GAF2021 全球螺丝君技术千人大会 5 月开幕，汽车紧固件用冷镦钢盘条研发新进展分享

GAF2021全球螺杆技术千人大会

暨高端紧固件“智能”制造及应用工程博览会

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编者注

今天小编受张先明先生的委托，向您推荐一篇关于其最新成果《汽车紧固件用冷镦钢盘条》的最新研发进展的文章。谨在此与大家分享，以飨读者。

概括

国内紧固件材料与发达国家相比存在较大差距。我们专门针对汽车紧固件制定了冷镦钢盘条，提升了冷镦钢盘条的技术水平，以满足高强度汽车紧固件的需求。紧固件所用原材料的需求决定着国家紧固件产品的技术质量水平。

本文简要介绍新标准YB《汽车紧固件用冷锻钢盘条》。汽车紧固件用冷镦钢盘条的具体特点是在牌号的第一个字母后加上“Q”的汉语拼音第一个字母Q。身份证明信函。

从冷镦、脱碳层、晶粒度、非金属夹杂物和低倍组织的严格控制来看，参照现行冷镦钢国家标准GB/T 6478，冷镦钢盘条分为5种类型：

调质线材用钢类别新增7个牌号；含硼调质线材用钢类别新增10个牌号。

01

概述

新的发展时期，我国汽车工业快速发展。随着市场竞争的日益激烈，汽车对紧固件产品质量要求的不断提高，如轻量化、环保、长寿命等，汽车紧固件有固件企业的技术和装备将不断创新。

可见，汽车紧固件的市场空间巨大。紧固件作为汽车制造业的关键基础零部件之一，其品种和质量对主机水平和整车质量具有重要影响。我国是汽车生产大国。一段时间以来，美系、德系、日系等国内合资高端汽车关键零部件紧固件长期依赖进口。例如，10.9级和12.9级发动机紧固件所用钢材主要来自日本神户。新日铁、韩国浦项制铁等公司。

在汽车发动机中，连杆螺栓、缸盖螺栓、曲轴皮带轮螺栓、飞轮螺栓和曲轴轴承盖螺栓统称为五键螺栓。底盘、行驶、转向等关键部位使用的螺栓基本上都是高强度紧固件。零部件，占全车紧固件使用数量的60%以上。

汽车用高强度紧固件的生产对原材料的疲劳强度、塑韧性、夹杂物含量、表面质量、金相组织、冷镦性能等提出了更高的要求。这些螺栓的强度基本超过10.9级。材质牌号为合金冷镦钢，需要调质热处理。

为了保证一定的夹紧力，在生产和装配时基本采用扭矩加角度拧紧方法。连杆螺栓作为发动机的关键螺栓，将被拧紧至屈服状态。发动机工作过程中，连杆螺栓要承受活塞连杆往复惯性力和连杆旋转离心力的交变载荷。在气缸的压缩和爆炸冲程中，它们每分钟还承受数千次交变应力。冲击时，断裂方式通常为疲劳断裂。

近年来，随着我国钢铁生产技术的不断进步，高端汽车紧固件用钢国产化逐步推进。目前，宝钢、兴钢、永钢、济钢、马钢、兴城、象山钢铁等企业具备生产汽车用高强度紧固件用钢的能力。部分产品已获得OEM认证，应用于高端汽车关键零部件。 。

目前高强度紧固件常用钢号有：8.8级紧固件用SWRCH35K、10B21、10B28钢； 10.9级紧固件用10B33、35CrMo、40Cr钢； 35CrMo、42CrMo、SCM435钢等

02

提出问题

在汽车紧固件高强度、长寿命、轻量化要求日益严格的趋势下，迫切要求螺栓材料具有更好的性能和更稳定的质量，以满足先进的设计理念和方法，促进我国紧固件的发展和进步汽车紧固件行业的制造水平。

由于我国汽车紧固件研究起步较晚，材料研发落后于欧、美、日等发达国家。国内对实际疲劳特性、新材料研发等基础材料数据的研究还比较少。

目前国内材料主要是欧盟、美国、日本冷镦钢材料的国产化。国内紧固件材料与发达国家差距较大。这主要体现在国产钢的纯净度和均匀性较低，氧含量与非金属夹杂物含量较高；钢材淬透性波动较大，缺乏高温高性能钢、低温抗冲击钢、经济批量生产的高强度紧固件原材料。

随着各企业对汽车用冷镦钢产品的开发，现行冷镦钢国家标准GB/T 6478和GB/T28906的基本和通用技术指标已不能满足汽车用冷镦钢的质量需要。另外，高强度紧固零件的原材料要求高，成本也比普通冷镦钢高。

由于国内此类专用冷镦钢产品尚无国家或行业标准，因此不少企业制定了自己的企业标准。从2018年开始，行业协会等团体在GB/T 6478的基础上陆续完善技术指标，制定各自的团体标准。这些企业标准和团体标准的主要目的是提高标准技术指标要求，满足汽车紧固件生产企业的使用。

但由于标准制定单位或学术团体的起点、技术水平和标准起草水平存在差异，导致行业内汽车冷锻钢标准的质量和技术指标要求不同，不利于汽车冷锻钢标准的质量和技术指标要求。汽车冷锻钢标准质量要求的标准化和统一。 ，也不利于用户使用和紧固件产品的标准化。

YB《汽车紧固件用冷锻钢盘条》冶金行业标准由全国钢材标准委员会盘条钢线材分技术委员会秘书处承担。该标准由江苏永钢集团有限公司、冶金工业信息标准研究院等单位起草制定，专门用于汽车紧固件的冷镦钢盘条。该标准提升了冷镦钢盘条的技术水平。

由于汽车用冷镦钢盘条成分、纯净度、冷镦及表面质量要求高，可以满足高强度汽车紧固件原材料的需求，规范国家紧固件产品。提高技术质量水平，利用紧固件产品出口，推进高强度汽车紧固件用钢国产化。

此外，以标准为引领，引领我国汽车用冷镦钢质量水平，目标是提高全国国产冷镦钢质量水平，减少高端汽车紧固件的进口。

03

线材生产工艺

汽车紧固件用冷镦钢盘条的基本生产工艺流程为：铁水预处理（KR）→转炉炼钢（BOF）→LF→RH/VD→大方坯连铸→开坯→磨削→探伤→磨削→轧制。

炼钢过程控制的重点是杂质、偏析、晶粒度、成分均匀性和一致性、氧、氮、氢含量等；轧制过程重点控制表面质量（避免划伤和裂纹）、脱碳层、尺寸精度、氧化皮、材料头尾修整量、金相组织（避免魏氏组织）和冷镦性能等。关键紧固件对抗氢致延迟断裂性能要求较高，因此要求合金具有适当的氢陷阱。

例如，目前常用的材料是SCM435钢。中国使用的材料大部分来自日本神户和日本新日铁。国内紧固件材料与发达国家相比存在较大差距。可见，为了保证原材料质量，RH/VD精炼和铸坯质量非常重要。控制是基本要求。

材料转变工艺为PASAIP，材料转变的控制重点包括毛坯尺寸的选择、球化工艺、脱碳、磷化膜及表面质量等。为了满足汽车紧固件冷镦的要求，除了合理的球化工艺，表面质量的控制非常关键。为此，材料的外观必须无划痕、碰伤、弯曲、氧化皮残留物和锈斑等缺陷。

04

标准修订内容

4.1 参考标准

《汽车紧固件用冷镦钢盘条》根据国内钢铁企业的发展、生产工艺的优化、工艺技术和装备的进步以及紧固件行业的需求，于GB/T 6478-2015中公布，参考符合国内外相关标准。制定本行业标准的基础是；

主要参考的国内外标准有：

4.2 牌号及化学成分

为了保证材料性能的稳定性并考虑冷镦和冷挤压的性能，各牌号的碳含量和杂质含量范围都被收紧。一般碳含量组区间调整为5，杂质P、S含量分别降低至0.020。 %。

各牌号的实际使用要求对Si、Mn等合金元素的含量略有收紧，部分牌号根据目前汽车紧固件行业的材料需求进行了增减。

为了便于区分汽车紧固件用冷镦钢盘条与现有标准牌号的区别，牌号命名遵循GB/T 6478中的方法，同时采用“汽”的汉语拼音首字母。 “被添加到成绩的第一个字母。用特定字母 Q 标识。

但13.9级和14.9级紧固件及相应钢材尚未成熟，现阶段很少使用，因此不包括在此类牌号中。由于非调质冷镦钢在新能源汽车方面具有相当大的优势，且目前研发进展相当顺利，因此将继续纳入标准。

根据现行冷镦钢国家标准GB/T 6478-2015，冷镦钢盘条分为5种类型：

调质线材钢类别新增7个牌号：增加QML38、QML40Mn、QML50，分别对应JIS 3507-2010的SWRCH38K、SWRCH41K、SWRCH50K；增加了QML15CrMo和QML42CrMo，分别对应JIS G 4053-2016的SCM415。 ,单片机440;

还增加了汽车紧固件用耐热钢三个钢种：QML41CrMoV、QML35CrMoV、QML21CrMoV；另请参阅 ASTM A29/A29M-16 中对 Si 的协商要求。对于冷变形率较大的钢材，可经供需双方协商将Si的质量分数控制在不大于0.10%。并删除较少使用的ML15Mn和ML25Mn。

含硼调质线材钢类别新增10个牌号：新增QML23B，对应ASTM A29-16中的10B23；增加了QML28B，对应ISO 4954:2018中的28B2；新增QML33B、QML38B、QML45B，分别对应10B33； 10B38； ASTM A29-16 中的 10B45；增加了QML20CrB，对应ASTM A29-16中的51B20。添加能提高淬透性和机械性能的牌号，要求添加一定量的Cr元素。

4.3 其他

4.3.1冷镦——根据ISO 4954-2018的技术要求，修改了钢材冷镦性能的要求。删除了普通级（1/2冷镦）的选项，增加了1/5冷镦的选项供用户选择。盘条若未经退火直接进行1/4、1/5冷镦，会产生塑性裂纹；应增加试样在1/4和1/5冷镦前可进行退火的要求。

4.3.2 脱碳层——参见ISO 4954-2018和EN10263.1-2017。修改了脱碳层要求：调质钢（含含硼钢）和非调质钢应按GB/T 224、7.3进行脱碳层检验。脱碳层深度应符合表2的规定。用户如有特殊需要，应在合同中注明。

表2 调质钢（含硼钢）和非调质钢脱碳层单位：mm

4.3.3 晶粒度——参照有关标准，非热处理钢、表面淬火钢、调质钢（包括含硼钢）的奥氏体晶粒度要求不大于6.0级。

4.3.4 非金属夹杂物---夹杂物的要求参照ISO 4954-2018和汽车紧固件行业的要求进行了修改。为了适应不同的需要，提出了两套夹杂物牌号要求，以方便不同牌号紧固件的需要，如下表3所示：

表3 非金属夹杂物牌号要求

4.3.5低倍组织——根据汽车紧固件行业要求，酸浸低倍组织中的一般气孔率、中心气孔率、中心（或锭型）偏析均应不大于2.5并修改为1.0级。

05

结论

在一定条件下，原材料的质量会影响紧固件生产工艺参数的选择，并直接影响高强度汽车紧固件的综合力学性能和使用安全性。在汽车安装过程中，汽车高强度紧固件的开发和应用仍面临来自供应商和加工制造的挑战。

选择正确的材料在正确的位置使用是满足汽车接头制造要求的最佳方式。由于高精度、高强度紧固件的需求不断增加，对高纯度、高性能、高品质冷镦钢的需求也更加迫切。通过标准的制定和实施，促进紧固件质量的提高和行业的发展。

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