我国紧固件行业不断地要求材料成本和高性能
发布时间：2024-06-02 点击：98
迅速发展的我国紧固件行业不断地要求材料成本和高性能，同时还需要考虑环境保护和能源消耗。我国汽车行业的技术引进和合资合作对冷镦钢新材料的应用起到了重要的推动作用，一些主要高强度紧固件采用了国外相应的材料标准，由此带来大量的材料国产化工作。gb/t6478-2001《冷镦机和冷挤压用钢》已经不适应当前形势需要，应尽快修订标准（7-8年一次），冷墩钢目前主要将解决品种、规格不全，尺寸精度和表面脱碳问题。
21世纪以来，随着微电子和计算机技术、生物工程技术、航空航天技术等诸多技术的快速发展，引起了新的技术革命浪潮。对机械制造业影响最大的基础件之一的紧固件，在性能和功能方面，尤其是安全方面，提出了新的更高的要求。众所周知，工艺和材料作为紧固件制造的基础，对产品的质量和性能起着至关重要的作用。
冷镦钢的技术创新将促进紧固件
“十一五”期间，材料提升与结构调整是我国特殊钢发展主调。随着我国特殊钢生产工艺技术装备水平提高，产品将向特、精、高的方向发展，钢材价值量得增长将明显高于数量增长。用冷镦加工方法制造紧固件，特殊连接件（螺栓、螺母、螺钉、铆钉等）用的钢称为冷镦钢，主要生产汽车用标准件。
冷墩钢占汽车用优质钢材总量的7%-12%，预计全国2009年为650万吨-700万吨，这也是各特钢厂的支柱产品之一。
冷镦是在常温下利用金属塑性形成的。冷镦工艺对原材料的质量要求较高。采用冷墩工艺制造紧固件，不但效率高，质量高，而且用料省、成本低。紧固件及冷冲压件是冷镦成形工生产的，在冷镦成形工艺过程中，每个零件的变形量很大（约60%--85%），而且大多数是一次成型，因此要求冷镦钢具有很高的塑性，在冷镦变形中变形抗力小，不产生裂纹、裂纹等缺陷，加工硬化率低，同时要求冷墩钢材具有高的表面质量。
冷镦性能是冷镦钢的重要性能之一，冷镦钢应具备的主要性能；对于冷镦钢变形要具有尽可能小的阻力和可能高的变形能力。为此，一般要求冷镦钢的屈强比为0.-0.65，断面收缩率>50%。此外，为避免在冷镦时表面开裂，要求钢材表面质量良好，同时钢材的表面脱碳层要尽可能小。
进入2006年后，紧固件行业大量使用的冷镦钢，不仅品种全，而且品质优，性能好。有调质型合金钢、低温回火型合金结构钢、低碳低合金高强度钢、铁素体--马氏体双相钢等，具有代表性的典型牌号有：ml20mnvb、ml40cr、ml35crmo、ml20、ml35等等。
长期以来，钢铁材料一直是紧固件的主要材料。由于市场竞争激烈，提高质量和降低成本是同等重要的课题。降低成本主要采用两种手段：一是减少合金元素的添加量或采用其他强化材料的低价合金元素；二是降低紧固件制造成本，如降低制造螺栓所消耗的能源而采用非调质钢，为改善螺母机械加工能力采用易切削钢，采用能减化工序、提高成品率和提高生产效率以降低生产总成本的钢材。
2009年至2015年，我国冷镦钢材料的发展方向：
a.非调质冷墩钢用线材的研发；
b.10.9级螺栓用低碳硼钢；
c.螺栓的高强度化攻关
d.调质型高强度螺栓钢的筛选：
f.高碳钢高强度螺栓钢的研发
紧固件作为机械基础件，如今世界各国都在重视强化紧固件技术，也显示出当前的发展趋势。从结构紧固件向功能紧固件，从单一紧固件向复合紧固件，成分和结构由简单向复杂化等变化，高强度、高耐热、高成形性冷镦钢的推出，能满足日益严格的紧固件机械性能要求，因此可望扩大紧固件的新产品，为更节能，更清洁的环境作贡献。
在未来的厂时期内，紧固件仍以钢铁为主流材料，基于钢铁材料的铁性以及伴随着技术进步，钢铁工业的迅猛发展促进了紧固件塑性成形技术的提升，复合现在紧固件产品与工艺的钢铁材料，为当今全国紧固件年产500多万吨的巨大生产规模，提供了重要保障。
一方面，紧固件工艺、工具及装备等的发展在很大程度上，以材料技术，特别是以改善材料塑性的技术水平及进展为转移。另一方面，紧固件产品的设计。研发也在相当程度上受材料的影响，如对紧固件的结构、形式、精度、性能等的制约。
紧固件跟新技术进步
在发达国家中，凡是拥有自己品牌的紧固件产品的供应商都在高度重视紧固件的技术研发，通过较多的他哺乳，持续的改进和长期的积累，形成各自独有的标准（工艺技术），并作为市场竞争力的要素而严加保密。人们可以购得品牌产品，通过测绘和解剖分析，仿制出形状、样式和成分与之完全相同的产品，但使用寿命和可靠性常常相差甚远。
在我国紧固件行业快速发展的20多年的历史中，紧固件企业普遍存在重产值、重产量，生产低档、低品质、低技术含量产品的倾向。全国多数民营紧固件企业发展战略、发展规划，技改过分追求购置高速冷镦设备，追求眼前利益，而很少顾及原材料的质量控制和改善机械性能技术的研发，其后果常常由于低档产品、低附加值而在市场竞争（尤其是在国际市场）中处于劣势，只能陷入在惨烈价格中挣扎的困境。
长期以来，一方面，紧固件的研发作用未受到重视，紧固件的产值按斤论价，其中的技术含量的价值被严重扭曲。另一方面，紧固件产品的设计也在相当程度上受钢材料的影响，特别是改善钢材塑性成形技术水平是以钢材材料为基点的。
多年来，我国钢铁制造控制术的落后，不但不能适应改革开放以来机械工业的生产和市场竞争的需要，而且制约全国制造业整体创新能力的提高。
“十五”期间，我国钢铁工业的技术进步推动了制造业（汽车、摩托车行业、装备制造行业）的快速发展，即使是一般的机械制造，钢铁材料的技术进步同样对紧固件产品的创业很少，而如今全国有宝钢、湘钢、包钢、首钢近40家钢铁企业生产冷镦钢，部分钢种已接近或达到国外先进水平。
如今生产紧固件的六模六冲多工位冷镦机的生产率已达到600件/min，相当于20年前60件/min提高了10倍，紧固件行业生产效率大为改观。其实，多工位冷镦机并不复杂，在当年设计制造600件/min的冷镦机亦非难事，问题在于那个小小的六角冲头模具，它当时寿命低于两万件，在这种情况下，提高冷镦机的速度毫无意义。因为，紧固件是一种批量极大地产品，通常要求每个冲头的寿命都要超过一个班，否则很难进行生产管理。上世纪90年代初，通过热处理工艺的改进，六角冲头寿命提高到5万件左右，才有300件/min的多工位冷镦机问世。ld、gm、er5冷作模具钢的诞生，在工作过程中刃口不易发生开裂、崩刃等现象。乃至90年代后期，用气象沉积工艺进行六角冲头表面改性处理，使其寿命提高到25-45万件以上，气相沉积工艺已从tin系涂层发展到氮化物涂层的多元化方向，有（ti,cr)n系涂层、（ti、al、zr）n系涂层、ti、al、zr）n系涂层等已成为高速冷镦机的催生剂。
大于或等于8.8级高强度紧固件都需要经过热处理调质，目前我国生产的乘用车大多数是国外品牌，没有自主的核心技术，而汽车紧固件也只能按照国外的技术和标准进行生产，钢材也基本上按国外标准jis、sea提供，尤其是材料的性能指标和质量控制水平，只能简单的模仿国外产品，存在一定的盲目性。
追求高效、强韧性和轻量化相结合是将紧固件钢材与制造的精髓，金属材料学将在其中起着制约的作用。为了节约能源和资源，钢材冶炼工业和紧固件工业的紧密结合且合作，不仅会进一步促进现代化钢铁技术的研究，同时也为高强度紧固件的发展、竞争能力提高提供材料基础，需要全行业加以充分关注。
新材料应用效果显著
为了适应结构连接的需要，钢铁工业新技术进步不断推出性能优越的新材料。
近年来，我国钢铁材料重大技术基础研究获得较大的成绩。以北京钢铁总院为依托单位，从基础理论到关键技术，再到工艺流程的系统研发，开发出从200mpa提高至400mpa的高强碳素结构钢；从400mpa提高至800mpa的高强微合金钢；从1000mpa提高至1500mpa的高强度合金结构钢等3大类新的钢铁材料；通过形变诱导析出和中温相变控制等技术创新，生产出高强微合金钢材，在鞍钢、武钢、济钢投产，年产已超过50万吨，用于大型桥梁、汽车起重机、采矿液压支架等关键零部件，销售收入已超过60亿元，研发出强度级别达到15.9级得耐延迟断裂紧固件用adf系列合金钢，具有超细晶粒、超洁净度、高均匀性、性价比更加合理。是目前国际上强度级别最高的耐延迟断裂紧固件用合金钢，已经在汽车上使用，并成为香港9号码头大螺栓用材。
在着一些列国家重点基础研究项目，（973计划）“新一代钢铁材料的重大基础研究”和“通用高分子材料高性能化的基础研究”中，中国金属学会理事长、首席科学家翁宇庆的“超细晶钢--钢的组织细化理论与控制技术”已获得国家科技进步奖一等奖和冶金部科技进步奖等特等奖。由于对新新一代钢铁材料的研发，该团队获得香港生产力促进局授予的紫荆杯奖。
由于钛合金紧固件能满足特俗条件或特殊规格要求，因此在航空航天中的需求量仍急剧增长。t3、tb5、tc4和tc16等钛合金紧固件大批量的使用，保证了航空器的技术和经济特性。
对发动机类高强度紧固件要求更高和更均一的质量及更长的使用寿命，开发出新型30crni4moa特殊钢，用于中速柴油机连杆螺栓、缸盖螺栓不可拆卸连接，使用寿命可达到5万h以上。
从减少制造和安装过程对环境的污染且减少对资源的依赖，保护人类赖以生存的环境出发，人们一方面对紧固件制造过程中的污染，如噪声、烟雾、废水的污染等都提出了强烈的改善要求；另一方面。减少钢铁材料的有害物质和改善钢材成分、改进轧钢工艺。如节省能源的免退火冷墩钢swrch35k--m，可减少原材料的退火工序；还有生产冷作强化非调质钢，无需热处理，有马钢生产的mft8非调质钢；宝钢生产的fm08mnsi/fm08mnsiv非调质钢8.8级紧固件已成功应用于各类构件上。
mn-ti--b、mn--v--b冷镦钢的开放，在m20以下可保证获得马氏体组织、可用来取代中碳合钢调质热处理。20mnvb钢生产ca488发动机连杆螺栓，静强度比40cr钢螺栓提高了30%-35%。螺栓承载力提高了38%--45%，可实现强度和韧度得最佳配合。
20mntib钢批量制造10.9级高强度螺栓；20mn2v、swrch22a和20mn钢大量运用于汽车、摩托车等车辆焊接螺栓、螺母上，它经过高温低碳马氏体强化后，强韧性匹配好，避免了中碳钢所易产生的缺陷，性能相当于或优于swrch45k、swrch35k钢。
近年来，钢铁材料中的合金化技术的进步，满足了我国紧固件制造的需要。
西宁特钢承担的高质量特殊钢超洁净化冶金技术研究项目通过验收
设计冲裁模时应注意五大事项
中国龙工15亿元在福建建铸锻项目
美国机械制造技术协会为通用的制造技术供应商请援
山推走进道路机械事业部
瑞士Bufab并购荷兰Flos 强化零部件领域地位
大众投资削减 重要客户奥州零配件企受挫
承钢下大力度推进含钒钛特色热轧“薄”板生产力度
21世纪以来，随着微电子和计算机技术、生物工程技术、航空航天技术等诸多技术的快速发展，引起了新的技术革命浪潮。对机械制造业影响最大的基础件之一的紧固件，在性能和功能方面，尤其是安全方面，提出了新的更高的要求。众所周知，工艺和材料作为紧固件制造的基础，对产品的质量和性能起着至关重要的作用。
冷镦钢的技术创新将促进紧固件
“十一五”期间，材料提升与结构调整是我国特殊钢发展主调。随着我国特殊钢生产工艺技术装备水平提高，产品将向特、精、高的方向发展，钢材价值量得增长将明显高于数量增长。用冷镦加工方法制造紧固件，特殊连接件（螺栓、螺母、螺钉、铆钉等）用的钢称为冷镦钢，主要生产汽车用标准件。
冷墩钢占汽车用优质钢材总量的7%-12%，预计全国2009年为650万吨-700万吨，这也是各特钢厂的支柱产品之一。
冷镦是在常温下利用金属塑性形成的。冷镦工艺对原材料的质量要求较高。采用冷墩工艺制造紧固件，不但效率高，质量高，而且用料省、成本低。紧固件及冷冲压件是冷镦成形工生产的，在冷镦成形工艺过程中，每个零件的变形量很大（约60%--85%），而且大多数是一次成型，因此要求冷镦钢具有很高的塑性，在冷镦变形中变形抗力小，不产生裂纹、裂纹等缺陷，加工硬化率低，同时要求冷墩钢材具有高的表面质量。
冷镦性能是冷镦钢的重要性能之一，冷镦钢应具备的主要性能；对于冷镦钢变形要具有尽可能小的阻力和可能高的变形能力。为此，一般要求冷镦钢的屈强比为0.-0.65，断面收缩率>50%。此外，为避免在冷镦时表面开裂，要求钢材表面质量良好，同时钢材的表面脱碳层要尽可能小。
进入2006年后，紧固件行业大量使用的冷镦钢，不仅品种全，而且品质优，性能好。有调质型合金钢、低温回火型合金结构钢、低碳低合金高强度钢、铁素体--马氏体双相钢等，具有代表性的典型牌号有：ml20mnvb、ml40cr、ml35crmo、ml20、ml35等等。
长期以来，钢铁材料一直是紧固件的主要材料。由于市场竞争激烈，提高质量和降低成本是同等重要的课题。降低成本主要采用两种手段：一是减少合金元素的添加量或采用其他强化材料的低价合金元素；二是降低紧固件制造成本，如降低制造螺栓所消耗的能源而采用非调质钢，为改善螺母机械加工能力采用易切削钢，采用能减化工序、提高成品率和提高生产效率以降低生产总成本的钢材。
2009年至2015年，我国冷镦钢材料的发展方向：
a.非调质冷墩钢用线材的研发；
b.10.9级螺栓用低碳硼钢；
c.螺栓的高强度化攻关
d.调质型高强度螺栓钢的筛选：
f.高碳钢高强度螺栓钢的研发
紧固件作为机械基础件，如今世界各国都在重视强化紧固件技术，也显示出当前的发展趋势。从结构紧固件向功能紧固件，从单一紧固件向复合紧固件，成分和结构由简单向复杂化等变化，高强度、高耐热、高成形性冷镦钢的推出，能满足日益严格的紧固件机械性能要求，因此可望扩大紧固件的新产品，为更节能，更清洁的环境作贡献。
在未来的厂时期内，紧固件仍以钢铁为主流材料，基于钢铁材料的铁性以及伴随着技术进步，钢铁工业的迅猛发展促进了紧固件塑性成形技术的提升，复合现在紧固件产品与工艺的钢铁材料，为当今全国紧固件年产500多万吨的巨大生产规模，提供了重要保障。
一方面，紧固件工艺、工具及装备等的发展在很大程度上，以材料技术，特别是以改善材料塑性的技术水平及进展为转移。另一方面，紧固件产品的设计。研发也在相当程度上受材料的影响，如对紧固件的结构、形式、精度、性能等的制约。
紧固件跟新技术进步
在发达国家中，凡是拥有自己品牌的紧固件产品的供应商都在高度重视紧固件的技术研发，通过较多的他哺乳，持续的改进和长期的积累，形成各自独有的标准（工艺技术），并作为市场竞争力的要素而严加保密。人们可以购得品牌产品，通过测绘和解剖分析，仿制出形状、样式和成分与之完全相同的产品，但使用寿命和可靠性常常相差甚远。
在我国紧固件行业快速发展的20多年的历史中，紧固件企业普遍存在重产值、重产量，生产低档、低品质、低技术含量产品的倾向。全国多数民营紧固件企业发展战略、发展规划，技改过分追求购置高速冷镦设备，追求眼前利益，而很少顾及原材料的质量控制和改善机械性能技术的研发，其后果常常由于低档产品、低附加值而在市场竞争（尤其是在国际市场）中处于劣势，只能陷入在惨烈价格中挣扎的困境。
长期以来，一方面，紧固件的研发作用未受到重视，紧固件的产值按斤论价，其中的技术含量的价值被严重扭曲。另一方面，紧固件产品的设计也在相当程度上受钢材料的影响，特别是改善钢材塑性成形技术水平是以钢材材料为基点的。
多年来，我国钢铁制造控制术的落后，不但不能适应改革开放以来机械工业的生产和市场竞争的需要，而且制约全国制造业整体创新能力的提高。
“十五”期间，我国钢铁工业的技术进步推动了制造业（汽车、摩托车行业、装备制造行业）的快速发展，即使是一般的机械制造，钢铁材料的技术进步同样对紧固件产品的创业很少，而如今全国有宝钢、湘钢、包钢、首钢近40家钢铁企业生产冷镦钢，部分钢种已接近或达到国外先进水平。
如今生产紧固件的六模六冲多工位冷镦机的生产率已达到600件/min，相当于20年前60件/min提高了10倍，紧固件行业生产效率大为改观。其实，多工位冷镦机并不复杂，在当年设计制造600件/min的冷镦机亦非难事，问题在于那个小小的六角冲头模具，它当时寿命低于两万件，在这种情况下，提高冷镦机的速度毫无意义。因为，紧固件是一种批量极大地产品，通常要求每个冲头的寿命都要超过一个班，否则很难进行生产管理。上世纪90年代初，通过热处理工艺的改进，六角冲头寿命提高到5万件左右，才有300件/min的多工位冷镦机问世。ld、gm、er5冷作模具钢的诞生，在工作过程中刃口不易发生开裂、崩刃等现象。乃至90年代后期，用气象沉积工艺进行六角冲头表面改性处理，使其寿命提高到25-45万件以上，气相沉积工艺已从tin系涂层发展到氮化物涂层的多元化方向，有（ti,cr)n系涂层、（ti、al、zr）n系涂层、ti、al、zr）n系涂层等已成为高速冷镦机的催生剂。
大于或等于8.8级高强度紧固件都需要经过热处理调质，目前我国生产的乘用车大多数是国外品牌，没有自主的核心技术，而汽车紧固件也只能按照国外的技术和标准进行生产，钢材也基本上按国外标准jis、sea提供，尤其是材料的性能指标和质量控制水平，只能简单的模仿国外产品，存在一定的盲目性。
追求高效、强韧性和轻量化相结合是将紧固件钢材与制造的精髓，金属材料学将在其中起着制约的作用。为了节约能源和资源，钢材冶炼工业和紧固件工业的紧密结合且合作，不仅会进一步促进现代化钢铁技术的研究，同时也为高强度紧固件的发展、竞争能力提高提供材料基础，需要全行业加以充分关注。
新材料应用效果显著
为了适应结构连接的需要，钢铁工业新技术进步不断推出性能优越的新材料。
近年来，我国钢铁材料重大技术基础研究获得较大的成绩。以北京钢铁总院为依托单位，从基础理论到关键技术，再到工艺流程的系统研发，开发出从200mpa提高至400mpa的高强碳素结构钢；从400mpa提高至800mpa的高强微合金钢；从1000mpa提高至1500mpa的高强度合金结构钢等3大类新的钢铁材料；通过形变诱导析出和中温相变控制等技术创新，生产出高强微合金钢材，在鞍钢、武钢、济钢投产，年产已超过50万吨，用于大型桥梁、汽车起重机、采矿液压支架等关键零部件，销售收入已超过60亿元，研发出强度级别达到15.9级得耐延迟断裂紧固件用adf系列合金钢，具有超细晶粒、超洁净度、高均匀性、性价比更加合理。是目前国际上强度级别最高的耐延迟断裂紧固件用合金钢，已经在汽车上使用，并成为香港9号码头大螺栓用材。
在着一些列国家重点基础研究项目，（973计划）“新一代钢铁材料的重大基础研究”和“通用高分子材料高性能化的基础研究”中，中国金属学会理事长、首席科学家翁宇庆的“超细晶钢--钢的组织细化理论与控制技术”已获得国家科技进步奖一等奖和冶金部科技进步奖等特等奖。由于对新新一代钢铁材料的研发，该团队获得香港生产力促进局授予的紫荆杯奖。
由于钛合金紧固件能满足特俗条件或特殊规格要求，因此在航空航天中的需求量仍急剧增长。t3、tb5、tc4和tc16等钛合金紧固件大批量的使用，保证了航空器的技术和经济特性。
对发动机类高强度紧固件要求更高和更均一的质量及更长的使用寿命，开发出新型30crni4moa特殊钢，用于中速柴油机连杆螺栓、缸盖螺栓不可拆卸连接，使用寿命可达到5万h以上。
从减少制造和安装过程对环境的污染且减少对资源的依赖，保护人类赖以生存的环境出发，人们一方面对紧固件制造过程中的污染，如噪声、烟雾、废水的污染等都提出了强烈的改善要求；另一方面。减少钢铁材料的有害物质和改善钢材成分、改进轧钢工艺。如节省能源的免退火冷墩钢swrch35k--m，可减少原材料的退火工序；还有生产冷作强化非调质钢，无需热处理，有马钢生产的mft8非调质钢；宝钢生产的fm08mnsi/fm08mnsiv非调质钢8.8级紧固件已成功应用于各类构件上。
mn-ti--b、mn--v--b冷镦钢的开放，在m20以下可保证获得马氏体组织、可用来取代中碳合钢调质热处理。20mnvb钢生产ca488发动机连杆螺栓，静强度比40cr钢螺栓提高了30%-35%。螺栓承载力提高了38%--45%，可实现强度和韧度得最佳配合。
20mntib钢批量制造10.9级高强度螺栓；20mn2v、swrch22a和20mn钢大量运用于汽车、摩托车等车辆焊接螺栓、螺母上，它经过高温低碳马氏体强化后，强韧性匹配好，避免了中碳钢所易产生的缺陷，性能相当于或优于swrch45k、swrch35k钢。
近年来，钢铁材料中的合金化技术的进步，满足了我国紧固件制造的需要。
西宁特钢承担的高质量特殊钢超洁净化冶金技术研究项目通过验收
设计冲裁模时应注意五大事项
中国龙工15亿元在福建建铸锻项目
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山推走进道路机械事业部
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