冷鐓機用鋼的材料改制過程
作者：溫州金誠冷鐓標準件有限公司 來源：http://www.xmpc126.com 更新時間：2021/9/2 9:23:21 點擊次數：
冷鐓機用鋼的材料改制過程
冷鐓機用鋼的材料改制過程是冷鐓機生產工藝流程中的重要組成部分，直接影響到冷鐓機產品的質量和生產的正常進行。材料改制的工藝流程大致如下：
⑴材料改制熱處理
冷鐓機用鋼根據材料改制過程加工工藝要求和熱處理前后次序不同，主要分為：鋼材熱處理、中間熱處理和成品線材處理（對材料有特殊要求時采用）。
鋼材熱處理是對熱軋鋼材在冷拉拔之前的預先熱處理。其目的在于：改善鋼材的原始組織，減低鋼材硬度，提高鋼材塑性，以滿足冷拔變形的需要。對于中碳鋼以下（C＜0.25%）的碳素結構鋼和部分低合金結構鋼，如果不存在其他缺陷，因其硬度較低，塑性較好，一般不預先進行熱處理。但是，為了鋼材在材料改制過程中工藝性的穩定，許多工廠不論熱扎鋼材是否存在缺陷，全部先進行熱處理。
對于含碳或合金元素較高的鋼種（45鋼以上的碳素鋼和絕大部分合金鋼），在熱軋后空冷條件下，其硬度較高，塑性較差，給冷拔變形造成困難，不僅會增加拉拔力和拉絲模的磨損，而且往往由于鋼材的硬度較高，塑性較低，冷拔時，鋼材內部或表面形成裂紋，造成廢品（這些鋼材在熱軋后多具有粗大片狀珠光體或網狀滲碳體，在拉拔過程中滲碳體易被破碎）。
⑴低溫退火
⑵完全退火
⑶球化退火
⑵材料改制對產品質量的影響
材料改制對產品質量的影響很大。螺栓類桿類零件的“斷頭”缺陷、冷鐓機件表面的開裂缺陷是冷鐓機生產中主要的廢品現象，引起這類缺陷的原因有些是材料準備過程中所引起的。
⑶螺栓斷頭的產生原因及其控制
按照GB3098.1國家標準，對不經熱處理的冷鐓機螺栓要進行頭部堅固性試驗。在試驗中，螺栓頭部的斷裂現象稱為“斷頭”。斷頭一般表現為兩種形式：頭部起夾層而導致開裂；頭桿結合部或毗鄰部位的斷裂。
工件頭部起夾層而引起的開裂的原因較簡單，一般是冷鐓機工藝不當所致。當預鐓工序的沖模與凹模的中心位置調整不當，使預鐓件頭、桿同軸度差，頭部形成明顯的歪斜，在成形時會產生廢品。如線材直徑偏小，是鐓鍛比增加，在鐓粗時易發生縱向彎曲，使金屬流線紊亂，晶粒間的有機聯系被分離，也會產生斷頭現象。對于因冷鐓機工藝不當引起的斷頭，只要改進工藝設計即可。
頭桿結合部的斷裂，有些是材料改制過程忠的原因所致。生產實踐和試驗研究表明，鋼材冷變形性能的好壞對工件的質量起決定性作用。鋼材質量由兩方面形成：一是鋼廠出廠的鋼材性能必須具備冷鐓機用鋼的要求；另一方面是鋼材在改制過程中必須有利于保護或提高鋼材的冷鐓機性能。
鋼材原始組織缺陷常見的有：鋼材中有較嚴重的偏析帶存在，在偏析處有碳、磷、硫等非金屬元素集聚，會降低鋼材的冷變形性能，導致工件斷裂。一般沸騰鋼較容易出現偏析。鋼中 有縮孔殘余、疏松、夾雜物等缺陷，或者有以粗大晶粒呈現的過熱組織結構，從而顯示出脆性。
在材料改制過程中，由于工藝處理不當引起鋼材缺陷的因素有：鋼材在酸洗中的氫脆，在退火中由于過熱使晶粒粗大而導致脆斷。當材料改制中拉拔變形量落在臨界變形度范圍內，在再結晶退火后產生晶粒粗大，也會出現斷頭現象。
當工件的頭部與桿部的變形量相差較大，所引起加工硬化程度相差也就較大，導致頭桿結合強度較低時也會引起斷頭。如凹穴六角螺栓粗梗工藝較細梗工藝較少出現斷頭，凹穴冷鐓機工藝較切邊冷鐓機工藝斷頭現象也少。就是因為前者頭、桿強度差少，在生產中小規格產品出現斷頭較少，這是因為小規格產品所用材料在軋鋼及拉拔時經過多次軋壓使材料性能有所提高的原因。
對于螺栓的斷頭缺陷，可根據產生的原因，采用如下改善措施：
1） 屬于原材料的缺陷，如比較嚴重的偏析、縮孔、疏松等，一般不容易解決。這種材料，即使加工出產品也是廢品；
2） 不甚嚴重的氫脆，可以通過時效處理，或者用退火爐適當烤一下去除氫脆。如有的斷頭材料，放一段時間就不會斷頭。也可在酸洗中添加緩蝕劑，可顯著減少氫脆現象。生產中有些材料有脆性斷裂現象，往往受材料冷脆性影響所致，在寒冷的冬天發生多，夏天出現少。
除了材料改制中采取措施改善斷頭缺陷外，還可改進冷鐓機工藝，如通過改進預鐓形狀，使工件頭部流線折疊位置移到近于頭部頂端處，以提高工件的頭桿結合強度。或采用冷鐓機擠復合工藝，增加線材直徑，增大桿部變形量，減少頭部變形量，從而減少工件頭桿強度差，也有利于提高工件的頭桿結合強度。采取這種二次縮徑工藝可基本防止螺栓斷頭現象。
⑷產品裂口缺陷的產生及其控制
冷鐓機件發生開裂的原因是多種多樣的；有的因為材料材質不良，有的是加工方法有誤，有的因為局部變形過度。
a、縱向開裂 縱向開裂一般是所使用的線材表面狀態不良所致。鋼錠傷痕、軋鋼傷痕等原始坯料缺陷及拉拔時的劃傷或其他表面缺陷，在塑性加工時會形成沿著產品加工方向的裂紋。工件發生何種程度的開裂，要視線材表面缺陷的大小及加工時的變形條件而定。凡是變形量大的工件，材料的缺陷容易顯現。
鋼種偏析的存在，對螺母類冷鐓機件在成形時發生開裂有很大影響。成分偏析不均處或偏析的周邊部分太薄，則容易產生開裂。
b、斜開裂 如果材料的冷成形性能差，常在冷鐓機倒角處形成45°斜開裂。普碳鋼在冷成形時最易產生斜開裂。優質的含碳量較高的中碳以上材料，如果材料的球化退火不好，也易產生45°斜開裂。若材料的冷變形性能差，除了使工件產生斜裂外，還會形成大開口的裂縫。斜裂會由于材料表面傷痕及由此產生的縱向裂紋而擴大。
c、內部開裂 冷鐓機件內部開裂雖然在冷成形時不易及時發現，但在使用中會引起嚴重問題。內部的橫裂，是工件內部的最大變形層，超出材料的允許最大斷裂應變時發生的。這種缺陷，如果預鐓與精鐓配合較好，是裂痕移到工件的正中處，則工件雖受某種載荷不一定會在表面顯現出來，但是受到沖擊載荷時會產生頭部飛出。有的螺栓在緊固時，桿部會出現銀灰色光亮斷面與頭部脫離。這種內裂的產生，與鐓鍛方法無關，而是由于工件最大局部變形處不適應變形條件。如使用有時效硬化性的鋼材，材料有偏處一方或斜向偏析，沿材料縱向有縮孔等內部缺陷，都會促使內部開裂的產生。
d、橫開裂 橫開裂是與鐓鍛方向成直角的工件表面。產生橫裂除了因為使用不適當的材料外，如線材存在嚴重的偏析、纖維狀縮孔、夾渣或其他非金屬夾雜物等，還與冷鐓機技術有關。即由于鐓鍛時產生折迭，有彎曲流線所致。在切邊時，如果切邊工序模具調整不當，或者使用鈍口的模具，在切邊時受單面力的作用而產生附加彎曲應力，也能使工件頭部產生形似橫裂的裂痕。
減少冷鐓機件開裂除了采取解決螺栓類工件斷頭的技術措施外，還可采取以下措施：
1） 如果材料有貫穿性的縱列，根本不適應冷鐓機就應報廢。對于材料有少量的斷續裂紋，大部分是好的，則應為降低生產成本而盡可能充分利用。如某廠一批φ14mmSWRCH35K,用于生產M12內六角螺釘，在材料頭部開裂，沖模應受力不均而極易折斷，使生產不能正常進行。經過試驗，進行線材成品退火、酸洗、磷化處理工藝。雖然冷鐓機時仍產生裂口，但此時材料硬度稍低，磷化處理工藝。雖然冷鐓機時仍產生裂口，但此時材料硬度稍低，磷化后表面潤滑好，使金屬流動性有所提高，顯著減少了開裂程度 ，并且不致使沖模因受力不均而折斷。線材成品退火規范見工藝圖。
良好的材料表面質量是減少冷鐓機件開裂的根本性措施。材料表面質量主要受鋼錠表面質量影響。熱軋后的鋼坯四周有斷續細裂紋，而沸騰鋼比鎮靜鋼更深（深的可達1mm左右）。這些裂紋如能消除，有利于線材表面質量的提高。
鋼胚處理試驗表明： 大鋼錠制成 鋼方坯經酸洗修磨后軋成 圓鋼，用于冷鐓機螺母，一級品可達90%以上；小鋼錠所扎制的方坯不作酸洗精整，并在冷鐓機前經650℃以下的低溫退火，的圓鋼冷鐓機螺母，一級品率達90%以上。
實踐表明：采用大鋼錠提高軋制時的壓縮量、將鋼坯酸洗精整的，若改進軋制圓鋼的孔型，亦可較大地提高線材的表面質量。在軋鋼時采用橢圓-圓孔型系統代替方-圓孔型系統生產的小規格圓鋼，冷鐓機螺母合格率亦在85%以上。
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