冷镦钢的生产和发展动向

冷镦钢的生产和发展动向

来源：紧固件协会作者：浏览次数：51 发布日期：2007-11-08

一、前言

冷镦钢盘条的钢种一般为低，中碳优质碳素钢和合金结构钢。冷镦钢冷成型性能良好，在机械加工行业用冷拔代替热轧材冷切削机加工，这种工艺的优点是在节约大量工时，同时金属消耗可以降低10%~30%，而且产品尺寸精度高、表面光洁度好和生产率高，是近10年来兴起的较先进的机械加工工艺。它主要用制造标准件，非标准紧固件及各种机械零件，如螺栓、螺母、螺钉、插销以及汽车、电气设备专用件，是目前发展迅速，应用范围广泛的一种高效品种。

根据钢材的使用状态，可将冷镦钢分为非热处理型、表面硬化型和调质型之类。大陆宝钢、马钢和湘钢从20世纪90年代开始开发冷镦钢。据资料表明，冷镦钢市场2006年全国紧固件需求量达到600万吨，2007年需求量预将增至700~800万吨，其中汽车紧固件用中、高档冷镦钢超过150万吨。

二、冷镦钢的生产发展

近几年来，大陆开发的冷镦钢品牌在增加，产量在增长，质量在改进。如宝钢：SWP CH35K、SWR CH22A、SCM435；湘钢：XSWR CH10K、SWR CH35KC、SWR CH6A；杭钢：ML35、CH35ACR；武钢：35；包钢：ML35、SWRM12；太钢：C35、ML20MnTiB；刑钢：SWRCH35K等等品种。显然，冷镦钢的开发生产已经形成了一定量和规模。

冷镦钢盘条用线材的典型用途是制作螺栓，其强度范围大，从抗拉强度Rm400 Mpa

到1200 Mpa以上，且形状多，需求量大。

三、镦钢的生产工艺

（一）冷镦钢主要成分

钢中碳含量一般按中下限控制为宜。钢中矽含量超过0.10%，随矽含量增加，钢的抗拉强度、硬度有所提高，但延伸率、断面收缩率下降更显著，不利于冷变形。钢中锰含量适

中，可改善钢中碳的存在形态和分布，有利于提高钢的冷成型性。主要冷镦钢的牌号和成分见表1。

（二）冷镦钢的生产

现在大陆已形成了以宝钢和马钢为龙头的一大批冷镦钢生产企业；以宝钢和马钢的冷镦钢生产工艺流程为例。

宝钢：铁水预处理→炼钢→炉外精炼→铸锭→开坯→修磨→高速轧制→控温冷却→集卷捆扎→检验出厂。

马钢：铁水预处理→转炉炼钢→炉外精炼→连铸→高速轧制（有低温控制轧制）→控温冷却→集卷捆扎→检验出厂。

治炼冷镦钢的关键是要提高钢水的纯净度，降低钢水的非金属夹杂物和污染度。钢水终点碳含量稳定在规定范围内，是降低钢水氧化程度和减少钢水非金属夹杂污染的主要措施；而且知整个工艺流程中均采用了大量的先进技术。如：在模铸开坯时切净料头、料尾，经反转修磨后并通过磁探伤，保证钢坯轧制前的表面质量（宝钢）。采用单线多通道柔性切换技术，具备超强冷却控温控轧能力，可以实现750℃低温轧制（马钢）。

四、冷镦钢的质量难点

目前冷镦钢线材大陆能提供的5.5?~40?，较成熟的范围是6.5?~25?。高档次紧固件对原料的质量要求如下：盘条具有较高的塑料指标，断面收缩率和延伸率较高；在冷塑性变形中，材料的变形抗力小、加工硬化率低、材料的屈强比值小和盘条硬度HRB适当，不要过高；盘条具有良好的表面质量、应光滑圆整、无凹凸折叠、结疤裂纹、麻点等，钢的组织致密，无内部缺陷。

冷镦钢质量有两个主要指标。显微组织：（除特殊要求外）应该是铁素体加珠光体（F+P），要求为2~4级，3级为优。非金属夹杂物：夹杂物是造成冷镦开裂的主要原因之一，B类（氧化铝）和D类（球状氧化物）夹杂物的影响最大，颗粒愈大，愈易开裂，在距表面2mm 以内的夹杂物不应大于0.15mm。主要控制缺陷：有冷镦钢的心部碳偏析，材料及退火过程中的表面脱碳，冷镦裂纹，调质中的淬火开裂和变形。

最合适的冷镦变形组织是碳化物球化组织，其强度和硬度降低、塑性较好，有利于冷镦变形。SWRCH35K、ML35为典型中碳冷镦钢盘条，当冷镦变形量≥60%时，在冷镦前应进行700℃-730℃保温4~6级，保证成品的加工塑性。而对于中碳合金钢SCM435、ML40Cr采用等温球化退火，在（Acl以上20℃-40℃）750℃-770℃加热保温4-6小时（注）后，炉冷到略低于Arl温度680℃~700℃等温6-8时（注）然后冷至500℃左右出炉空冷。钢材的显微组织由粗变细，由片状变球状，根据JB/T5074-1991《低、中、碳

钢球化体评级》，控制在4~6级，显微组织特征为点状球化体及少量球化体+铁素体或均匀分布球化体+铁素体，使用时通过调整拉拔变形量，可改善冷镦成型性能。

注：保证时间可根据装炉量多少增减

统计资料表明，冷镦无裂中有80%~85%是因冷镦钢表面存在折叠、划伤、密集的发纹，局部微裂纹、结疤等缺陷造成的。

对于高强度紧固件的冷镦钢的内在质量和表面质量要求很严格，故应从五个方面著手加强质量控制，即：表面质量、显微组织、化学成分、非金属夹杂物和晶粒度。

五、冷镦钢发展动向

从节约能源、节省资源、保护环境出发，对机械基础件之一的紧固件，如何追求更加合理的设计和轻量化的要求，这时，对使用的原材料提出了更高的要求。因此，最有效的措施是制造工艺流程更趋合理和提高紧固件冷镦钢的使用强度。

（一）非调质钢

紧固件用非调质钢主要是冷作硬化型非调质钢。牌号前冠以“LF”字母，用非调质钢制造螺栓可省略螺栓冷拔前的球化退火和螺栓成形后的淬火回火处理，还可减少螺纹部分的脱碳倾向，提高生产成品率。因此，经济效果十分明显。

由于非调质钢在冷镦时的硬度较通常的线材高，这使得冷镦复杂形状的凸缘类螺栓时产生裂纹的机率较高，而且冷镦模具寿命有所降低。为此，非调质钢制造的螺栓主要为7T级和8.8级，加工量少的10.9级双头螺栓也有采用非调质钢制造。

目前大陆使用的非调质钢，组织上为低碳含锰的铁素体+珠光体型和贝氏体型，并添加有微量合含元素（V、Ti、Nb和N等），细化晶粒和析出强化元素，采用炉外精炼减少夹杂物，通过控温轧制（锻制）、控温冷却，在铁素体和珠光体中弥散析出碳、氮化物为强化相，使钢在轧制（锻制）后不经调质处理即可获得中碳钢经调质后所达到的力学性能的钢种。