冷鐓鋼

冷鐓鋼成型用鋼，冷鐓是在室溫下采用一次或多次沖擊，廣泛用于生產(chǎn)螺釘，削釘，螺母等標(biāo)準(zhǔn)件。冷鐓工藝可節(jié)省原料，降成本，而且通過冷作硬化提高工作的抗拉強(qiáng)度，改善性能，冷鐓用鋼必須其有良好的冷頂鍛性能，鋼中S和P等雜質(zhì)含量減少，對鋼材的表面質(zhì)量要求嚴(yán)格，經(jīng)常采用優(yōu)質(zhì)碳鋼，若鋼的含碳鋼大于0.25%,應(yīng)進(jìn)行球化退火熱處理，以改善鋼的冷鐓性能。

冷鐓鋼盤條一般為低、中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，用來冷鐓成型制造各種機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件和緊固件。因冷鐓工藝要求該鋼具有高的潔凈度，控制鋼中的Si、Al的含量，采用控制軋制和控制冷卻工藝，避免出現(xiàn)馬氏體、貝氏體和魏氏體組織，使鋼材具有細(xì)晶和碳化物球化組織，以提高鋼材的塑性和冷頂鍛性能。介紹了國內(nèi)外冷鐓鋼的開發(fā)和生產(chǎn)情況，化學(xué)成分對冷鐓性能的影響，冷鐓鋼的生產(chǎn)工藝特長。

冷鐓鋼盤條的鋼種一般為低、中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。冷鐓鋼產(chǎn)品主要用于汽車、造船、設(shè)備制造、電子、家電、自行車、工具、輕鋼結(jié)構(gòu)、建筑等行業(yè)。

冷鐓鋼因冷成型性能良好，在機(jī)械加工行業(yè)用冷拔代替熱軋材冷切削機(jī)加工，這種工藝的優(yōu)點是在節(jié)約大量工時的同時，金屬消耗可以降低10%~30%，而且產(chǎn)品尺寸精度高，表面光潔度好，生產(chǎn)率高，是近年來興起的較先進(jìn)的機(jī)加工工藝。

用途

用冷鐓加工方法制造緊固件、連接件 (如螺栓、螺母、螺釘、鉚釘?shù)?span>)用的

冷鐓鋼

鋼稱為冷鐓鋼，俗稱鉚螺釘。

通常使用的有調(diào)質(zhì)型合金鋼、低溫回火型合金結(jié)構(gòu)鋼、低碳低合金高強(qiáng)度鋼、鐵素體-馬氏體雙相鋼等。

冷鐓是在常溫下利用金屬塑性成形的。采用冷鐓工藝制造緊固件，不但效率高、質(zhì)量好，而且用料省、成本低。但是冷鐓工藝對原材料的質(zhì)量要求較高。

冷鐓性能是冷鐓鋼的重要性能之一。冷鐓鋼應(yīng)具備的主要性能是，具有良好的冷成形性；對于冷鐓鋼變形要具有盡可能小的阻力和可能高的變形能力。為此，一般要求冷鐓鋼的屈強(qiáng)比為0.5~0.65，斷面收縮率大于50%。此外，為避免在冷鐓時表面開裂，要求鋼材表面質(zhì)量良好，同時鋼材的表面脫碳要盡可能小。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鋼材應(yīng)進(jìn)行冷頂試驗。要求試樣冷頂鍛后冷頂鍛前高度之比為高級；1/4；較高級；1/3；普通級；1/2。一般標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為1/2。

冷鐓鋼因冷成型性能良好，在機(jī)械加工行業(yè)用冷拔代替熱軋材冷切削機(jī)加工，這種工藝的優(yōu)點是在節(jié)約大量工時的同時，金屬消耗可以降低10%~30%，而且產(chǎn)品尺寸精度高，表面光潔度好，生產(chǎn)率高，是近年來興起的較先進(jìn)的機(jī)加工工藝。

國內(nèi)生產(chǎn)

近幾年來，我國開發(fā)的冷鐓鋼品牌在增加，產(chǎn)量在增長，質(zhì)量在改進(jìn)。如馬鋼：SWRCH18A、1018、ZL10A、ZL15A、ZL18A；湘鋼：XSWRCH10K 、SWRCH35K、SWRCH6A、22A、ML40Cr、ML35CrMo；寶鋼：SWRCH35K；天鋼：SWRCH18A、SWRCH22A；萊鋼：ML35；石鋼；ML35、ML40、ML45、 45#；杭鋼：ML35、ML40、CH35ACR；包鋼：ML35、ML42CrMo、SWRM12；太鋼：ML07A、ML20MnTiB、CH1T；首鋼：ML35、ML15；江陰興澄：ML35；江蘇沙鋼：SWRCH35K、15MnCrNiCu；大連金牛股份：ML35、ML15MnVB、ML20MnVB、ML20MnTiB、ML35CrMo、ML40Cr、ML35Mn、ML20Cr等品種。顯然，冷鐓鋼的開發(fā)生產(chǎn)已經(jīng)形成了一定的批量和規(guī)模。

國外生產(chǎn)

日本愛知制鋼公司近年開發(fā)了AUS系冷鍛用不銹鋼。公司開發(fā)的AUS系列產(chǎn)品，按產(chǎn)品使用的方法不同而分別將其分為奧氏體（A）、鐵素體（F）、 馬氏體（M）及沉淀硬化系列。

冷鍛用線材的典型用途是制作螺栓，其強(qiáng)度范圍大，

冷鐓鋼

從抗拉強(qiáng)度400MPa到1200MPa以上，且形狀多。俄羅斯生產(chǎn)的緊固件品種和種類接近世界水平。制造了約10%強(qiáng)度級別8.8以上高強(qiáng)度緊固件。

生產(chǎn)工藝

主要成分

鋼中碳含量一般按中下限控制為宜。鋼中硅含量超過0.10%，隨硅含量增加，鋼的抗拉強(qiáng)度、硬度有所提高，但延伸率低，斷面收縮率下降更顯著，不利于冷變形。鋼中錳含量適中，可改善鋼中硫的存在形態(tài)和分布，有利于提高鋼的冷成型性。

主要冷鐓鋼的牌號和成分見表1。

表1 各種冷鐓鋼的化學(xué)成分/%

生產(chǎn)廠 牌號 C Si Mn P S Als

馬鋼SWRCH18A 0.15~1.20 ≤0.10 0.09~0.60 ≤0.030 ≤0.035 ≥0.02

1018 0.15~1.20 ≤0.10 0.09~0.60 ≤0.040 ≤0.050 -

ZL10A 0.70~0.12 ≤0.10 0.30~0.60 ≤0.035 ≤0.035 ≥0.02

ZL18A 0.15~0.20 ≤0.10 0.09~0.60 ≤0.035 ≤0.035 0.015~0.060

湘鋼XSWRCH10K 0.06~0.12 0.05~0.20 0.25~0.05 ≤0.030 ≤0.030 -

SWRCH35KC 0.32~0.37 0.12~0.20 0.45~0.60 ≤0.030 ≤0.035 -

寶鋼SWRCH35K 0.32~0.38 0.10`0.35 0.60~0.90 ≤0.030 ≤0.035 -

天鋼SWRCH18A、SWRCH22A 0.15~0.20

0.18~0.23 ≤0.10

≤0.10 0.60~0.90

0.70~0.10 ≤0.030

≤0.030 ≤0.035

≤0.035 ≥0.02

≥0.02

包鋼ML35

ML42CrMo 0.32~0.40

0.38~0.45 ≤0.20

≤0.30 0.30~0.60

0.50~0.80 ≤0.035

≤0.035

Cr0.90~1.20 ≤0.035

≤0.035

Mo0.15~0.25 -

0.02~0.05

Ni≤0.20

萊鋼ML35 0.32~0.40 ≤0.20 0.30~0.60 ≤0.035 ≤0.035 Cr、Ni、Cu≤0.20

石鋼ML35、

ML40、

ML45 0.32~0.40

0.37~0.45

0.42~0.50 ≤0.20

≤0.20

≤0.20 0.30~0.60

0.30~0.60

0.30~0.60 ≤0.035

≤0.035

≤0.035 ≤0.035

≤0.035

≤0.035 Cr、Ni、Cu≤0.25

Cr、Ni、Cu≤0.25

Cr、Ni、Cu≤0.25

杭鋼CH35ACR 0.35~0.39 ≤0.10 0.09~0.60 ≤0.030 ≤0.030 Cr0.20~0

太鋼ML07A ≤0.0.9 ≤0.10 0.30~0.60 ≤0.035 ≤0.035 -

ML20MnTiB 0.17~0.24 ≤0.30 1.30~1.60 ≤0.035 ≤0.035 B0.0005~0.003

Ti0.04~0.10

生產(chǎn)流程

冷鐓鋼生產(chǎn)的工藝流程：鐵水→轉(zhuǎn)爐→精煉爐→連鑄（模鑄）→鑄坯檢查→初軋開坯、連軋→鋼坯修磨→高線熱軋盤條→成品檢驗→入庫。

冶煉冷鐓鋼的關(guān)鍵是要提高鋼水的純凈度，降低鋼水的非金屬夾雜物的污染度。鋼水終點碳含量穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi)是降低鋼水氧化程度和減少鋼水非金屬夾雜污染的主要措施。

力學(xué)要求

1． 屈服強(qiáng)度σs及變形抗力尺可能的小，這樣可使單位變形力相應(yīng)減小，以延長模具壽命。

2．鋼材的冷變形性能要好，即材料應(yīng)有較好的塑性，較低的硬度，能在較大的變形程度下不致引起產(chǎn)品開裂。

3． 鋼材的加工硬化敏感性盡可能的低，這樣不致使冷鐓變形過程中的變形力太大。

二、化學(xué)成份要求

冷鐓鋼

1． 碳（C） 碳是影響鋼材冷塑性變形的最主要元素。含碳量越高，鋼的強(qiáng)度越高，而塑性越低。實踐證明，含碳量每提高0.1%，其屈服強(qiáng)度σs約提高27.4Mpa；抗拉強(qiáng)度σb提高58.8~78.4Mpa；而伸長率δ則降低4.3%，斷面收縮率ψ降低7.3%。由此可見，鋼中含碳量對于鋼材的冷塑性變形性能的影響是很大的。在生產(chǎn)實際中，冷鐓，冷擠用鋼的含碳量大于0.25%時，要求鋼材在拉拔前要進(jìn)行球化退火。對于變形程度為65%~80%的冷鐓件，不經(jīng)過中間退火而進(jìn)行三次鐓鍛變形時，其含碳量不應(yīng)超過0.4%。

2． 錳（Mn） 錳在鋼的冶煉中與氧化鐵作用（Mn+FeO→MnO+Fe）,主要是為鋼脫氧而加入。錳在鋼中硫化鐵作用（Mn+FeS→MnS+Fe）,能減少硫?qū)︿摰挠泻ψ饔?。所形成的硫化錳，可改善鋼的切削性能。錳使鋼的抗拉強(qiáng)度σb和屈服強(qiáng)度σs有所提高，塑性有所降低，對于鋼的冷塑性變形是不利的。但是錳對變形力的影響僅為碳的1/4左右。所以，除特殊要求外，碳鋼的含錳量，不宜超過0.9%。

3． 硅（Si） 硅是鋼在冶煉時脫氧劑的殘余物。當(dāng)鋼中含硅量增加0.1%時，抗拉強(qiáng)度σb提高13.7Mpa。經(jīng)驗表明，含硅量超過0.17%且含碳量較高時，對鋼材的塑性降低有很大的影響。在鋼中適當(dāng)增加硅的含量，對鋼材的綜合力學(xué)性能，特別是彈性極限有利，還可增加鋼的耐蝕性。但是鋼中含硅量超過0.15%時，使鋼急劇形成非金屬夾雜物。高硅鋼即使退火，也不會軟化，降低鋼的冷塑性變形性能。因此，除了產(chǎn)品有高強(qiáng)度性能要求外，冷鐓鋼總是盡量要求減少硅的含量。

4． 硫（S） 硫是有害雜質(zhì)。鋼中的硫在冷鐓時會使金屬的結(jié)晶顆粒彼此分離引起裂紋，硫的存在還促使鋼產(chǎn)生熱脆和生銹，因此，含硫量應(yīng)小于0.055%。優(yōu)質(zhì)鋼應(yīng)小于0.04%，由于硫、磷和錳的化合物能改善切削性能、冷鐓螺母用鋼的含硫量可放寬到0.08~0.12%，以有利于攻螺紋。但一般沒有專為螺母順利攻螺紋而冶煉的高硫鋼材供應(yīng)。

5． 磷（P） 磷的固容強(qiáng)化及加工硬化作用極強(qiáng)，在鋼中偏析嚴(yán)重，增加了鋼的冷脆性，使鋼容易受酸的侵蝕，鋼中的磷還會惡化冷塑性變形能力，在拉拔時會使線材斷裂，冷鐓時使產(chǎn)品開裂，鋼中的磷含量應(yīng)控制在0.045%以下。

6． 其它合金元素碳鋼中其它合金元素，如鉻（Cr），鉬（Mo），鎳（Ni），等，都作為雜質(zhì)存在，對鋼的影響遠(yuǎn)不及碳那樣大，含量也極其微小