冷镦钢是一类用于室温成形的钢种，包括低碳钢、中碳钢、非调质钢、硼钢、低合金钢、合金钢等钢种，可制造3.6级至12.9级10个强度等级的一系列螺栓标准件冷镦钢，广泛应用于汽车、工程建设、机械、电子、轻钢结构、建筑等行业。
冷镦钢具有良好的冷成型性能，因此在机械加工行业中，用冷拔代替热轧材料的冷切割机。这种工艺的优点是可以节省大量工时，同时减少10-30%的金属消耗，而且产品尺寸精度高，表面光洁度好，生产率高。
冷镦工艺要求该系列钢具有较高的洁净度，控制钢中的Si、Al含量，采用控轧、控冷工艺，避免马氏体、贝氏体和魏氏体组织的出现，使钢具有细小的晶粒和碳化物球化组织，以提高钢的塑性和冷锻性能。
2 国内外冷镦钢发展概况
2.1 国外冷镦钢的开发与生产
国外冷镦技术从20世纪50年代发展到现在，可以说已经相当成熟。国外发达国家的冷镦钢工业基本形成规模，重点根据用户要求提高冷镦钢材料的质量和性能，产量变化不大。日本大同为降低标准件材料成本和加工成本，推出了多种不锈钢螺栓、螺钉。近年来，开发了AUS系列冷镦用不锈钢，利用设备优势，推出了AUS系列产品。有奥氏体（A）、铁素体（F）、马氏体（M）和沉淀硬化系列钢材牌号与其强度质量等的关系，强度范围广，抗拉强度达400~，大大提高了钢材的冷镦性能；日本精泉开发了具有良好耐蚀性和冷镦性能，经淬火硬化的马氏体冷镦钢，满足了建筑业的要求。
进口钢丝金相组织非常细小均匀，细小的白色粒状先共析铁素体均匀弥散分布于基体上，无网状组织，晶粒尺寸仅为1-2μm，强度和塑性均好，在拉拔过程中表现出优良的拉拔性能，断丝率低。美国、德国、英国、法国、日本是紧固件用钢的进口国和高端紧固件产品的出口国。
2.2国内冷镦钢开发生产情况
近年来，随着我国钢铁工业的快速发展，冷镦钢牌号增多，产量增加，质量提高，国内开发、生产冷镦钢的厂家不断扩大，如表1所示，目前开发、研究、投产的有：宝钢：；天钢：、22A；莱钢：ML35；石钢：ML35、ML40、ML45、45#；杭钢：ML35、ML40、。
从品种上看，12.9级以上高强度紧固件仍以国外品牌为主。从产品标准上看，我国碳含量波动范围为7个碳级，国外为5个碳级，比我国严格。我国锰含量为0.20-0.50%，而国外标准分为0.30-0.60%、0.60-0.90%、0.70-1.00%三个级别，扩大了低碳冷镦钢锰含量范围，提高了线材综合力学性能。
3 冷镦钢生产工艺
冷镦钢生产的一般工艺流程为：铁水—转炉—精炼炉—连铸（模铸）—钢锭检验—初轧、连轧—钢锭修磨—高速热轧线材—成品检验—入库。国内外典型钢厂生产冷镦钢的工艺流程见表2。
从表2可以看出，大部分钢厂已采用了比较先进的生产工艺，如铁水预处理、炉外精炼、喂线等，宝钢还采用了在线火焰清理、抛丸清理、磁粉探伤等措施。
4 冷镦钢的质量控制
标准件生产过程中容易出现的质量问题有：
（1）标准件镦粗部位开裂：标准件镦粗部位处沿材料长度方向或长度45度方向出现裂纹、撕裂或裂纹钢材牌号与其强度质量等的关系，造成大量产品报废；
（2）螺纹滚压部位产生毛刺：在螺纹滚压部位，沿长度方向形成毛刺，影响标准件质量和使用；
（3）丝杆裂纹：标准件丝杆沿长度方向出现折叠裂纹，造成大量产品报废；
（4）标准件表面结皮或结疤：标准件表面沿长度方向形成结皮或结疤，影响标准件质量和使用；
（5）标准件的性能缺陷：有时标准件在生产过程中未发现任何质量问题，但在受到拉伸或扭转应力作用时，沿长度方向或长度45度方向的表面出现裂纹、撕裂或裂痕，严重降低了标准件的使用强度和寿命，很可能给社会造成难以弥补的损失。
标准件生产过程中出现的这些质量问题，都可以在材料的冷镦工艺上体现出来，也就是与材料的冷镦性能有着密切的关系。根据钢铁企业及标准件厂的生产实践，冷镦钢应从五个方面加强过程控制，提高产品的物理质量：表面质量；微观组织；化学成分；非金属夹杂物；晶粒大小。
（1）表面质量
冷镦钢丝表面应光滑圆整，不得有凹凸折叠、结疤、裂纹、麻点等缺陷。冷镦时，钢材表面的环向变形最大，受力也最大，只要钢材表面有裂纹等缺陷，一经镦锻就会开裂。一般认为，对于冷镦钢丝，应在酸洗后进行表面检查，缺陷深度不得大于0.15mm。国内冷镦钢丝与国外的差距主要体现在表面质量上。标准件厂统计，80-85%的冷镦开裂是由于钢丝表面有折叠、划痕、密发纹、结疤等缺陷引起的。冶金厂的实践也证明，0.10mm以上的划痕往往使1/2的冷镦钢丝开裂。冷镦只要1/3处合格，局部划痕不应超过0.07mm，并且不应存在其它表面缺陷。
（2）化学成分
冷镦钢对冶金质量要求较高，因此在设计化学成分时，对钢中各化学元素的含量进行严格控制，特别是对不利于冷镦的化学元素Si，残余元素Cu、Ni、Al、N的含量以及产品成型后直接影响冷镦加工性能的夹杂物、偏析等因素进行严格的控制，以保证钢的高纯净度和成分均匀性。
（3）非金属夹杂物
钢中非金属夹杂物含量高是造成标准件冷镦开裂的重要因素。非金属夹杂物中危害最大的是B类、D类夹杂物。B类（氧化铝）和D类（球状氧化物）夹杂物影响较大。氧化铝夹杂物不得超过0.5级；球状氧化物夹杂物不得超过1级。颗粒越大越容易开裂。距钢材表面2mm范围内的夹杂物不得超过0.15μm。
（4）微观结构
冷镦钢盘条的组织应为铁素体+粒状珠光体（F+P），以3级组织为最佳组织，其次是2级和4级组织。标准一般规定组织为2～4级，不得出现片状珠光体和贝氏体组织。制造高强度螺栓用热轧盘条虽然可以按铁素体+贝氏体（F+B）和铁素体+马氏体（F+M）组织交货，但拔制后必须进行球化处理和退火处理，才能保证冷镦顺利进行。珠光体的大小和分布也是影响冷镦性能的因素，理想的组织是珠光体球状体大小相近，均匀分布在铁素体基体上。不同珠光体组织性能由好到坏的顺序为粒状珠光体、屈氏体、细小珠光体、片状珠光体。
5 冷镦钢的发展趋势
贴近市场，开发节能型冷镦钢是冷镦钢的发展方向之一。8.8级以上强度等级紧固件加工过程中的高耗能工序主要是冷镦前的钢材退火和冷镦后的热处理（一般为淬火、回火）。如果能取消这两道工序，实现“免退火”或“免淬火、回火”，可明显降低能耗和生产成本，但对钢材的表面质量、内在纯净度、塑性和硬度等指标提出了更高的要求。另一个方向是通过增加硼钢中V含量，同时降低P、S、C含量，提高硼钢的综合力学性能；进一步研究开发超细晶粒钢。
（1）非调质冷镦钢
为了节约能源，提高生产效率，在碳素结构钢或低合金钢中加入微合金元素(主要是V、Nb、Ti)，使其在轧制过程中具有良好的综合力学性能，在随后的拉丝工序中不需调质处理即可达到较高的强度。根据使用条件分为加工型非调质钢(F型)、易切削非调质钢(YF)、冷作硬化型非调质钢(LF)、高强度高韧性非调质钢(GF)。含有少量合金元素的非调质钢，不需进行调质处理，只需控制轧制变形和随后的冷却速度，即可保证必要的力学性能。目前，非调质钢丝的韧性稍差，性能波动较大。各大钢厂需严格控制控轧、控冷工艺，以获得具有优良强韧性的冷镦性能。
（2）双相钢
日本大部分钢厂已研究开发了铁素体-马氏体双相钢，主要采用低碳（
（3）高强度硼钢
设计原理：降低碳含量，提高钢的冷变形能力，添加0.0005%-0.0025%的硼，弥补碳降低造成的强度和淬硬性的损失，并添加少量的Cr、Mn、Ti等合金元素，进一步提高淬硬性。碳及合金元素含量低，可不经球化退火直接冷锻，节约能源，淬火变形和开裂倾向小。
（4）超细晶粒钢
当材料的组织超细化到亚微米、纳米尺度时，材料在宏观上表现出许多新的性能。研究表明，当亚共析钢的原始奥氏体晶粒因先共析铁素体而超细化到亚微米时，随后的共析相变，无论其形式如何，都能承受冷镦操作。通过增加硼钢中的V含量，降低P、S和C含量，可以提高硼钢的综合力学性能；超细晶粒钢有待进一步研究和开发。
（5）耐腐蚀钢
随着内陆资源的大量消耗，人类将从内陆迁往海洋，海洋资源开发将成为重大发展课题。由于海水中氯离子的强腐蚀性，对基础设施的耐腐蚀性能提出了很高的要求。因此，耐腐蚀紧固件钢是未来非常重要的发展趋势。
6 结论
近年来，国内研制的冷镦钢牌号增多，产量增加，质量提高，大部分钢厂在冷镦钢方面都发展出了自己的特色，但国产冷镦钢整体质量还有待进一步提高。冷镦钢丝对钢材的内在质量和表面质量要求严格，未来的发展方向要求既能满足紧固件行业对冷镦性能和力学性能的要求，又能满足产品行业对拉拔强度和塑性的要求。
