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摘要：本文简单分析了冷镦钢的使用范围，并分析了影响冷镦钢质量的关键原因是钢的化学成分和晶粒度以及表面裂纹，并且研究了提高冷镦钢质量的控制方法。
关键词：冷镦钢；影响因素；控制措施
前 言：冷镦钢是利用金属的塑性，使用冷镦加工成型工艺生产互换性较高的标准件用钢。其在制造螺栓、螺母、螺钉、铆钉、自攻螺钉等每种紧固件与每种冷镦成形的零配件中大量使用。在冷镦钢加工过程中，变形量特别大（约60%～70%），所支撑的变形速度较高。所以规定冷镦钢务必存在较好的加工性能与机械性能。尤其是在汽车以及工程建筑机械行业，其零配件工作条件恶劣，承受工作应力大，因此对制造此类零配件的冷镦钢的性能标准十分严格，其制造难度特别大，产品质量不容易符合用户标准。现阶段，国内标准件生产厂家很多使用美国和日本以及韩国等国家的进口冷镦钢原料。正是由于这个原因，国内钢铁企业进行了冷镦钢的研发与制造，来取代进口，现阶段，已经获得了相应的进步。但是就产品质量来讲，我国的冷镦钢仍然存在很大距离。一般体现在冷冲压加工时表面开裂较为严重，其力学与工艺性能也不足够稳定，严重影响了产品质量。所以，研究影响冷镦钢质量的关键因素与控制措施，对生产存在良好加工性能以及机械性能、强度高、工作性能可靠、使用时间长的冷镦钢存在关键性作用。
1 影响冷镦钢质量的关键原因
通过对冷镦钢的质量检测，发现影响冷镦钢质量的因素大概体现在下面四个方面：钢的化学成分、表面裂纹和钢的晶粒度以及轧制工艺参数。
1.1 化学成分的影响
对于冷镦钢的力学性能，钢中硫、磷、氢、氧等杂质元素都会有所影响，降低冷镦性能。所以，在冷镦钢的冶炼过程中应该尽量除去杂质。钢中氮、铝也会对钢质造成不好的影响，但是在这两者量适合的时候，会出现AlN难熔质点，妨碍晶粒长大，生成细晶粒钢，进而提高冷镦钢的整体性能。所以，应该针对其进行合适的把握。非金属夹杂直接影响钢质，导致钢的塑性、韧性和疲劳强度以及抗腐蚀能力逐步降低，尤其是此类非金属夹杂物破坏了钢的基体持续性，在静荷载与动荷载的作用下，通常变成冷镦钢裂纹的起点。[1]所以，需要尽可能减少钢中非金属夹杂物，与此同时，对其进行变性处理（如钙化等），来降低其在钢中的危害。
1.2 表面裂纹的影响
1.2.1表面裂纹影响冷镦钢性能的原理
假如冷镦钢具有表面裂纹，在进行冷顶锻加工时，因为裂纹的存在导致应力集中，与此同时出现复杂的应力状态，致使裂纹扩张，最后造成冷顶锻开裂。国内制造的冷镦钢在具体应用过程中，非常容易出现这个情况，严重影响产品的质量。
1.2.2表面裂纹产生的原因
产生表面裂纹的关键因素有两个，其一是钢坯质量不达标。钢坯质量造成的表面裂纹一般是钢锭皮下气泡或者皮下夹杂在轧制中裸露在钢坯或者钢材表面。钢坯存在发纹与裂缝时，经过再轧制加工也可以造成表面裂纹。钢坯表面舌状结疤太深的时候，在轧制中也许演变成“Y”字形的裂缝。钢坯火焰清理沟痕太陡或者加热温度不均匀、钢温太低与轧后钢材冷却不合适，也能够造成发纹；其二是轧制过程把握不好而造成的表面裂纹，在进行轧钢时假如具有温度的严重不均匀，会导致钢材表面出现横向裂纹。[2]线材成品进行冷却时，局部骤冷，会造成微裂纹。
1.3 晶粒度的影响
细小晶粒的内部与晶界附近的应变度差距不大，变形比较均匀，比较而言，由于应力集中造成的开裂的机会也比较小。所以细晶钢也许会在断裂前支撑比较大的变形量，能够获得比较大的延伸率于断面收缩率。与此同时，因为细晶钢中的裂纹不容易传播，在断裂过程中能够吸收较多的能量，体现出比较高的韧性。换句话说，奥氏体晶粒越细小，钢热处理后的强度越高，塑性越好，冲击韧性越高。但是奥氏体化温度太高或者在高温下保持时间太长，将导致钢的奥氏体晶粒长大，明显减小钢的冲击韧性，减少裂纹扩展与提高脆性转折温度。除此之外，晶粒粗大的钢件，淬火变形与开裂倾向变大。特别是晶粒大小不均匀的时候，还明显降低钢的结构强度，导致应力集中，容易出现脆性断裂。通常而言，钢的原始组织越细，碳化物弥散度越大，那么奥氏体的最开始晶粒越细小。也更方便获得细小又均匀的奥氏体起始晶粒度。冷镦钢标准在确保相应强度的前提下，还存在较好的塑性与韧性，来有利于提高冷顶锻性能等。所以提高冷镦钢晶粒度，冷镦钢是不是可以存在良好的整体机械性能的重要原因之一就是细化晶粒。
1.4 控冷和轧制工艺参数的影响缓冷铁碳基体组织成分与力学性能的关系
见图1。从图1能够知道出，冷镦钢控冷工艺与相应的低和中碳素结构钢不一样，其规定最后的成品应该具有较好的强度，较好的韧性与塑性，即要存在良好的整体力学性能。[3]它的组织是铁素体加珠光体，所以使用延长型冷却，针对如SWRCH35K型号的冷镦钢进行控冷主要是让奥氏体分解在合适的温度下开展，并让分解变换的周期变长，方便获得合适的铁素体晶粒与较少的珠光体，让冷镦钢的强度得到提高，并不同程度地降低塑性指标，获得良好较好的整体力学性能。
经过进行低温轧制（出钢温度930～950℃），科学的吐丝温度（820～840℃）以及较合适的冷却速度，让最后成品的性能符合标准，让缓冷铁碳主要组织部分和力学性能关系一致。图2为SWRCH35K型号的冷镦钢等温变换曲线。通过图2“C”曲线的形形特征，也能够得出与所要的奥氏体变换温度差不多的吐丝温度。[4]降低过冷度，与此同时和转变温度差不多时，使斯太尔摩冷却线辊道速度减小，使用保温罩进行保温，缓慢转变，来得到小而均衡的珠光体，进而往下移动来降低转变范围，避免产生部分不平衡组织，完成得到铁素体加些许珠光体组织的要求，使冷镦钢最后的整体性能指标得以确保。
2 提高冷镦钢质量的关键措施
我国钢铁企业冷镦钢生产中最严重的情况就是怎样处理在具体冷顶锻加工时导致的镦头裂开，造成成品浪费的情况，这也是我国产品和国外产品具有的关键性区别。对于冷镦钢的利用特征与质量标准，根据造成冷镦钢性能影响的每一项因素及实际生产，使冷镦钢的产品质量得到提高，能够通过下面三方面来改善。
（1）控制钢的成分的均匀性与稳定性，以此来确保具有稳定钢质性能。提高钢纯净度，减少钢中有害元素硫、磷、氧、氢的含量，确保适量的氮与铝含量。[5]
（2）采取控制冶炼、轧钢的过程，来得到均匀且细化晶粒组织，使冷镦钢的整体机械性能得到提高。
（3）预防与避免表面裂纹的出现，避免冷镦钢冷顶锻时具有裂纹源。造成冷镦钢冷顶锻开裂的关键因素之一就是表面裂纹。所以，在制造时应该进行严格掌握。增强钢坯验收与装炉前的质量检查、裂缝、结疤超过要求的钢坯不投料。
结语
综上所述，影响冷镦钢质量的因素有钢的化学成分、表面裂纹和钢的晶粒度以及轧制工艺参数。本文提出了相应的解决措施，希望可以给人们作为参考。
参考文献
[1]黄敬花.冷镦钢表面开裂的影响因素研究[J].山西冶金，2013，36（6）：3-5.
[2]林辉，熊志辉，程勇刚.冷镦钢冷镦开裂影响因素分析及控制[C]// 全国轧钢生产技术会议.2014.
[3]王忠伟，温国栋，刘和家.SWRCH22A冷镦钢盘条质量研究[J].甘肃冶金，2016，38（3）：33-35.
[4]林辉.冷镦钢冷镦开裂影响因素分析及控制[J].2013年中国金属学会高速线材轧机装备技术分会厂长会，2013.
[5]李印长，孙汝林，张全刚，等.冷镦钢冷镦开裂影响因素分析及控制[J].河南冶金，2015，18（5）：19-22.
论文作者:李军成
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/5/2
标签：晶粒论文; 裂纹论文; 表面论文; 钢坯论文; 奥氏体论文; 性能论文; 钢质论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;