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冷镦钢

分类:
物资常识
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来源:
发布时间:
2017/07/29 21:20
  力学性能要求
  1. 屈服强度σs及变形抗力尺可能的小,这样可使单位变形力相应减小,以延长模具寿命。
  2. 钢材的冷变形性能要好,即材料应有较好的塑性,较低的硬度,能在较大的变形程度下不致引起产品开裂。
  3. 钢材的加工硬化敏感性可能的低,这样不致使冷镦变形过程中的变形力太大。
  二、化学成份要求
  1. 碳(C) 碳是影响钢材冷塑性变形的最主要元素。含碳量越高,钢的强度越高,而塑性越低。实践证明,含碳量每提高0.1%,其屈服强度σs约提高27.4Mpa;抗拉强度σb提高58.8~78.4Mpa;而伸长率δ则降低4.3%,断面收缩率ψ降低7.3%。由此可见,钢中含碳量对于钢材的冷塑性变形性能的影响是很大的。在生产实际中,冷镦,冷挤用钢的含碳量大于0.25%时,要求钢材在拉拔前要进行球化退火。对于变形程度为65%~80%的冷镦件,不经过中间退火而进行三次镦锻变形时,其含碳量不应超过0.4%。
  2. 锰(Mn) 锰在钢的冶炼中与氧化铁作用(Mn+FeO→MnO+Fe),主要是为钢脱氧而加入。锰在钢中硫化铁作用(Mn+FeS→MnS+Fe),能减少硫对钢的有害作用。所形成的硫化锰,可改善钢的切削性能。锰使钢的抗拉强度σb和屈服强度σs有所提高,塑性有所降低,对于钢的冷塑性变形是不利的。但是锰对变形力的影响仅为碳的1/4左右。所以,除特殊要求外,碳钢的含锰量,不宜超过0.9%。
  3. 硅(Si) 硅是钢在冶炼时脱氧剂的残余物。当钢中含硅量增加0.1%时,抗拉强度σb提高13.7Mpa。经验表明,含硅量超过0.17%且含碳量较高时,对钢材的塑性降低有很大的影响。在钢中适当增加硅的含量,对钢材的综合力学性能,特别是弹性极限有利,还可增加钢的耐蚀性。但是钢中含硅量超过0.15%时,使钢急剧形成非金属夹杂物。高硅钢即使退火,也不会软化,降低钢的冷塑性变形性能。因此,除了产品有高强度性能要求外,冷镦钢总是尽量要求减少硅的含量。
  4. 硫(S) 硫是有害杂质。钢中的硫在冷镦时会使金属的结晶颗粒彼此分离引起裂纹,硫的存在还促使钢产生热脆和生锈,因此,含硫量应小于0.055%。优质钢应小于0.04%,由于硫、磷和锰的化合物能改善切削性能、冷镦螺母用钢的含硫量可放宽到0.08~0.12%,以有利于攻螺纹。但一般没有专为螺母顺利攻螺纹而冶炼的高硫钢材供应。
  5. 磷(P) 磷的固容强化及加工硬化作用极强,在钢中偏析严重,增加了钢的冷脆性,使钢容易受酸的侵蚀,钢中的磷还会恶化冷塑性变形能力,在拉拔时会使线材断裂,冷镦时使产品开裂,钢中的磷含量应控制在0.045%以下。
  6. 其它合金元素 碳钢中其它合金元素,如铬(Cr),钼(Mo),镍(Ni),等,都作为杂质存在,对钢的影响远不及碳那样大,含量也极其微小。
  用途
  用冷镦加工方法制造紧固件、连接件(如螺栓、螺母、螺钉、铆钉等)用的钢称为冷镦钢,俗称铆螺钢。
  通常使用的有调质型合金钢、低温回火型合金结构钢、低碳低合金高强度钢、铁素体-马氏体双相钢等。
  冷镦是在常温下利用金属塑性成形的。采用冷镦工艺制造紧固件,不但效率高、质量好,而且用料省、成本低。但是冷镦工艺对原材料的质量要求较高。
  冷镦性能是冷镦钢的重要性能之一。冷镦钢应具备的主要性能是,具有良好的冷成形性;对于冷镦钢变形要具有尽可能小的阻力和可能高的变形能力。为此,一般要求冷镦钢的屈强比为0.5~0.65,断面收缩率大于50%。此外,为避免在冷镦时表面开裂,要求钢材表面质量良好,同时钢材的表面脱碳要尽可能小。
  标准规定钢材应进行冷顶试验。要求试样冷顶锻后冷顶锻前高度之比为高级;1/4;较高及;1/3;普通级;1/2。一般标准规定为1/2。
  冷镦钢因冷成型性能良好,在机械加工行业用冷拔代替热轧材冷切削机加工,这种工艺的优点是在节约大量工时的同时,金属消耗可以降低10%~30%,而且产品尺寸精度高,表面光洁度好,生产率高,是近年来兴起的较先进的机加工工艺。
  详细资料
  冷镦钢盘条一般为低、中碳优质碳素结构钢和优质合金结构钢,用来冷镦成型制造各种机械标准件和紧固件。因冷镦工艺要求该钢具有高的洁净度,控制钢中的Si、Al的含量,采用控制轧制和控制冷却工艺,避免出现马氏体、贝氏体和魏氏体组织,使钢材具有细晶和碳化物球化组织,以提高钢材的塑性和冷顶锻性能。介绍了国内外冷镦钢的开发和生产情况,化学成分对冷镦性能的影响,冷镦钢的生产工艺特长。
  冷镦钢盘条的钢种一般为低、中碳优质碳素结构钢和合金结构钢。冷镦钢产品主要用于汽车、造船、设备制造、电子、家电、自行车、工具、轻钢结构、建筑等行业。
  冷镦钢因冷成型性能良好,在机械加工行业用冷拔代替热轧材冷切削机加工,这种工艺的优点是在节约大量工时的同时,金属消耗可以降低10%~30%,而且产品尺寸精度高,表面光洁度好,生产率高,是近年来兴起的较先进的机加工工艺。
  我国马钢和湘钢从20世纪80年代开始开发冷镦钢。据中国冶金报刊有关冷镦钢数据资料表明,冷镦钢市场2003年全国紧固件需求量达到300万吨,2005年需求量预测将增至500万吨,其中汽车用螺栓等中高档冷镦钢丝紧固件超过100万吨。目前,华南一带的冷镦钢市场已经饱和,华东地区尚有10~20万吨的市场空间。一汽全年用钢材约100万吨,其中冷镦钢占7.7%。我国汽车工业用钢材品种构成中冷镦钢占7%~12%。
  1 冷镦钢的生产发展概况
  1.1国内冷镦钢的开发和生产
  近几年来,我国开发的冷镦钢品牌在增加,产量在增长,质量在改进。如马钢:SWRCH18A、1018、ZL10A、ZL15A、ZL18A;湘钢:XSWRCH10K 、SWRCH35K、SWRCH6A、22A、ML40Cr、ML35CrMo;宝钢:SWRCH35K;天钢:SWRCH18A、SWRCH22A;莱钢:ML35;石钢;ML35、ML40、ML45、 45#;杭钢:ML35、ML40、CH35ACR;包钢:ML35、ML42CrMo、SWRM12;太钢:ML07A、ML20MnTiB、CH1T;首钢:ML35、ML15;江阴兴澄:ML35;江苏沙钢:SWRCH35K、15MnCrNiCu;大连金牛股份:ML35、ML15MnVB、ML20MnVB、ML20MnTiB、ML35CrMo、ML40Cr、ML35Mn、ML20Cr等品种。显然,冷镦钢的开发生产已经形成了一定的批量和规模。
  1.2国外冷镦钢的生产
  日本爱知制钢公司近年开发了AUS系冷锻用不锈钢。公司开发的AUS系列产品,按产品使用的方法不同而分别将其分为奥氏体(A)、铁素体(F)、马氏体(M)及沉淀硬化系列。
  冷锻用线材的典型用途是制作螺栓,其强度范围大,从抗拉强度400MPa到1200MPa以上,且形状多。俄罗斯生产的紧固件品种和种类接近世界水平。制造了约10%强度级别8.8以上高强度紧固件。
  进口钢丝与国内35#中碳钢相近,但它的金相组织非常细小均匀,白色小粒状的先共析铁素体非常均匀地弥散分布在基体上,没有网状组织存在。晶粒大小仅为1~2μm,为国产中碳钢丝的1/10左右。并且具有良好的强塑性,在拉拔过程中显示出优良的拉拔性能,断丝率较低。研究认为,进口钢丝可能在热处理时并没有完全奥氏体化,而仅仅加热到奥氏体和铁素体的两相区进行保温后再冷却至室温,进口钢丝的奥氏体化温度低,保温时间短,从而热处理后的组织细小,渗碳体与正常奥氏体化处理的渗碳体相比,尺寸更小,厚度更薄,分布更加均匀,呈现出进口钢丝特殊的“两相组织”。基本上为完全珠光体组织,仅有少量小块状(尺寸约5μm)先共析铁素体。
  2 冷镦钢的生产工艺
  2.1冷镦钢的主要成分
  钢中碳含量一般按中下限控制为宜。钢中硅含量超过0.10%,随硅含量增加,钢的抗拉强度、硬度有所提高,但延伸率低,断面收缩率下降更显著,不利于冷变形。钢中锰含量适中,可改善钢中硫的存在形态和分布,有利于提高钢的冷成型性。
  主要冷镦钢的牌号和成分见表1。
  表1 各种冷镦钢的化学成分/%
  生产厂 牌号 C Si Mn P S Als
  马钢 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
  湘钢 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 -
  宝钢 SWRCH35K 0.32~0.38 0.10`0.35 0.60~0.90 ≤0.030 ≤0.035 -
  天钢 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

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