冷鐓鋼發(fā)展簡析

冷鐓鋼發(fā)展簡析在全國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩和競爭激烈的形勢下，在緊固件行業(yè)多年萎靡不振和競爭混亂的市場形勢下，冷鐓鋼未來發(fā)展分析簡析如下:一、中國冷鐓鋼發(fā)展趨勢，即緊固件發(fā)展趨勢冷鐓鋼的發(fā)展即是緊固件的發(fā)展，2011年緊固件全行業(yè)的總產(chǎn)量達到680萬噸，同比增長9.7%，再次創(chuàng)出行業(yè)歷史上的新高點，預計2015年中國緊固件產(chǎn)量將達到750-800萬噸。盡管我國緊固件生產(chǎn)總量和規(guī)模早已位居世界首位，但產(chǎn)業(yè)實力和競爭力與世界前列的同行業(yè)相比尚有很大差距，“大而不強”、“胖而不壯”仍是經(jīng)常用來形容我國緊固件的詞語。在我國新型工業(yè)化的進程中，在國民經(jīng)濟“十二五”發(fā)展的大格局中，技術發(fā)展趨勢，世界格局變化及國內經(jīng)濟走向，都將對緊固件制造轉型升級產(chǎn)生重大影響。國內緊固件用原材料基本是熱軋狀態(tài)，有1/5存在開裂問題，緊固件生產(chǎn)企業(yè)不得不在拉拔、退火工序進行材料的改制。對于高強度緊固件，原材料冷鐓成形后，還需進行最終球化退火處理以提高性能。這些處理工序不但增加成本，而且污染環(huán)境，特別對于中小企業(yè)，由于不具備保護氣氛熱處理條件，常常會導致表面氧化和脫碳，嚴重影響標準件質量，結合緊固件綠色發(fā)展的走向，冷鐓鋼發(fā)展方向為非調質鋼、硼鋼和超細品粒鋼，即使用節(jié)能型非調質鋼和免退火或簡化退火的熱軋線材、抗延遲斷裂用鋼，而免熱處理的非調質冷鐓鋼備受關注。近幾年來，國內開發(fā)的冷鐓鋼品牌在增加，產(chǎn)量在增長，質量在改進。如寶鋼、湘鋼、包鋼、太鋼、邢鋼、馬鋼、南鋼、沙鋼、日鋼、青鋼等等。而且大部分鋼廠生產(chǎn)的冷鐓鋼都有自己的特色，如寶鋼的產(chǎn)品質量最好，銷售價格最高，品牌效應最高；邢鋼的合金鋼形成品牌；馬鋼的免退火鋼品牌；青鋼的單雙規(guī)格生產(chǎn)、湘鋼性價比最高的ML40Cr鋼；太鋼的不銹鋼；日鋼的低成本鋼等等。要想在競爭激烈殘酷的鋼鐵市場中爭取冷鐓鋼的一片市場，必須結合冷鐓鋼的發(fā)展趨勢走出青鋼冷鐓鋼的特色。二、非調質鋼、硼鋼和超細晶粒鋼特色介紹從節(jié)約能源、節(jié)省資源、保護環(huán)境出發(fā)，對機械基礎件之一的緊固件，如何追求更加合理的設計和輕量化的要求，這時，對使用的原材料提出了更高的要求。因此，最有效的措施是制造工藝流程更趨合理和提高緊固件冷鐓鋼的使用強度。（一）非調質鋼非調質冷鐓鋼通過采用微合金化、控軋控冷等強韌化方法，在加工緊固件過程中可省略冷拔前的球化退火和成形后的淬火回火處理，還可減少螺紋部分的脫碳傾向，提高成品率，因此，經(jīng)濟效果十分明顯。由于非調質鋼在冷鐓時的硬度較線材高，使得冷鐓復雜形狀的凸緣類螺栓時產(chǎn)生裂紋的機率較高，而且冷鐓模具壽命有所降低。為此，非調質鋼制造的螺栓主要為8.8級，加工量少的10.9級雙頭螺栓也可采用非調質鋼制造，或者變形量小的“U”型螺栓。日本8.8T級的螺栓大都用微合金非調質鋼制造。發(fā)達國家冷鐓鋼產(chǎn)業(yè)已基本形成規(guī)模，重點是根據(jù)用戶的要求改善冷鐓鋼材料的質量性能。如日本大同為降低標準件材料成本和加工成本，推出了多種不銹鋼螺栓和螺釘用鋼；日本精線為適應建筑行業(yè)要求，開發(fā)了具有良好耐蝕和冷鐓性能，通過淬回火硬化的馬氏體冷鐓鋼；愛知制鋼公司開發(fā)了AUS系列冷鍛用不銹鋼，分為奧氏體（A）、鐵素體（F）、馬氏體（M）及沉淀硬化系列。發(fā)達國家冷鐓線材具有良好的強塑性，優(yōu)良的拉拔性能，斷絲率較低，品粒大小僅為1?2〃m。鋼絲在熱處理時僅加熱到奧氏體和鐵素體的雙相區(qū)進行保溫后再冷卻至室溫，奧氏體化溫度低，保溫時間短，從而熱處理后的組織細小，滲碳體尺寸較小，厚度較薄，分布均勻，呈現(xiàn)出特殊的“雙相組織”。我國生產(chǎn)非調質冷鐓鋼，組織上為低碳含錳的鐵素體加珠光體型和貝氏體型，并添加微量合金元素（V，Ti，Nb和N等），細化晶粒和析出強化元素，采用爐外精煉減少夾雜物，通過控溫軋制（鍛制）、控溫冷卻，在鐵素體和珠光體中彌散析出碳、氮化物為強化相，使鋼在軋制（鍛制）后不經(jīng)調質處理即可獲得中碳鋼經(jīng)調質后所達到的力學性能。馬鋼的免退火中碳冷鐓鋼產(chǎn)品已獲國家專利。（二）硼鋼為了增加緊固件的市場競爭力，在提高鋼材性能和冶金質量的同時，還要求減少生產(chǎn)成本，省略或簡化工序，降低對能源的消耗。因此開發(fā)了節(jié)約合金元素的低、中碳高強度硼鋼。其成分設計的基本原則是降低含碳量，改善鋼的冷變形能力，加入0.0005%~0.0035%的硼，以彌補因降碳而造成的強度和淬透性的損失。另外根據(jù)需要還可加適量Cr、Mn、Ti等合金兀素，進一步提高淬透性。硼鋼的特點是由于少量硼代替大量合金元素，鋼材成本降低，碳和合金元素含量低，熱軋線材可以直接拉拔和冷鐓加工，不需要預先球化退火處理，節(jié)約了緊固件的制造成本。硼鋼作為高強度螺栓用的主要材料之一，淬火變形和開裂傾向小，可用水淬處理，熱處理操作簡便，改善了工作環(huán)境，不僅綜合力學性能好，在相同強度水平韌性較中碳鋼有明顯改善，且脫碳敏感性小。9.8級和10.9級螺栓用與ML40Cr、ML35CrMo相當?shù)腗L35MnB、ML37CrB硼鋼制造，但是由于硼鋼的抗回火軟化能力小，其回火溫度要比SCM435、ML40Cr低60~80°C，因此用硼鋼制的10.9級高強度螺栓的延遲斷裂敏感性大。因此，開發(fā)出低碳硼鋼，具體途經(jīng)是通過提高硼鋼中的V含量，同時降低P、S和C含量，從而改善硼鋼的綜合力學性能。國內于1992年成功地研制ML15MnVB、ML20MnVB鋼，已列入GB/T6478-2001《冷鐓和冷擠壓用鋼》國家標準。多年來用于制造發(fā)動機連桿螺栓、缸蓋螺栓以及摩托車用高強度螺栓，品質甚優(yōu)，在1000~1200MPa的強度范圍內的耐延遲斷裂性能、摩擦因數(shù)相當于或優(yōu)于SCM435鋼。（三）超細品粒鋼高強度螺栓屬于帶缺口零件，具有很高的缺口敏感性，容易在缺口集中部位處，桿與頭部的過渡處或螺紋根部產(chǎn)生延遲斷裂。耐延遲斷裂的具體措施之一是細化品粒。為此，近年來，大陸和國外都在進行廣泛的研究開發(fā)超細品粒鋼。如：日本住友金屬的ADS系列，神戶制鐵的KNDS系列，中國鋼鐵研究總院ADF等。研究表明，當亞共析鋼的原奧氏體品粒因共析鐵素體的超量析出而超細化至亞微米尺度時，隨后發(fā)生的共析相變產(chǎn)物不論具有什么樣的形態(tài)（包括片狀）鋼材均可直接承受冷鐓成形。大連鋼廠在鋼研總院的指導下，在42CrMo鋼的基礎上，通過降低S、P、Si、Mn的含量，成功地開發(fā)出一種1300MPa級的高強度螺栓鋼42CrMoVNb（ADF1），其綜合力學性能有較大幅度提高，在依維柯汽車和康明斯發(fā)動機上，作13.9-14.9級高強度螺栓使用，突破了國際上最高只有12.9級螺栓的限制。近年來大量采用的鋼結構用緊固件，抗