日本爱知制钢公司近年开发和生产国外冷镦钢的发展概况

1 简介

冷镦钢是用于室温成形的钢材，涉及低碳钢、中碳钢、非调质钢、硼钢、低合金钢、合金钢等钢种。 它可用于制造强度等级从3.6到12.9共10个钢种。 三级螺栓标准件冷镦系列钢广泛应用于汽车、工程建设、机械、电子、轻钢结构、建筑等行业。

由于其良好的冷成型性能，冷镦钢在机械加工行业中被用来代替冷切机的热轧材料。 该工艺的优点是在节省大量工时的同时，金属消耗可降低10-30%，且产品尺寸精度高、表面光洁度好、生产率高。

冷镦工艺要求该系列钢种具有较高的洁净度，控制钢中Si、Al含量，并采用控轧、控冷工艺，避免马氏体、贝氏体和魏氏体组织的出现，使钢具有细晶粒和碳化物球化组织，提高钢的塑性和冷镦性能。

2 国内外冷镦钢发展概况

2.1 国外冷镦钢的发展和生产

国外冷镦技术从20世纪50年代发展至今，可以说已经相当成熟。 国外发达国家的冷镦钢产业已基本形成规模，重点是根据用户要求提高冷镦钢材料的质量和性能，产量没有太大变化。 为了降低标准件的材料成本和加工成本，日本大同推出了多种不锈钢螺栓和螺钉。 日本爱知制钢公司近年来开发了冷锻用AUS系列不锈钢。 发挥设备优势，推出AUS系列产品，分别为奥氏体（A）、铁素体（F）、马氏体（M）和沉淀硬化系列。 其强度范围大，抗拉强度可达400～1200MPa，大大提高了钢材的冷镦性能。 为了适应建筑行业的要求，日本精神开发了一种具有良好耐腐蚀性和冷镦性能的马氏体冷镦材料，通过淬火硬化。 镦粗钢。

进口钢丝的金相组织非常细小、均匀。 白色粒状先共析铁素体非常均匀地分散在基体上。 没有网络结构。 晶粒尺寸仅为1-2μm，具有良好的强塑性。 ，在拉拔过程中表现出优异的拉拔性能和低断丝率。 美国、德国、英国、法国、日本是紧固件钢材进口国和高端紧固件产品出口国。

2.2 国内冷镦钢的开发与生产

近年来，随着我国钢铁工业的快速发展，冷镦钢牌号增多，产量增加，质量提高。 国内研发生产冷镦钢的厂家队伍不断扩大。 如表1所示，开发投产的有宝钢：SWRCH35K； 天罡：SWRCH18A、22A； 莱钢：ML35； 石钢：ML35、ML40、ML45、45#； 杭钢：ML35、ML40、CH35ACH。

从品种上看，12.9级以上高强度紧固件仍以国外品牌为主。 在产品标准方面，我国碳含量波动范围为7个碳级，而国外为5个碳级，比我国控制更为严格。 我国锰含量标准为0.20~0.50%，而国外标准分为0.30~0.60%、0.60~0.90%和0.70~1.00%三个等级，扩大了低碳冷镦钢的锰含量范围，提高线材的综合力学性能。

3 冷镦钢生产工艺流程

冷镦钢生产一般工艺流程：铁水——转炉——精炼炉——连铸（压铸）——钢坯检验——初初连轧——钢坯磨削——高线热轧盘条——成品检验——入厂图书馆。 国内外典型钢厂生产的冷镦钢工艺流程如表2所示。

从表2可以看出，大部分钢厂采用了比较先进的生产工艺，如铁水预处理、炉外精炼、送丝等。宝钢还采用了在线火焰清理、抛丸清理、磁粉探伤等措施。

4冷镦钢的质量控制

标准件生产过程中可能出现的质量问题包括：

(1)标准件镦粗部位裂纹：标准件镦粗部位沿材料长度方向，或长度45度方向出现裂纹、撕裂或龟裂，从而产生大量裂纹。产品报废；

(2)滚丝部分毛刺：滚丝部分沿长度方向形成规则分布的毛刺，影响标准件的质量和使用；

(3)螺杆裂纹：标准件螺杆出现沿长度方向的折叠裂纹，导致大量产品报废；

(4)标准件表面严重结皮或结疤：标准件表面沿长度方向形成严重结皮或结疤，影响标准件质量和使用；

(5)标准件的性能缺陷：有时标准件在生产过程中未发现质量问题，但在受到拉应力或扭转应力时，表面沿长度方向或45度方向出现裂纹和撕裂。长度方向。 裂纹或裂纹会严重降低标准件的使用强度和寿命，并可能给社会造成难以弥补的损失。

标准件生产过程中出现的这些质量问题可以在材料的冷镦过程中得到体现，也就是说它们与材料的冷镦性能有很大的关系。 根据钢铁企业和标准件厂的生产实践，冷镦钢应从五个方面加强过程控制，以提高产品的物理质量：表面质量； 微观结构； 化学成分; 非金属夹杂物； 和晶粒尺寸。

(1)表面质量

冷镦钢盘条表面应光滑圆整，不得有凹凸不平的褶皱、伤痕、裂纹、麻点等缺陷。冷镦时，钢材表面环向变形最大，受力最大。 只要钢材表面存在裂纹等缺陷，一镦锻就会开裂。 一般认为，对于冷镦盘条，酸洗后应进行表面检查，缺陷深度不应大于0.15mm。 国内冷镦钢丝与国外的差距主要体现在表面质量上。 标准件厂统计表明，80-85%的冷镦裂纹是由钢丝表面折叠、划伤、密集发纹、结疤等缺陷造成的。 冶金厂的实践也证明，0.10mm以上的划痕往往会导致1/2的冷镦钢丝断裂。 只要保证1/3冷镦合格，局部划伤不应超过0.07mm，其他表面缺陷不应存在。

(2)化学成分

冷镦钢对冶金质量要求较高。 因此，在设计化学成分时，必须严格控制钢中各化学元素的含量，特别是不利于冷镦的化学元素Si、残余元素Cu、Ni、Al和N。 含量控制，以及夹杂物、偏析等直接影响成品钢后冷镦性能的因素均受到严格控制，保证钢的高纯净度和成分均匀性。

(3)非金属夹杂物

钢中非金属夹杂物含量高是造成标准件冷镦裂纹的重要因素。 非金属夹杂物中，B型和D型夹杂物危害最大。 B型（氧化铝）和D型（球形氧化物）夹杂物影响较大。 氧化铝夹杂物不大于0.5级； 球形氧化物夹杂物不大于1级。颗粒越大，越容易开裂。 距钢材表面2mm以内的夹杂物不应大于0.15μm。

(4)显微组织

冷镦钢盘条的显微组织应为铁素体+粒状珠光体（F+P），其中3级组织最好，其次是2级和4级组织。 标准一般规定组织为2-4级，不得有片状珠光体和贝氏体组织。 用于制造高强度螺栓的热轧盘条虽然可以以铁素体+贝氏体（F+B）和铁素体+马氏体（F+M）组织交货，但在拉拔后必须进行球化处理和退火。 确保冷镦成形顺利。 珠光体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颗粒尺寸相似，均匀分布在铁素体基体上。 珠光体的不同显微组织性能由好到差的顺序为粒状珠光体、索氏体、细片状珠光体、片状珠光体。

5 冷镦钢的发展趋势

贴近市场，开发节能型冷镦钢是冷镦钢的发展方向之一。 强度等级8.8以上的紧固件加工中耗能最多的工序主要是冷镦前钢材的退火和冷镦后的热处理（通常是淬火、回火）。 如果能取消这两道工序，实现“无退火”或“无调质”，能耗和生产成本可明显降低，但对钢材表面质量、内在纯净度、塑性和硬度指标要求较高。 另一个方向是通过提高硼钢中V含量，同时降低P、S、C含量来提高硼钢的综合力学性能； 进一步研究开发超细晶粒钢。

(1)非调质冷墩钢

为了节约能源，提高生产效率，在碳素结构钢或低合金钢中添加微合金元素（主要是V、Nb、Ti），使其在轧制过程中具有良好的综合机械性能，可以使用在后续的拉丝中。 处理过程中无需淬火、回火即可获得高强度。 按使用条件分为机械加工型非调质钢（F型）、易切削型非调质钢（YF）、冷作硬化型非调质钢（LF）、高强高韧非调质钢 (GF)。 它是一种非调制钢，含有少量合金元素，不需要淬火和回火。 只需控制轧制变形量和随后的冷却速度即可保证必要的力学性能。 目前非调质钢丝韧性稍差，性能波动较大。 各大钢厂需要严格控制受控轧制和冷却工艺，以获得具有优异强度和韧性的冷墩性能。

(2)双相钢

日本大部分钢厂都研发了铁素体-马氏体双相钢，主要采用低碳（

(3)高强度硼钢

其设计原理降低了碳含量，提高了钢的冷变形能力。 添加0.0005%-0.0025%硼，以弥补因减碳而造成的强度和淬透性损失。 添加少量Cr、Mn、Ti等合金元素，进一步提高淬透性。 碳及合金元素含量低，可直接冷墩变形，无需球化退火，节约能源，淬火变形和开裂倾向小。

(4)超细晶粒钢

当材料的微观结构超细化至亚微米、纳米尺度时，材料在宏观层面表现出许多新的性能。 研究表明，当亚共析钢的原始奥氏体晶粒因先共析铁素体而超细至亚微米时，随后发生的共析相变无论其形状如何都能承受冷墩。 手术。 通过增加硼钢中V含量，同时降低P、S、C含量，可以提高硼钢的综合力学性能； 可以实现超细晶粒钢的进一步研究和开发。

(5)耐腐蚀钢

随着内陆资源的大量消耗，人类将从内陆向海洋迁移，海洋资源的开发将成为重大发展问题。 由于海水中氯离子的腐蚀性很强，这对基础设施的耐腐蚀性提出了很高的要求。 要求。 因此，耐腐蚀紧固件钢是未来重要的发展趋势。

六，结论

近年来，国内开发的冷镦钢牌号增多，产量增加，质量提高。 大多数钢厂生产的冷镦钢已形成自己的特色，但国内冷镦钢的整体质量有待进一步提高。 冷镦钢盘条对钢材的内在质量和表面质量都有严格的要求。 未来的发展方向要求既能满足紧固件行业对冷镦性能和力学性能的要求，又能满足制品行业强塑性的要求。 要求。