冷镦钢的特性(综合实验)
冷镦钢
影响冷镦钢品质的主要因素及控制措施（一）冷镦钢，又称铆螺钢或冷顶锻钢，是利用金属的塑性，采用冷镦加工成型工艺生产互换性较高的标准件用钢。
冷镦钢产品广泛用于制造螺栓、螺母、螺钉等各类紧固件；另一重要用途是制造冷挤压零部件和各种冷镦成形的零配件，该用途是随着汽车工业发展起来的，逐步扩大到电器、照相机、纺织器材、机械制造等领域。
一、国内外冷镦钢生产概况1、国内冷镦钢我国冷镦钢的标准化工作起步较晚，尚未形成完整体系，冷镦钢用国家标准仅有3个：GB/T6478—2001《冷镦和冷挤压用钢》，GB/T4232—1993《冷顶锻用不锈钢丝》和GB/T5953—1999《冷镦钢丝》。
冷镦用钢的实物品质尚不能完全满足标准件行业要求，在一定程度上依赖进口。
据海关统计，我国每年进口的紧固件在12～13万t。
随着紧固件工业的迅猛发展，新钢种不断地开发和引进，对外的出口日益增多，随汽车、石油、机械等各行业的技术进步，对配套的紧固件提出许多新要求，不但是形式尺寸上的，而且是性能与可靠性上的，实际上是对紧固件材料提出更高的要求。
我国紧固件行业发生了较大的变化，具体表现在：（1）采用国外钢种牌号如10B22M，10B25LHC，MnB123H等，主要是出口订单上规定要使用的牌号。
（2）同一牌号的钢种衍生出多个交货状态的品种，如SWRCH35K，有免退火、正火、退火+磷化交货，满足不同用户的需求。
（3）大量采用合金、低合金钢种，以适合耐高温、耐高压、耐腐蚀的要求，如SNB5-7，SNB16（JIS4107—94），SNB21-24（JIS4108）。
（4）采用抗延时断裂用钢生产的钢结构用螺栓抗拉强度超过1200MPa。
2、国外冷镦钢国外采用HNDS2制造12.9级螺栓（代替SCM440），延时破断有明显改进，采用45CrNiMoTi 在1500MPa级别使用，其性能优于回火马氏体高强度螺栓，贝氏体钢很少见到有（晶界）碳化物析出，避免了穿晶破坏而发生的延时断裂。
SWRCH35K冷镦钢检验标准
SWRCH35K冷镦钢盘条检验标准SWRCH35K冷镦钢牌号属于日标（JIS G3507-2005），在国标（GBT28906-2012）中牌号为ML35Mn，按使用状态属于调质型冷镦钢。
1.化学成分
表1 ML35Mn化学成分（参考国标）
2.力学性能
盘条一般不做力学性能检验。
如有需要，可由供需双方来确定。
参考值：抗拉强度≤620 MPa 断面收缩率≥45%。
3.冷顶锻
冷镦钢热轧盘条应进行1/2普通级冷顶锻实验。
冷顶锻实验不得出现裂纹。
冷顶锻性能分为：
高级……1/4；较高级……1/3；普通级……1/2。
4.非金属夹杂物
如有需要，可由供需双方来确定。
5.低倍组织
如有需要，可由供需双方来确定。
6.表面质量
盘条表面不得有裂缝、结疤、夹杂、耳子和折叠以及影响其他使用的缺陷。
盘条表面允许有深度不超过公差之半的个别划痕和麻点，
以及深度不超过0.1mm的个别发纹。
7.尺寸、外形及允许偏差
尺寸、外形及允许偏差应符合GB/T 14981—2009标准相应规定（B级），直径允许偏差为±0.25mm，不圆度要求≤0.40。
冷镦钢SWRCH22A在首钢的生产实践
首钢SWRCH22A冷镦钢高速线材的生产SWRCH22A通常用作自攻螺钉，该类冷镦钢质量应满足如下要求：（1）避免表面脱碳。
表面脱碳会造成螺钉表面强度降低、疲劳寿命大幅度下降，因此生产时需避免冷镦钢表面脱碳；（2）晶粒度不能太细。
冷镦钢内部组织不同于其他钢种，晶粒度不是越细越好。
晶粒太细，抗拉强度、屈服强度升高，导致变形抗力增大，对冷镦成形不利；（3）表面质量要达到一定标准。
国内冷镦钢与国外冷镦钢质量的主要差距体现在表面质量上。
标准件厂统计表明，因钢材表面存在折叠、划伤、密集的发纹、局部微裂纹及结疤等缺陷造成冷镦产品开裂占表面缺陷总量的80％～85％。
钢材表面0.1mm以上的划伤往往造成产品1/2顶锻开裂。
要保证产品1/3顶锻合格，局部划伤不应超过0.07mm，其他表面缺陷不应存在。
1. SWRCH22A成分控制首钢SWRCH22A冷镦钢的成分控制按Q/SG–ZGS312–2002《冷镦和冷挤压用钢》标准执行，见表1。
表1 首钢WRCH22A钢成分 %化学成分 C Si Mn P S Al含量0.18～0.23≤0.100.70～1.00≤0.025 ≤0.025≥0.020同时考虑以下2个因素：（1）铝含量。
低碳铝镇静钢要求钢中有一定的酸溶铝，以抑制钢水氧化性，提高钢的冷镦性能及防止时效，故[Al]T含量为0.030％～0.040％、AlS含量为0.025％～0.035％；（2）硅含量。
硅含量高将增加加工硬化率，造成冷拔过程中钢丝强度增加并降低钢的冷镦性能，应使硅含量尽可能不大于0.05％。
2. 首钢SWRCH22A生产工艺2.1工艺路线SWRCH22A生产工艺路线为：铁水脱硫站脱硫→210t转炉冶炼→挡渣出钢→钢包预脱氧、合金化→LF钢包精炼→160mm×160mm铸机浇注→轧制钢材→检验→包装。
2.2轧钢工艺SWRCH22A盘条用于制作变形量较大的自攻螺钉，要求盘条具有良好的塑性，满足热处理工艺的轧材晶粒尺寸。
冷镦分析报告
冷镦分析报告概述本文档是关于冷镦（Cold Heading）的分析报告。
冷镦是一种金属加工工艺，通过压力和变形来将金属材料转化为特定形状的零件。
本报告将对冷镦工艺进行详细分析，包括工艺原理、应用领域、设备和工具、优点和缺点等方面。
工艺原理冷镦工艺是通过将金属材料放入冷镦机的模具中，并施加大量的压力来使其变形。
这个过程涉及到两个关键原理：冷量和留缝。
冷量是指在冷镦过程中所添加的降温剂。
降温剂可以帮助金属迅速冷却，从而使其硬度增加。
硬度增加后，金属的抗拉强度和耐磨性也会增加。
留缝是指在冷镦过程中，形成螺纹或凹凸图案时所使用的金属材料的分层结构。
通过在材料内部留下微小的缝隙，可以让金属更容易形成所需的形状。
应用领域冷镦工艺在许多领域中得到广泛应用，特别是在制造行业中。
以下是一些常见的应用领域：1.汽车制造：冷镦工艺用于制造汽车零部件，如螺栓、螺母和连接器等。
这些零部件需要具备高强度和耐久性。
2.电子设备：冷镦工艺用于制造电子设备中的紧固件和连接器。
这些零部件需要具备稳定性和耐久性。
3.家具制造：冷镦工艺用于制造家具中的紧固件。
这些紧固件需要具备高强度和美观度。
4.建筑行业：冷镦工艺用于制造建筑结构中的连接件和螺栓等。
这些连接件需要具备高强度和耐候性。
设备和工具冷镦工艺需要使用特定的设备和工具来完成。
以下是一些常见的设备和工具：1.冷镦机：冷镦机是冷镦工艺的核心设备。
它通常由压力系统、模具和控制系统组成。
冷镦机可以根据所需形状和尺寸来制造零件。
2.模具：模具是冷镦过程中所使用的工具，用于将金属材料按照所需形状和尺寸进行压力加工。
模具需要具备高硬度和耐磨性。
3.冷量装置：冷量装置用于在冷镦过程中添加降温剂。
这些装置可以通过喷涂、浸泡或冷却循环的方式向金属材料中加入降温剂。
4.检测设备：冷镦工艺还需要使用检测设备来检验零件的质量。
这些设备可以进行硬度测试、尺寸测量和表面检查等。
优点和缺点冷镦工艺具有一些优点和缺点，这些优点和缺点将直接影响到其在实际应用中的选择。
冷镦工艺检验报告
冷镦工艺检验报告一、引言冷镦工艺是一种常用的金属加工工艺，通过在常温下对金属材料进行压力变形，使其形成所需形状和尺寸的零件。
为了确保冷镦工艺的质量稳定和产品的可靠性，对其进行检验是必不可少的。
本报告旨在对冷镦工艺进行全面的检验分析，为生产和工艺改进提供依据。
二、外观检验1. 检验对象：冷镦工艺加工后的零件。
2. 检验内容：外观质量、尺寸偏差、表面缺陷等。
3. 检验方法：目测、量具测量、显微镜观察等。
4. 检验结果：根据检验标准，对每个零件逐一进行检验，记录外观质量、尺寸偏差和表面缺陷等情况。
三、机械性能检验1. 检验对象：冷镦工艺加工后的零件。
2. 检验内容：抗拉强度、屈服强度、延伸率等机械性能指标。
3. 检验方法：使用万能试验机进行拉伸试验、冲击试验仪进行冲击试验等。
4. 检验结果：根据检验标准，对每个零件进行机械性能测试，记录其抗拉强度、屈服强度、延伸率等指标。
四、化学成分分析1. 检验对象：冷镦工艺加工后的材料。
2. 检验内容：化学成分、杂质含量等。
3. 检验方法：光谱分析仪、化学分析方法等。
4. 检验结果：通过对材料进行化学成分分析，确定其成分和杂质含量，以确保材料符合要求。
五、金相组织检验1. 检验对象：冷镦工艺加工后的材料。
2. 检验内容：金相组织结构、晶粒尺寸等。
3. 检验方法：金相显微镜观察、显微硬度测量等。
4. 检验结果：对材料进行金相组织检验，观察其组织结构、晶粒尺寸等指标，以评估其性能和加工特性。
六、热处理性能检验1. 检验对象：冷镦工艺加工后的材料。
2. 检验内容：淬火硬化性能、回火稳定性等。
3. 检验方法：淬火试验、回火试验等。
4. 检验结果：通过对材料进行热处理性能检验，评估其淬火硬化性能和回火稳定性，以确定最佳热处理工艺参数。
七、环境适应性检验1. 检验对象：冷镦工艺加工后的零件。
2. 检验内容：耐腐蚀性、耐磨损性等。
3. 检验方法：腐蚀试验、磨损试验等。
4. 检验结果：通过对零件进行环境适应性检验，评估其耐腐蚀性和耐磨损性，以确定其适用环境范围。
冷墩
冷镦钢冷镦钢成型用钢,冷镦是在室温下采用一次或多次冲击加载,广泛用于生产螺钉,销订,螺母等标准件.冷镦工艺可节省原料,降成本,而且通过冷作硬化提高工作的抗拉强度,改善性能,冷镦用钢必须其有良好的冷顶锻性能,钢中S和P等杂质含量减少,对刚才的表面质量要求严格,经常采用优质碳钢,若钢的含碳钢大于0.25%,应进行球化退火热处理,以改善钢的冷镦性能.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27.4Mp a；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。
冷镦钢特性
冷镦性能 采用冷镦工艺生产，由于冷变形速度快，变形程度 大，变形不均匀，抗力，能经受很大程度的变形 而不产生裂纹。一般认为以断面收缩率和屈强比作为衡 量冷镦性能指标比较可靠。低碳冷镦钢的断面收缩率应 不小于60%，中碳及低合金钢的断面收缩率应为 50%60%，合金钢的断面收缩率也应不小于 50%。冷镦钢盘 条的屈强比小，冷镦性能相对要好，碳素钢的屈强比应 不大于 0.65，合金钢的屈强比应不大于 0.70。从冷镦变 形角度考虑，希望盘条的冷加工强化系数越低越好，即 不易产生加工硬化。
冷镦钢的特性 冷镦钢的钢种一般为低、中碳优质碳素结构钢和合金 结构钢。它是一种在室温条件下，利用冷镦工艺生产紧固 件的钢种，可用来制造螺钉、螺栓、螺母、自攻螺钉、墙 板钉等各类紧固件，广泛应用于汽车、机械设备、建筑和 电器等行业领域。冷镦钢因冷成型性能良好，在机械加工 行业用冷镦代替热轧材冷切削机加工。要能实现冷镦加工， 冷镦钢必须具有很好的综合力学性能。 主要表现在以下几个方面：
35CrMo力学性能要求： 抗拉强度：≥985(100kg) 屈服强度：≥835(85kg) 伸长率：≥12 ≥45 断面收缩率：≥45 冲击功：≥63 冲击韧性值：≥78(8)
显微组织 冷镦钢丝的显微组织应为铁素体+粒状珠光体(F+P)， 以3级组织为最好组织，2级和4级组织次之。标准一般 都规定组织应为2-4级，不得有片状珠光体和贝氏体组 织。制造螺栓用热轧线材虽然也可以按铁素体+贝氏体 （F+B)和铁素体+马氏体(F+M)组织交货，但拉拔后必 须经球化退火才能保证顺利冷镦成形。珠光体球的尺寸 和分布也是影响冷镦性能的因素，理想的组织是珠光体 球粒大小相近并均匀地分布在铁素体基体上。珠光体不 同显微组织冷镦性能从好到坏的排列次序为粒状珠光体、 索氏体、细片状珠光体、片状珠光体。
冷镦钢
冷镦钢冷镦钢成型用钢,冷镦是在室温下采用一次或多次冲击加载,广泛用于生产螺钉,销订,螺母等标准件.冷镦工艺可节省原料,降成本,而且通过冷作硬化提高工作的抗拉强度,改善性能,冷镦用钢必须其有良好的冷顶锻性能,钢中S和P等杂质含量减少,对刚才的表面质量要求严格,经常采用优质碳钢,若钢的含碳钢大于0.25%,应进行球化退火热处理,以改善钢的冷镦性能.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。
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冷镦钢的特性
冷镦钢的钢种一般为低、中碳优质碳素结构钢和合金结构钢。
它是一种在室温条件下，利用冷镦工艺生产紧固件的钢种，可用来制造螺钉、螺栓、螺母、自攻螺钉、墙板钉等各类紧固件，广泛应用于汽车、机械设备、建筑和电器等行业领域。
冷镦钢因冷成型性能良好，在机械加工行业用冷镦代替热轧材冷切削机加工。
要能实现冷镦加工，冷镦钢必须具有很好的综合力学性能。
主要表现在以下几个方面：
(1) 良好的强度、塑性和韧性。
冷镦钢在冷镦加工过程中要进行很大的变形量，这就要求冷镦钢要具有很好的塑性。
冷镦钢的塑性较好，其伸长率一般在10%-33%，屈服强度为324-1128 N/mm2。
(2) 较低的碳、磷、硫含量和较高的洁净度。
冷镦钢的含碳量一般在0.05%-0.5%，若其含碳量超过0.26%时，应对其进行球化退火，以改善其塑性。
其硫和磷的含量一般要低于0.035%.
(3) 表面和内部质量要求高。
冷镦钢表面质量要求严格，以避免冷镦时表面产生裂纹，因为表面任何可见的皱皮、折叠、刻痕等缺陷，都可能在冷镦时引起裂纹。
所以表面上的局部裂纹应给予清除。
冷镦钢表面的个别小发纹不得超过下列规定:直径≤20mm.的钢材为0.1mm，其它的为0.15mm。
其内部不允许有严重的夹杂物、夹层、疏松、缩孔和显著的偏析，这些缺陷会导致冷镦时开裂。
冷镦用钢种包括碳钢、低合金钢、硼钢、非调质钢及F-M双相钢等
低合金钢一般为中碳含量，从合金成风来看有Cr, Cr-Mo, Cr-Ni, Ni-Cr-Mo, Mn, Mn-Cr等系列。
本课题所研究的冷镦钢试样35CrMo正属于低合金钢。
低合金螺栓钢的应用范围较广，从强度级别200-1100MPa都可选用。
当强度为1200MPa时仍用低合金钢制造螺栓，但延迟断裂问题突出，需要解决，目前低合金钢仍然是主要的高强度螺栓用钢。
低合金钢中含有各种合金元素，铬尤其不可缺少，因此如何节省螺栓钢种的合金，降低成本也是应注意的问题。
再者，因为碳及合金元素含量相对较高。
塑性和韧性也就较差，欲进一步提高强度，并保证必需的塑韧性，亦是一个需要研究的问题。
冷镦性能
采用冷镦工艺生产，由于冷变形速度快，变形程度大，变形不均匀，对母材质量要求很高。
冷镦性能好是指钢盘条具有较低的变形抗力，能经受很大程度的变形而不产生裂纹。
一般认为以断面收缩率和屈强比作为衡量冷镦性能指标比较可靠。
低碳冷镦钢的断面收缩率应不小于60%，中碳及低合金钢的断面收缩率应为50%-60%，合金钢的断面收缩率也应不小于50%。
冷镦钢盘条的屈强比小，冷镦性能相对要好，碳素钢的屈强比应不大于0.65，合金钢的屈强比应不大于0.70[4]。
从冷镦变形角度考虑，希望盘条的冷加工强化系数越低越好，即不易产生加工硬化。
35CrMo力学性能要求：
抗拉强度：≥985(100)
屈服强度：≥835(85)
伸长率：≥12
断面收缩率：≥45
冲击功：≥63
冲击韧性值：≥78(8)
显微组织
冷镦钢丝的显微组织应为铁素体+粒状珠光体(F+P)，以3级组织为最好组织，2级和4级组织次之。
标准一般都规定组织应为2-4级，不得有片状珠光体和贝氏体组织。
制造螺栓用热
轧线材虽然也可以按铁素体+贝氏体（F+B)和铁素体+马氏体(F+M)组织交货，但拉拔后必须经球化退火才能保证顺利冷镦成形。
珠光体球的尺寸和分布也是影响冷镦性能的因素，理想的组织是珠光体球粒大小相近并均匀地分布在铁素体基体上。
珠光体不同显微组织冷镦性能从好到坏的排列次序为粒状珠光体、索氏体、细片状珠光体、片状珠光体。
晶粒度
)晶粒度级别对钢性能的影响:
细小晶粒的晶粒内部和晶界附近的应变度相差较小，变形较均匀，相对来说，因应力集中引起的开裂的机会均等也较小，这就有可能在断裂之前承受较大的变形量，所以可以得到较大的延伸率和断面收缩率。
同时，由于细晶粒金属中的裂纹不易传播，因而在断裂过程中吸收了更多的能量，即表现出较高的韧性。
也就是说，奥氏体晶粒细小，钢热处理后强度越高，塑性越好，冲击韧性越高。
但是奥氏体化温度过高或在高温下保持时间过长，将使钢的奥氏体晶粒长大，显著降低钢的冲击韧性、减少裂纹扩展功和提高脆性转折温度。
此外，晶粒粗大的钢件，淬火变形和开裂倾向也增大。
尤其当晶粒大小不均时，还显著降低钢的结构强度，引起应力集中，易于产生脆性断裂。