GBT5953《冷镦钢丝》修订说明
GB/T5953《冷镦钢丝》修订说明
1、任务来源
根据全国钢标准化技术委员会的钢标委[2008]01号文《关于下达全国钢标委2008年第一批国家标准制修订项目计划的通知》要求，由东北特殊钢集团有限责任公司、南京宝日制品有限公司和冶金工业信息标准研究院负责修订GB/T5953-XXXX《热处理型冷镦钢丝》，计划编号20074204-T-605，项目计划2008年完成。
2、主要编制过程
2008年1月成立起草小组， 2008年3月完成征求意见稿，并向国内主要冷镦钢丝生产厂和用户发函征求意见，先后收到等个单位的回函，我们对意见进行了汇总处理。2008年月提出标准讨论稿。
3.编制原则
冷镦钢丝主要用于制造紧固件，近年来，我国紧固件生产飞速发展，冷镦钢丝的产量已随之飞速增长。但原冷镦钢丝标准GB/T5953-1999，无论是牌号、品种和质量都无法满足紧固件行业的使用要求，也无法满足钢丝生产企业的要求，本次修订标准的基本原则是最大限度地满足国内冷镦钢丝的生产和使用要求。国内冷镦钢丝的生产和使用特点集中起来有以下几点：
①我国紧固件产量已稳居世界第一位，其中近1/3为出口产品，出口地既包括欧美等发达国家，也包括中东和东南亚等发展中国家，采用标准种类多，牌号和性能要求差别大。
②紧固件在国内主要是满足制造业需要，汽车工业是最大用户。我国汽车工业是“八国联军”进中国，日、德、美、法、英、意、瑞、韩各占一席之地，不同车型的紧固件基本是依据本国标准生产，所以中国标准件市场几乎是世界市场的缩影。
③根据初步调查结果估算，2007年全国紧固件年用钢量近700万吨，主要规格集中在Φ
3.0～40mm范围内。冷镦钢线用盘条几乎全部用先进的连轧机生产，碳素冷镦钢生产厂家有沙钢、邢钢、马钢、湘钢、宝钢、南钢、安钢和包钢等10余家；合金冷镦钢生产厂家较少，有东北特钢、宝钢（上五）、太钢等几家，总的说来，生产冷镦钢的冶金炉和热轧机的水平是比较好的，工艺流程是先进的，基本能滿足冷镦钢的生产要求。
④目前，国内生产冷镦钢盘条主要参照标准有： JIS G3507 、JIS G3508、JIS G4104、JIS G4105、ASTM A29、ASTM A510M、DIN1654、NF35-556、NF35-557、EN119、和ISO4954；冷镦钢丝主要参照标准有： JIS G3539 、JIS G3545、ASTM A510M和ISO4954。其中欧州、德、法、意、瑞等国选用冷镦钢牌号和成分相近，韩国选用冷镦钢牌号和成分与日本相近，国内冷镦钢实际使用标准有ISO4954、ASTM A29、ASTM A510M和JIS G系列标准。
⑤新中国的冷镦钢丝标准体系是参照前苏联标准建立起来的，直到现在飞机、拖拉机、载重汽车和重型机械制造业用紧固件仍然保留原有风格，GB/T5953中牌号和力学性能指标是这方面的典型，俄国现行冷镦钢标准为ГОСТ10702无疑也应是一个重要参考标准。
从上面的分析可以看出：本次修订无论照搬哪个标准均无法满足国内生产和使用要求，作为紧固件第一生产大国，应该有一套科学，完整的冷镦钢标准体系，因此确定，从实际开发，根掘冷镦钢生产和使用特性，参照ISO4954、JIS G、ГОСТ标准，在GB/T5953-1999基础上，规范我国冷镦钢丝标准体系，新标准按GB/T1.1-2000规定的格式编写。
4．主要技术内容修改说明
4.1 标准名称
按照ISO标准和国际惯例，冷镦钢分为4种类型：非热处理型、表面硬化型、调质型（包含硼）和非调质型。非热处理型冷镦钢丝主要用于制造5.8级以下螺栓和螺柱，冷镦成形后的制品不再进行热处理，钢丝通常选用转炉炼的低碳钢制造，多以冷拉状态交货，其实际用量占冷镦钢丝总用量的半数以上，本次修订标准时单独制定新国际。根据生产和使用特点，其余3类冷镦钢丝合订一个标准，按照国际惯例标准名称可以叫“冷镦钢丝”，不能叫“热处理型冷镦钢丝”。
4.2 范围
范围中增加了“螺钉和螺柱”用一词，更贴切实际。
4.3 分类与代号
4.3.1本标准增加了按紧固件热处理状态分类一项，参照ISO 4954:1993的分类方法分为：
表面硬化型：紧固件冷镦成形后需经表面渗碳(渗氮)处理，然后再进行淬火+低温回火处理。
调质型(包括含硼钢)：紧固件冷镦成形后，先正火然后再经淬火+高温回火处理，或直接进行淬火+高温回火处理。
非调质型冷镦钢（含Ti、Al、V、Nb的微合金化钢）虽有生产和使用，但目前用量有限，技术数据不多，木次修订暂不列入。
4.3.2
本标准增加了用“铆螺”汉语拼音的第一个字母“ML”表示冷镦和冷挤压用钢。
4.3.3本标准将原标准交货状态分类修改为：按加工工艺，可将冷镦钢丝交货状态分为：
冷拉+球化退火+轻拉状态（spheroidizing+light drawing）——SLD；
冷拉+球化退火状态（spheroidizing+annealing）——SA。
本次修订将退火修改为球化退火，冷拉修改为轻拉。经查GB/T15575-1995《钢产品标记代号》中球化退火代号G英文词不准确（GB/T7232-1999中规定：G是石墨化退火的代号，球化退火代号为：SP），且没有轻拉的代号，所以本标准按照该标准代号编定原则确定了对应代号。
4.4尺寸、外形、重量及允许偏差
4.4.1本次修订增加磨光钢丝的尺寸精度要求，规定应符合10级精度。
4.4.2本次修订加严了平直度要求，由原标准的不大于4mm/m修改为2mm/m，从而可以更好地满足使用要求。
4.4.3目前碳素钢丝大盘重盘条的日趋普及，钢丝的盘重也应该增加，但考虑到合金钢丝的订货批量仍较小，盘重并没有大幅度提高，本次修订只对原标准盘重作适当调整，见表1，同时规定：“经供需双方商定，并在合同中注明，可提供盘重为100kg、200kg、300kg、500kg 的钢丝，盘重允许偏差为±15％。”
4.5 牌号及化学成分
4.5.1牌号
根据目前市场实际使用牌号，对原标准的牌号进行调整。原标准18个牌号，本标准删除其中的ML20CrMoA。并依据ISO和JIS标准，增加了19个牌号：ML15Mn 、ML16CrMn、ML15Cr、ML20Cr 、ML18CrMo、ML20CrNiMo、ML35Mn 、ML42Mn、ML40Cr、ML20B、ML28B、ML35B、 ML20MnB、ML30MnB、ML35MnB、ML40MnB、ML15MnVB、ML20MnTiB、ML20MnVB，本标准共列入36个牌号，牌号调整依据见表2。
4.5.2化学成分
86年前我国冷镦钢标准基本沿用前苏联体系的化学成分规范，2001年修订GB/T6478时基本选用了ISO化学成分，出现了一个牌号的冷镦钢在GB/T6478-2001和GB/T5953-1999中
有两个不同的化学成分（见表2），造成混乱。更重要的是市场使用的碳素冷镦钢主要由宝钢、沙钢、马钢、邢钢、湘钢和太钢等厂提供的，这些企业标准基本是参照日本标准制定，化学成分规范与GB/T6478-2001有较大出入。表2列出国际标准ISO，美国ASTM、日本JITS、俄国ГОСТ和我国GB/T冷镦钢化学成分。从表2中可以看出，各国冷镦钢的C的规格范围相近，Si、Mn、P、S的规格范围不尽相同，但一个国家的各类型钢的规格范围是一致的。因此本次修订对冷镦钢丝化学成分规范如下：
①碳：参照ISO4954:1993，表面硬化型钢的碳质量分数范围一律调整为0.06；除少数特定牌号外，调质型碳质量分数范围一律调整为0.07。ML45按ISO4954规定范围为0.08；ML38A 和ML40CrNiMo保留原0.08的范围；ML16CrSiNi是极易贫碳的钢，为保证制品淬硬性能，参照ГОСТ10702将上限调高0.01。
②硅：一般认为Si能提高钢的弹性极限，但影响冷加工性能，主张控制冷镦钢硅含量。转炉钢如选用Al脱氧，很容易将Si控制在0.10%以下；电炉钢一般用碱性炉衬和造碱性炉渣，无法大量用铝脱氧，主要用硅铁脱氧，很难将Si控制在0.15%以下。从表2可以看出：不同标准中Si规范差别很大，ISO对硅的控制相对宽松≤0.40%；ASTM对碳素钢中硅没有要求，合金钢中硅一般控制在0.15～0.35%范围内；JIS和宝钢等企标中硅一般控制在0.10～0.35%或0.15～0.35%（合金钢）范围内；GB/T中冷镦钢对Si要求最严，而且相当混乱。本次修订对Si的质量分数进行规范，除ML15Cr、ML20Cr、ML18CrMo、ML15MnVB和ML20MnVB五个牌号保留原0.10～0.30%范围外，其他牌号一律采用0.15～0.35%的规格范围，这样做既符合生产实际，又留有在规定范围内提更高要求的余地。
③锰：Mn铁是炼钢中常用的脱氧剂，钢中的Mn可以提高钢的淬透性和抗拉强度，但同时也提冷加工硬化速率，对钢中常存元素锰不同标准有不同的规格范围，本次修订参照ISO4954和JIS标准对Mn的质量分数规范如下：碳素冷镦钢Mn的规格范围为0.30～0.60%，合金冷镦钢Mn的规格范围为0.50～0.80%；硼钢适当提高Mn含量有利于抑制氧含量，提高硼在钢中的溶解度，所以规定硼钢中Mn的规格范围为0.60～0.90%。以锰为合金元素的钢基本保留原有规格范围。
④磷：一般认为P提高钢的冷脆性，是有害残存元素。无论是电炉炼钢还是转炉炼钢，脱磷都必然大幅度地增加能耗，合理控制磷含量是衡量标准水平的重要标志。就冷镦钢丝而言，其使用规格比较大（一般Φ≥3.0mm），全部为中低碳钢，冷拉减面率远低于弹簧钢和胎圈钢丝等高碳钢丝，只要不是用于制造在超低温条件下使用的紧固件，将其含量控制在≤0.040%或≤0.035%就足以满足使用要求了，所从美国ASTMA29规定：碳素冷镦钢丝的P≤0.040%，合金冷镦钢丝的P≤0.035%；ISO4954规定冷镦钢丝的P≤0.040%；JIS G3507和JIS G3507规定冷镦钢丝的P≤0.030%。考虑到日本产冷镦钢丝绝大部分用于制造汽车工业用紧固件，而我国产冷镦钢丝绝大部分用于制造出口用普通强度（6.8级以下）的螺栓，因此将残存元素P的规格范围规定如下：碳素冷镦钢丝的P≤0.035%，合金冷镦钢丝的P≤0.030%，对于个别特种用途的牌号仍保留其原有规格范围。
⑤硫：S提高钢的热脆性，对冷加工性能基本无不利影响。所以ASTMA29（分别碳素钢≤0.050%和合金钢≤0.040%）和ISO4954（≤0.035%）对硫的限制更加宽松，JIS规定S≤0.035%（碳素钢）和≤0.030%（合金钢）。电炉炼钢脱硫不是件难事，转炉炼钢脱硫虽比电炉消耗大，也是比较容易做到的，所以本次修订统一规定碳素冷镦钢丝的S≤0.035%，合金冷镦钢丝的S ≤0.030%。
⑥碳素冷镦钢丝制作的紧固件，尤其是表面硬化型低碳碳钢紧固件，淬火时全部采用水淬，如果钢残留Cr、Ni、Cu含量偏高，提高了钢的淬透性，极易造成淬火开裂，因此本准对碳素冷镦钢丝的残留Cr、Ni、Cu含量作明确的限制，规定碳素冷镦钢丝中残余Cr、Ni的质量分数不应大于0.25%，残余Cu质量分数不应大于0.30%。如果碳素钢紧固件选用油淬火，则残余Cr、Ni、Cu的存在对紧固件性能的影响是有益无害的，对质量分数的限制当然可以不考虑了。也应指出：转炉炼碳素钢用铁水为原料，根本就不存在Cr、Ni、Cu超标问题。
电炉炼碳素钢用废钢作原料，必须对废钢进行严格分选，有条件的炼钢厂应加大铁水兑入量；特钢厂冶炼碳素冷镦钢尽量用新炉体，或多次洗炉，否则很难保证Cr、Ni、Cu不超标。
对于各牌号的其他化学成分，原国标有的牌号基本保留原有规格范围，从ISO4954或JIS 引进的牌号引用相应规格范围，具体规格范围见表2。
4.6冶炼方法
随着炉外精炼技术的普及，为了提高钢丝的内在质量，我们将本标准的冶炼方法修改为：钢应采用电炉或转炉+炉外精炼方法生产，冶炼方法要求应在合同注明，未注明时由供方选择。经供需双方商定，并在合同中注明，也可以提供电渣重熔钢。
表2冷镦钢丝化学成分比较
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2碳素冷镦钢中残余铬和镍的质量分数不得大于0.25%，铜的质量分数不得大于0.30%。
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4.7交货状态
ISO4954标准规定非热处理型钢丝以盘条直接冷拉状态交货；表面硬化型调质型钢丝以冷拉+球化退火+轻拉状态（C+AC+LC）和冷拉+球化退火状态（C+AC）交货。JIS G3539-1991《冷顶锻用碳素钢丝》虽然未分非热处理型、表面硬化型和调质型钢丝，但从技术要求可以判定：非热处理型钢丝分盘条直接冷拉（D）和盘条球化退火+冷拉状态（DA）两种交货状态；表面硬化型钢丝分盘条球化退火+冷拉（DA）和冷拉+球化+冷拉状态（DA）两种交货状态；调质型钢丝以冷拉+球化退火+轻拉状态（DA）交货。从IS G3545-1991《冷顶锻用硼钢丝》技术要求可以判定：含量0.26%以下的硼钢（SWRCHB2～620和SWRCHB2～423）属于非热处理型和表面硬化型冷镦钢,以盘条直接冷拉（D）和盘条球化退火+冷拉（DA）两种交货状态；含量大于0.26%的硼钢属于调质型冷镦钢，以冷拉+球化退火+轻拉状态（DA）交货。
参照ISO4954和标准，结合国内实际，本次修订规定钢丝分冷拉+球化退火+轻拉状态（SLD）和冷拉+球化退火状态（SA）两种交货状态。这里的冷拉+球化退火指的是不允用盘条球化代替钢丝球化，意味着按本标准供应的软态钢丝至少必须经过一次拉拔和一次球化退火；冷拉状态钢丝至少经过一次以上退火和两次拉拔。
本次修订增加了退火酸洗、直条和磨光3种交货状态，规定：“钢丝一般以盘卷状交货，根据需方要求，并在合同中注明，也可以退火酸洗、直条和磨光状态交货。”
4.8力学性能
本标准包含表面硬化型和调质型两类冷镦钢丝，并且参照ISO4954确定了以SLD和SA两种状态交货，如果力学性能完全采用ISO4954标准带来两个问题：
① ISO4954力学性能不分规格，一律规定抗拉强度应小于等于某个数值，断面收缩率应大于等于某个数值。实际上用同一工艺生产的钢材，Φ60mm钢棒和Φ1.5mm钢丝力学性能差别很大。规格带来的力学性能变化在JIS G3539-1991中得到充分体现。从ISO4954中给定的技术指标可以看出，该标准主要用于Φ16mm以上的钢材，对钢丝而言，给定的抗拉强度偏小，断面收缩率偏大。
②JIS G3539对DA状态的碳素冷镦钢丝规定；抗拉强度应大于等于某个数值，断面收缩率比ISO4954有大幅度下调，使用JIS的带来效果是冷镦钢丝的实际强度比ISO4954规定高出一截。
鉴于上述情况，本次修订力学性能以ISO4954为基础，结合生产和使用实际，对具体指标进行了调整，提高轻拉和退火钢丝抗拉强度范围的主要原因是考虑尺寸效应和使用现状，力学性能变化实例如表3。
对于断面收缩率的最小检验直径，原标准规定直径小于2.0mm的碳素钢钢丝不做断面收缩率，根据GB/T228-2002,本次修订规定直径小于3.0mm的钢丝断面收缩率仅供参考。
4.9晶粒度
原标准规定“根据需方要求，并在合同注明，可检验钢丝的实际晶粒度，其合格级别数应为大于或等于5级。”此项检验指标要求不准确，因为单就冷顶镦而言4级晶粒才是最佳级别，实订货也没有人要求检验实际晶粒度，本修订取消此项目。
5取样数量
原标准规定检验拉伸、顶锻、显微组织和脱碳层项目，取样5%盘，由于这样不好计数，同时也因为钢丝厂退火装备水平普通提高，本次修改为3盘。
6为了方便使用，根据ISO4954标准和相关手册，增补了附录A《表面硬化型钢丝制品推荐热处理工艺制度》和附件B《调质型钢丝推荐热处理工艺及其力学性能》两项内容，作为资料性附录。