铬尤其不可缺少，因此如何节省螺栓钢种的合金，降低成本也是应注意的问题。再者，因为碳及合金元素含量相对较高。塑性和韧性也就较差，欲进一步提高强度，并保证必需的塑韧性，亦是一个需要研究的问题。

冷镦性能

采用冷镦工艺生产，由于冷变形速度快，变形程度大，变形不均匀，对母材质量要求很高。冷镦性能好是指钢盘条具有较低的变形抗力，能经受很大程度的变形而不产生裂纹。一般认为以断面收缩率和屈强比作为衡量冷镦性能指标比较可靠。低碳冷镦钢的断面收缩率应不小于60%，中碳及低合金钢的断面收缩率应为50%-60%，合金钢的断面收缩率也应不小于50%。冷镦钢盘条的屈强比小，冷镦性能相对要好，碳素钢的屈强比应不大于0.65，合金钢的屈强比应不大于0.70[4]。从冷镦变形角度考虑，希望盘条的冷加工强化系数越低越好，即不易产生加工硬化。

35CrMo力学性能要求：

抗拉强度：≥985(100)

屈服强度：≥835(85)

伸长率：≥12

断面收缩率：≥45

冲击功：≥63

冲击韧性值：≥78(8)

显微组织

冷镦钢丝的显微组织应为铁素体+粒状珠光体(F+P)，以3级组织为最好组织，2级和4级组织次之。标准一般都规定组织应为2-4级，不得有片状珠光体和贝氏体组织。制造螺栓用热

轧线材虽然也可以按铁素体+贝氏体（F+B)和铁素体+马氏体(F+M)组织交货，但拉拔后必须经球化退火才能保证顺利冷镦成形。珠光体球的尺寸和分布也是影响冷镦性能的因素，理想的组织是珠光体球粒大小相近并均匀地分布在铁素体基体上。珠光体不同显微组织冷镦性能从好到坏的排列次序为粒状珠光体、索氏体、细片状珠光体、片状珠光体。

晶粒度

)晶粒度级别对钢性能的影响:

细小晶粒的晶粒内部和晶界附近的应变度相差较小，变形较均匀，相对来说，因应力集中引起的开裂的机会均等也较小，这就有可能在断裂之前承受较大的变形量，所以可以得到较大的延伸率和断面收缩率。同时，由于细晶粒金属中的裂纹不易传播，因而在断裂过程中吸收了更多的能量，即表现出较高的韧性。

也就是说，奥氏体晶粒细小，钢热处理后强度越高，塑性越好，冲击韧性越高。但是奥氏体化温度过高或在高温下保持时间过长，将使钢的奥氏体晶粒长大，显著降低钢的冲击韧性、减少裂纹扩展功和提高脆性转折温度。此外，晶粒粗大的钢件，淬火变形和开裂倾向也增大。尤其当晶粒大小不均时，还显著降低钢的结构强度，引起应力集中，易于产生脆性断裂。