1

緊固件用材

     種類繁多、應用廣泛的緊固件產品，在不同環境、場合接受各種考驗，比如高、低溫、高壓、腐蝕、重載交變應力，抗剪抗扭，防止預緊失效、氫脆延時斷裂等等。

 

     因此緊固件材料的選擇非常重要，選擇不合適，會造成產品成本高；影響產品使用壽命，更嚴重可能導致重大安全事故。

 

     目前緊固件常用材料有鋼、鈦、銅、鋁、尼龍、碳纖維等。相對而言，鋼的性價比較高、可回收、加工適應性強，具有優秀的機械性能。

 

     緊固件的力學性能70%以上是母材鋼材決定的。現代緊固件85%以上是由先進的冷鐓工藝制造完成，故冷鐓鋼是最常用的優秀原材料。

 

2

冷鐓鋼的應用

      冷鐓鋼的鋼種一般為低、中碳優質碳素結構鋼和合金結構鋼。是一種在室溫條件下，即可利用冷鐓工藝生產緊固件的鋼種。

 

      再者采用金屬塑性加工成型，材料內部組織非常嚴密、產品的機械性能好、成材率高、能量損耗少、產品的精度高、表面的光潔度優良。

 

     所以可用來制造螺釘、螺栓、螺母、自攻螺釘、墻板釘等各類緊固件，廣泛應用于汽車、機械設備、航空設備、建筑和電器等行業領域。

 

冷鐓鋼的發展現狀

 

1

我國冷鐓鋼的產量發展

1969年

我國已自己制造出多工位自動冷鐓機，但我國還不能生產冷鐓鋼。

1987年

馬鋼引進了國內第一條德國進口的西馬克高速線材軋機，仍不能生產冷鐓鋼，只能生產《標準件用碳素熱軋圓鋼GB715》,《普通碳素釘螺鋼熱軋圓鋼》。馬鋼用寶鋼坯，在馬鋼高線上首次試軋了ML35、35K冷鐓鋼盤條。至此，我國材第一次軋制出冷鐓鋼盤條。

1993年3月

寶鋼第一條高線在本部投產了，結束了進口冷鐓鋼控制我國緊固件冷鐓鋼原料的市場局面。那時寶鋼鋼料試用價2690元/噸，直供價2750元/噸，上海市場進口35K，價格為3750元/噸。

2003年

馬鋼完成了對高線的技術改造。

2005年

馬鋼不但生產出冷鐓鋼，還創新試制了《超細晶非調質冷鐓鋼》、免退火ML35、35K、減退火35CrMo(SCM435)。同年全國6~7家國有大企業，馬鋼、寶鋼、武鋼、湘鋼、鞍鋼等生產冷鐓鋼達420萬噸，產量居全球第一。

2018年

全國鋼材產量10億噸，其中線材1.444億噸，工業線材占4974.88萬噸。其中冷鐓鋼年產887.34萬噸。占線材產總量的6.14%，占工業線材的17.8%。

2019年

冷鐓鋼產量920萬噸，2020為890萬噸，2021為1050萬噸，2022為965萬噸。

 

2

冷鐓鋼的產能現狀

     2018年我國約有250條高線，至今年底全國高速線材生產線約305條。目前生產冷鐓鋼的廠家約42家(其中有70條生產線是"優普共線”)，總產能約1500萬噸左右。受市場、環保和價格等各種因素的制約和控制，目前正常需求在1000~1100萬噸/年。

 

     生廣規格可從Ф5.5~42(最大可達中Ф50)全覆蓋、鋼種有中、低碳、低合金鋼(含硼鋼)、合金鋼、非調質鋼冷鐓鋼等。

    對應的緊固件機械性能等級為4.6~12.9級，14.9級用合金鋼也能正常供貨，18.9級所需品種的原料也可批量訂貨。

 

3

冷鐓鋼的標準

     目前，我國的冷鐓鋼產量、質量均在國際前列。冷鐓鋼標準在1SO/4954基礎上，經過近十幾年多次修訂，現用的是2015版《冷鐓、冷擠壓用鋼》是現行國家標準。

 

    按行業特征有一些團體標準(金屬協會、汽車工程學會……等)。其主要依據還是GB6478-2015標準，其中有些專用牌號尚入未列入國家標準。

 

     在緊固件的國際、國內標準中通常只規定性能等級，不規定制造者的材料選用。(但制造者切忌“低材高用”，因為最終制成的緊固件成品使用中“安全性、可靠性”是最重要的)。

1985年

我國獨創的20MnTiB是冶金、鐵道、鋼結構、緊固件生產單位的一批科技工作者多方面努力共同研發。首先使用在成昆鐵路、鋼結構橋梁上。至今仍能看到其優良性能(高強度、低合金：10.9級為主，性價比高)。

2004-2010年間

以馬鋼為主研發的《超細晶非調質冷鐓鋼》也列入冷鐓鋼當時國標GB29087-2012中。

2016年

標委會完成配套使用的《GB/T 3098.22非調質鋼緊固件機械性能》，此后一直在向ISO/CT2委員會申請轉批為國際標準。

 

冷鐓鋼的技術要求

 

     合格的冷鐓鋼絲必須滿足以下要求：

 

1

化學成分

     對于合金結構鋼而言，O、P、S容易造成夾渣物，造成冷頂鍛裂紋，所以應以中下限為宜。

2

表面質量

    冷鐓鋼盤條要求很嚴，尺寸公差為±0.15mm；不圓度≤0.10mm；表面裂紋、劃痕最深≤0.07mm。

3

脫碳

• 冷鐓鋼盤條直徑≤14mm：鐵素體全脫碳層深度≤0.015mm，不完全脫碳層總深度≤0.10mm；

• 直徑16-24mm：鐵素體全脫碳層深度≤0.02mm，不完全脫碳層總深度≤0.12mm；

• 直徑27-42mm：鐵素體全脫碳層深度≤0.03mm，不完全脫碳層總深度≤0.15mm。

4

非金屬夾雜

     冷鐓鋼盤條要求B類夾雜物距表面2mm之內應不大于15μm。B類和D類夾雜物一般控制在2級內。

5

金相組織

     金相組織為鐵素體+粒狀珠光體。理想的組織是珠光體晶粒大小相近并均勻地分布在鐵素體基體上。

6

低倍組織

     冷鐓鋼盤條低倍不應有縮孔、分層、白點、裂紋、氣孔等缺陷，對中心疏松、方框偏析不允許大于2級。

7

晶粒度

    10.9級以上螺栓晶粒度在7-8級較佳，保證成品強度外，其余級別冷鍛鋼線材的晶粒度可控制在5-7級。

8

冷鐓性能

     冷鐓鋼盤條的斷面收縮率應不小于50%、屈強比應不大于70%，同時冷加工強化系數越低越好，這樣不易產生加工硬化。

 

冷鐓鋼的優秀廠商

 

1

寶武集團

• 馬鋼：第一條高線廠試產冷鐓鋼，研發非調鋼是國內最早的工廠。冷鐓鋼盤條是其主要品種。

• 寶鋼：高線1993年3月投產成為全國冷鐓生產第一家。有些高端品種目前仍是國防、航天航空、高鐵、汽車、生化醫藥用鋼定點供方企業。

2

邢鋼

     專攻冷鐓鋼研發生產的國內重要廠家之一，歷史上達到年產150萬噸的國內最高記錄，受環保治理、搬遷工程影響產量質量有所波動仍在努力進行中。

3

濟鋼

     2008年起投產冷鐓鋼，均衡年產55萬-60萬噸，濟鋼產品“由普轉優”、“由優升特”轉化中。

4

中天鋼鐵

    2022年年產冷鐓鋼超過80萬噸，在上海大學董翰院長領導的團隊研發實力支持下發展“神速”。近年在冷鐓鋼的質量和產量上都有實質性的推進。

5

湘鋼

    生產冷鐓鋼歷史較早的工廠,第一個采用盤卷集線的冷鐓鋼生產企業，低碳冷鐓鋼06AL，08AL是其一大特色。

6

其他鋼廠

     鞍鋼、興澄、青鋼、韶鋼、南鋼、沙鋼、三明鋼廠、新泰、日照、建龍北滿、新興鑄管、龍騰、元立、永鋼等,還有許多鋼企不一一列舉。

 

冷鐓鋼的未來前景

 

1

需減小與國外先進水平存在的差距

• 表面質量、批次穩定性、通條均衡性。

• 化學成份的波動范圍控制精度的執行力。

• 特需的(極限性能指標)耐高溫、低溫抗疲勞性能、熱蠕變特征、超凈純度特種鋼，包括控氫、控氧氮含量等。

     未來需要根據冷鐓鋼的使用特點和質量要求，制定對應的冶煉工藝和軋制規程，并嚴格控制各種質量和技術標準。

 

     與其他先進企業、研究單位或機構合作，攻堅各種質量和技術難題，研發新型工藝、設備、材料和標準，以生產更高品質的冷鐓鋼。

 

2

需開發與新興產業相關的鋼種

• 低鎳高強度鋼

• 耐候(免維護)鋼

• 海洋用鋼(低溫類、防腐蝕類、多品種)

• AI行業需要精密合金微型微固件線

• 生化醫學新型抗菌鋼國防科技

• 航空航天緊固件用鋼

    隨著國家的重視和政策扶持，未來冷鐓鋼市場將會持續保持增長。除了汽車零部件制造、醫療器械制造等高端制造領域，對精密模具和高質量冷鐓鋼的需求變大外，重資源型海洋收費產業也將帶動整個冷鐓鋼行業的快速發展。

 

     最后，隨著新材料技術的不斷發展，冷鐓鋼市場將會有更多的創新和變革，并朝著高性能、高質量和綠色環保的方向發展。