冷鐓鋼成型用鋼，冷鐓是在室溫下采用一次或多次沖擊加載，廣泛用于生產(chǎn)螺釘，銷釘，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件的抗拉強(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。

　　介紹

　　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(diǎn)是在節(jié)約大量工時(shí)的同時(shí)，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。

　　我國馬鋼和湘鋼從20世紀(jì)80年代開始開發(fā)冷鐓鋼。據(jù)中國冶金報(bào)刊有關(guān)冷鐓鋼數(shù)據(jù)資料表明，冷鐓鋼市場2003年全國緊固件需求量達(dá)到300萬噸，2005年需求量預(yù)測將增至500萬噸，其中汽車用螺栓等中高檔冷鐓鋼絲緊固件超過100萬噸。目前，華南一帶的冷鐓鋼市場已經(jīng)飽和，華東地區(qū)尚有10~20萬噸的市場空間。一汽全年用鋼材約100萬噸，其中冷鐓鋼占7.7%。我國汽車工業(yè)用鋼材品種構(gòu)成中冷鐓鋼占7%~12%。

　　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)?用的鋼稱為冷鐓鋼，俗稱鉚螺鋼。

　　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(shí)表面開裂，要求鋼材表面質(zhì)量良好，同時(shí)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(yàn)。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(diǎn)是在節(jié)約大量工時(shí)的同時(shí)，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。

　　類型及特點(diǎn)

　　冷鐓鋼包括優(yōu)質(zhì)碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、雙相鋼、軸承鋼和不銹鋼。冷鐓鋼按其生產(chǎn)工藝路線又可分為非熱處理型、調(diào)質(zhì)型、非調(diào)質(zhì)則及表面硬化型，6.8級以下的緊固件多采用非熱處理型中碳和低碳冷鐓鋼制造，成品緊固件無需淬火回火處理。高強(qiáng)度緊固件用鋼通常為調(diào)質(zhì)型中碳鋼或中碳合金鋼，成品緊固件需進(jìn)行淬火回火處理，也可選用非調(diào)質(zhì)鋼、硼鋼、F-M雙相鋼或低碳馬氏體鋼 表面硬化型鋼為低碳鋼和低合金鋼(ML18A、M120Cr等)，主要用于制造自攻螺釘和緊固螺釘，成品螺釘需經(jīng)滲碳、滲氮等表面硬化處理。

　　冷鐓成形過程中，零件的變形量很大( 60%~85%)，且成形速度快，為避免產(chǎn)生裂紋等缺陷，要求冷鐓鋼應(yīng)具有良好的塑性及較高的表面質(zhì)量。冷鐓性能是冷鐓鋼的重要指標(biāo)，通常包括變形能力和變形抗力兩方面。收縮率大于500%。同時(shí)，為避免冷鐓開裂，等缺陷，表面脫碳小。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　一般要求冷鐓鋼的屈強(qiáng)比為0.5~0.65，斷面要求鋼材表面質(zhì)量好，無劃傷、結(jié)疤、微裂紋

　　冷鐓鋼對鋼材的質(zhì)量要求很高，因而普遍采用爐外精煉和具有電磁攪拌的連鑄工藝。其優(yōu)點(diǎn)是：鋼中的C、Si、Mn、Cr、Mo等主要元素可控制在較通常更窄的范圍內(nèi)，鋼材均勻性好，產(chǎn)品淬火回火后性能波動(dòng)范圍減小，這對于省略淬火回火處理的冷作強(qiáng)化非調(diào)質(zhì)鋼線材尤為重要;能減少P、S、O、N等雜質(zhì)含量并對其進(jìn)行控制，從而減少鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量(高潔凈化)，使其微細(xì)分散化，以提高鋼的冷鐓性和改善表面質(zhì)量。

　　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。

　　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(yàn)→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(diǎn)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。

　　化學(xué)成份要求

　　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(shí)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(shí)際中，冷鐓，冷擠用鋼的含碳量大于0.25%時(shí)，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(shí)，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饔谩Ｋ纬傻牧蚧i，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(shí)脫氧劑的殘余物。當(dāng)鋼中含硅量增加0.1%時(shí)，抗拉強(qiáng)度σb提高13.7Mpa。經(jīng)驗(yàn)表明，含硅量超過0.17%且含碳量較高時(shí)，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(shí)，使鋼急劇形成非金屬夾雜物。高硅鋼即使退火，也不會(huì)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(shí)會(huì)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(huì)惡化冷塑性變形能力，在拉拔時(shí)會(huì)使線材斷裂，冷鐓時(shí)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。

　　工藝特點(diǎn)

　　冷鐓鋼連鑄工藝主要包括以下幾點(diǎn)：

　　(1)鋼水可澆性差，容易產(chǎn)生水口結(jié)瘤，因此，嚴(yán)格控制鋼水潔凈度，降低鋼中AI2O3，夾雜和鋼中硫含量，同時(shí)嚴(yán)格控制鋼中酸溶鋁在0.02%~0.04%，鈣鋁比大于0.09。

　　(2)中間包烘烤溫度大于1100℃。中間包開澆第一爐提前在中間包加入部分堿土金屬合金對AI2O3，夾雜進(jìn)行變性;采用中間包充氬及時(shí)加入中間包覆蓋劑。

　　(3)澆鑄過程全程保護(hù)澆鑄。

　　(4)中間包采用陶瓷過濾器或管道陶瓷送氣管去除非金屬夾雜物。

　　(5)采用液面自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定鋼水在結(jié)晶器液面高度實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)澆鑄。

　　(6)采用結(jié)晶器電磁攪拌，提高鑄坯的表面質(zhì)量，減少內(nèi)部裂紋和中心缺陷。

　　結(jié)束語

　　我國冷鐓鋼的開發(fā)生產(chǎn)已取得了初步成果，但質(zhì)量還有待進(jìn)一步提高。了解和掌握國內(nèi)外冷鐓鋼的生產(chǎn)技術(shù)水平，在重鋼公司現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備條件下，借鑒其它鋼廠的成功經(jīng)驗(yàn)，在生產(chǎn)過程中堅(jiān)持優(yōu)化冷鐓鋼全部工序的工藝技術(shù)規(guī)程，進(jìn)行鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、鋼包精煉、連鑄機(jī)連鑄、加強(qiáng)坯料加熱、中間軋制、吐絲溫度控制，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，可以生產(chǎn)出市場要求性能的冷鐓鋼。