冷镦钢发展简析

冷镦钢发展简析

在全国钢铁行业产能过剩和竞争激烈的形势下，在紧固件行业多年萎靡不振和竞争混乱的市场形势下，冷镦钢未来发展分析简析如下：

一、中国冷镦钢发展趋势，即紧固件发展趋势

冷镦钢的发展即是紧固件的发展，2011年紧固件全行业的总产量达到680万吨，同比增长9.7%，再次创出行业历史上的新高点，预

计2015年中国紧固件产量将达到750-800万吨。尽管我国紧固件生

产总量和规模早已位居世界首位，但产业实力和竞争力与世界前列的同行业相比尚有很大差距，“大而不强”、“胖而不壮”仍是经常用来形容我国紧固件的词语。在我国新型工业化的进程中，在国民经济“十

二五”发展的大格局中，技术发展趋势，世界格局变化及国内经济走向，都将对紧固件制造转型升级产生重大影响。

国内紧固件用原材料基本是热轧状态，有1/5存在开裂问题，紧固件生产企业不得不在拉拔、退火工序进行材料的改制。对于高强度紧固件，原材料冷镦成形后，还需进行最终球化退火处理以提高性能。这些处理工序不但增加成本，而且污染环境，特别对于中小企业，由于不具备保护气氛热处理条件，常常会导致表面氧化和脱碳，严重影响标准件质量，结合紧固件绿色发展的走向，冷镦钢发展方向为非调质钢、硼钢和超细晶粒钢，即使用节能型非调质钢和免退火或简化退火的热轧线材、抗延迟断裂用钢，而免热处理的非调质冷镦钢备受关注。

近几年来，国内开发的冷镦钢品牌在增加，产量在增长，质量在改进。如宝钢、湘钢、包钢、太钢、邢钢、马钢、南钢、沙钢、日钢、青钢等等。而且大部分钢厂生产的冷镦钢都有自己的特色，如宝钢的产品质量最好，销售价格最高，品牌效应最高；邢钢的合金钢形成品牌；马钢的免退火钢品牌；青钢的单双规格生产、湘钢性价比最高的ML40Cr钢；太钢的不锈钢；日钢的低成本钢等等。要想在竞争激烈残酷的钢铁市场中争取冷镦钢的一片市场，必须结合冷镦钢的发展趋势走出青钢冷镦钢的特色。

二、非调质钢、硼钢和超细晶粒钢特色介绍

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

非调质冷镦钢通过采用微合金化、控轧控冷等强韧化方法，在加工紧固件过程中可省略冷拔前的球化退火和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线材高，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8.8级，加工量少的10.9级双头螺栓也可采用非调质钢制造，或者变形量小的“U”型螺栓。日本8.8T级的螺栓大都用微合金非调质钢制造。

发达国家冷镦钢产业已基本形成规模，重点是根据用户的要求改善冷镦钢材料的质量性能。如日本大同为降低标准件材料成本和加工成本，推出了多种不锈钢螺栓和螺钉用钢;日本精线为适应建筑行业要求，开发了具有良好耐蚀和冷镦性能，通过淬回火硬化的马氏体冷镦钢;爱知制钢公司开发了AUS系列冷锻用不锈钢，分为奥氏体(A)、铁素体(F)、马氏体(M)及沉淀硬化系列。发达国家冷镦线材具有良好的强塑性，优良的拉拔性能，断丝率较低，晶粒大小仅为1～2μm。钢丝在热处理时仅加热到奥氏体和铁素体的双相区进行保温后再冷

却至室温，奥氏体化温度低，保温时间短，从而热处理后的组织细小，渗碳体尺寸较小，厚度较薄，分布均匀，呈现出特殊的“双相组织”。

我国生产非调质冷镦钢，组织上为低碳含锰的铁素体加珠光体型和贝氏体型，并添加微量合金元素(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。马钢的免退火中碳冷镦钢产品已获国家专利。

（二）硼钢

为了增加紧固件的市场竞争力，在提高钢材性能和冶金质量的同时，还要求减少生产成本，省略或简化工序，降低对能源的消耗。因此开发了节约合金元素的低、中碳高强度硼钢。其成分设计的基本原则是降低含碳量，改善钢的冷变形能力，加入0.0005%~0.0035%的硼，以弥补因降碳而造成的强度和淬透性的损失。另外根据需要还可加适

量Cr、Mn、Ti等合金元素，进一步提高淬透性。硼钢的特点是由于少量硼代替大量合金元素，钢材成本降低，碳和合金元素含量低，热轧线材可以直接拉拔和冷镦加工，不需要预先球化退火处理，节约了紧固件的制造成本。硼钢作为高强度螺栓用的主要材料之一，淬火变形和开裂倾向小，可用水淬处理，热处理操作简便，改善了工作环境，不仅综合力学性能好，在相同强度水平韧性较中碳钢有明显改善，且脱碳敏感性小。9.8级和10.9级螺栓用与ML40Cr、ML35CrMo相当的ML35MnB、ML37CrB硼钢制造，但是由于硼钢的抗回火软化能力小，其回火温度要比SCM435、ML40Cr低60~80℃，因此用硼钢制的10.9级高强度螺栓的延迟断裂敏感性大。因此，开发出低碳硼钢，具体途经是通过提高硼钢中的V含量，同时降低P、S和C含量，从而改善硼钢的综合力学性能。国内于1992年成功地研制ML15MnVB、ML20MnVB 钢，已列入GB/T6478-2001《冷镦和冷挤压用钢》国家标准。多年来用于制造发动机连杆螺栓、缸盖螺栓以及摩托车用高强度螺栓，品质甚优，在1000~1200MPa的强度范围内的耐延迟断裂性能、摩擦因数相当于或优于SCM435钢。

（三）超细晶粒钢

高强度螺栓属于带缺口零件，具有很高的缺口敏感性，容易在缺口集中部位处，杆与头部的过渡处或螺纹根部产生延迟断裂。耐延迟断裂的具体措施之一是细化晶粒。为此，近年来，大陆和国外都在进行广泛的研究开发超细晶粒钢。如：日本住友金属的ADS系列，神户制铁的KNDS系列，中国钢铁研究总院ADF等。