非调质冷镦钢钢丝编制说明.docx

1、非调质冷镦钢钢丝编制说明GB/T5953.320非调质冷镦钢钢丝国家标准编制说明非调质冷镦钢钢丝国家标准项目课题组二一年三月冷镦钢丝 第三部分 非调质冷镦钢钢丝国家标准编制说明1 工作概况1.1 任务来源用中碳钢制造的8.8级螺栓，需经过淬火回火处理才能达到预定性能，为节约能源，提高生产效率，紧固件行业迫切希望开发不需淬火回火的高强度螺栓，为此冶金行业开发了非调质冷镦钢。用非调质冷镦钢制造的紧固件，冷镦成形后不需进行调质处理，就可以达到淬火-回火处理中碳钢所能达到的力学性能。非调质钢螺栓与中碳合金钢螺栓生产工艺流程对比如下：非调质钢螺栓：线材拉丝冷镦成形螺纹轧制时效处理电镀烘烤。中碳（合金）钢

2、螺栓:线材球化（软化）退火拉丝冷镦成形螺纹轧制淬火回火电镀烘烤。非调质钢丝主要用于制造8.89.8级螺栓、螺柱，有时也可用于10.9级螺栓、螺柱。8.89.8级非调质冷镦钢是在低碳Mn钢或Cr-Mn钢的基础上，添加微量元素V、Ti、Nb、Al，组织为珠光体+铁素体（F+P）。10.9级螺栓用钢是在低碳Mn-Si的基础上，添加微量元素Ti、V、B，组织为珠光体+贝氏体（F+B）或珠光体+马氏体（F+M）。目前我国尚未制订冷镦用非调质钢丝标准。非调质冷镦钢属于中低碳微合金化钢，C含量一般控制在0.080.28%范围内。为获得良好的沉淀硬化效应，钢中含有微量(0.030.15%)碳化物、氮化物或碳氮

3、化合物形成元素，如V、Nb、Ti、Al等。非调质钢中均含有一定量的Mn，锰可以降低珠光体转变温度，细化珠光体片间距，提高钢的强度；还可以降低VC的固溶温度，促进VC和VN的溶解。FP型钢中含有0.601.00%或1.001.50%的Mn，当Mn超过1.50%时将促进贝氏体(B)组织的形成，Mn超过2.00%时间就可能成为FM型钢。用非调质制造的紧固件与调质紧固件的最大差别是其截面力学性能和硬度分布比较均匀，尺寸效应不显著。大规格调质紧固件，由于受淬透性的影响，表面和心部力学性能和硬度差别很大，使用非调质钢更见优势。表面硬化型紧固件使用非调质钢，表面渗碳或渗氮后淬火，可以达到更高的表面硬度。非调

4、质钢丝目前存在问题是韧性稍差，性能波动较大。生产中要严格控制化学成分，线材只有实行控制轧制和控制冷却才能获得强韧性俱佳的冷镦性能,对非调质钢控制终轧温度（800）是提高冷镦钢塑性和韧性的关键因素。我国非调质钢的分为4类：1）切削加工用非调质钢，表示方法为牌号前加YF。GB/T15712-1995（2008）收入的牌号有6（10）个：YF35V、YF40V、YF45V、（F30MnVS）、YF35MnV、（F38MnVS）、YF40MnV、 YF45MnV、（F49MnVS）和（F12Mn2VBS）。ISO11692:11994(E)收入的牌号有5个：19MnVS6TP、30MnVS6TP、38

5、MnVS6TP、46MnVS6TP、46MnVS3TP。2） 热压力加工用非调调钢，表示方法为牌号前加F。 GB/T15712-1995（2008）收入的牌号有3（10）个：（F35VS）、（F40VS）、F45V、（F30MnVS）、F35MnVN、（F38MnVS）、F40MnV、（F45MnVS）、（F49MnVS）和（F12Mn2VBS）。ISO11692:11994(E)收入的牌号有5个：19MnVS6、30MnVS6、38MnVS6、46MnVS6、46MnVS3。3）冷作强化非调质钢，表示方法为牌号前加LF。4）高强度高韧性非调质钢，表示方法为牌号前加GF。随着我国冶金技术进步和

6、发展，可用于紧固件生产的新型超细晶非调质-冷作硬化型钢线材已研制开发成功，并实现了工业化生产。在该类线材的研制开发、批量生产方面,我国已处于世界先进水平。这种线材具有高强度和高塑性特点，适用于冷镦和辗制螺纹等冷加工工艺。采用这种材料制成的“8.810.9”级螺栓、螺钉或螺柱可不经过淬火并回火处理，各项机械性能亦可达到紧固件机械性能标准（GB/T 3098.1）的规定和实际使用的要求。省去热处理工序，可极大地节约能源，减少环境污染, 属“绿色产品”,也可能减少因热处理带来的淬火裂纹和表面脱碳等缺陷。但由于GB/T 3098.1规定：8.8级及其以上性能等级的紧固件必须进行淬火并回火处理，并为防止

7、热处理工艺不当而规定了表面硬度，因而限制了超细晶非调质钢紧固件的推广应用。为加快这种节能环保型钢制紧固件的推广应用，我国已建议ISO/TC2/SC1制定“用细晶非调质钢制造的螺栓、螺钉和螺柱”的机械性能标准。为推动紧固件行业采用这种新型线材，在有关紧固件专业化生产企业的大力支持下，自2004年10月至2009年12月，马钢股份有限公司已试制生产6.516.5mm的细晶非调质钢线材合计4万余吨，用于制造8.810.9六角头螺栓、六角头螺钉、螺杆及U形螺丝等产品。目前，这些产品除供应国内市场外，有的业已出口。国家质量监督检验检疫总局下达的2007年第五批国家标准制修订计划第20078090-T-6

8、04项的要求，由中机生产力促进中心、马鞍山钢铁股份有限公司主要负责起草的国标“紧固件机械性能 细晶非调质钢螺栓、螺钉和螺柱”（标准编号GB/T 3098.22），并应于2008年12月31日前完成国标草稿报批稿。中国国家标准化管理委员会于2009-10-15以“国标委标批函2009396号”批准发布GB/T 3098.22-2009“紧固件机械性能 细晶非调质钢螺栓、螺钉和螺柱”标准,并于2010-03-01实施。 GB/T 3098.22-2009“紧固件机械性能 细晶非调质钢螺栓、螺钉和螺柱”对材料规定的主要技术要求：1) 细晶非调质钢线材的材料化学成分；2) 细晶非调质钢线材的铁素体晶粒

9、度应大于或等于11级（GB/T 6394,或ASTM E 112：14996）； 3) 细晶非调钢线材的力学性能。 由于国家标准细晶非调质钢线材枝术条件在制定中，因此将有关内容列入本标准的附录A，系规范性的附录,即过去的“标准的附录”。附录A（规范性附录）细晶非调质钢热轧盘条技术条件A1 范围本技术条件规定了细晶非调质钢热轧盘条的尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书等。本技术条件适用于产品规格为6.5mm16.5mm的细晶非调质冷镦钢热轧盘条。A2 订货内容按本技术条件订货，在订货合同上应包含下列技术内容：1 产品名称；2 牌号；3 标准编号；4 规

10、格；5 重量和/或数量；6 应由供需双方协商，并在合同中注明的项目或指标（如未注明时则由供方选择）；7 需方提出的其他特殊要求。A3 尺寸、外形、重量及允许偏差热轧盘条的尺寸、外形、重量、允许偏差及不圆度应符合GB/T 14981的规定。若需方有要求，盘条的允许偏差及不圆度可经双方协商。A4 技术条件A4.1 材料牌号和化学成分 A4.1.1 材料牌号和化学成分（熔炼分析）应符合表A1的规定。表A1材料牌号和熔炼化学成分（%）材料牌号CSiMnPSVNb其他元素MFT80.160.260.301.201.600.0250.015或添加添加或添加MFT90.180.260.301.251.600

11、.0250.015或添加添加或添加MFT100.100.280.601.302.200.0250.015或添加或添加或添加A4.1.2在钢坯或盘条上取样进行化学分析时，其允许偏差应符合GB/T 222的规定。A4.2冶炼方法盘条用钢以氧气转炉或电炉冶炼炉外精炼。A4.3交货状态盘条以热轧状态交货。A4.4晶粒度钢材的铁素体晶粒度按GB/T 6394评级，不应粗于11级。供方工艺保证，无特殊要求，不做检验。A4.5力学性能 力学性能应符合表A2规定。表A2力学性能材料牌号Rm / MPaA / %Z / %MFT86202052MFT96801848MFT108001648A4.6冷顶锻A4.6

12、.1细晶非调质钢热轧盘条每个批号应进行1/2冷顶锻试验，试样按下列要求进行冷顶锻。X=h1/h=1/2。式中：h为冷顶锻前试样高度（两倍盘条直径）； h1为冷顶锻后试样高度。A4.6.2顶锻试验后检查试样侧面，根据是否有肉眼可分辨的裂口进行判断，若未出现裂口，或即使出现裂口，而裂口内表面无肉眼可见原始裂纹则判为合格，若裂口内表面出现肉眼可见原始裂纹则判为不合格。A4.6.3根据需方要求，经供需双方协议，并在合同中注明，冷顶锻可按X=h1/h=1/3、1/4检验，顶锻后试样应符合A4.6.2的要求。A4.7脱碳层细晶非调质钢热轧盘条应进行脱碳层检验，执行GB/T 6478的有关规定。供方工艺保证

13、，钢材每边总脱碳层深度（铁素体+过度层）应符合表阿A3规定，质保书标注数值为保证值。表A3序号规格范围，mm脱碳层深度，mm1D101.5%D2D101.0%D注：D表示盘条公称直径，单位为mm需方要求检验脱碳层深度时，应在合同中注明。每个批号任取2个试样进行脱碳层检验，检验方法按GB/T224进行。A4.8非金属夹杂物 根据需方要求，经供需双方协议，并在合同中注明，钢材可进行非金属夹杂物检验，合格级别由供需双方协商确定。A4.9表面质量钢材表面不得有裂纹、结疤、折叠及夹杂，如有上述缺陷必须清除。允许有从实际尺寸算起不超过尺寸公差之半的个别细小划痕、压痕、麻点及不影响使用的小发纹存在。A5 试

14、验方法钢材的检验项目、取样方法和试验方法应符合表A3的规定。表A3检验项目取样数量取样方法试验方法化学成分（熔炼）1个/炉GB/T 20066GB/T 223 GB/T 4336拉伸3个/批GB/T 2975GB/T 228冷顶锻每3盘取一个试样，每批少于10盘时，逐盘取样。切尽盘条头部和尾部有缺陷的部分及不冷段部分后，任意盘的任意一端上切取一个试样，每盘只需切取一个试样，取样顺序：按轧制顺序，每3盘的第一盘作为取样盘（含最后不足3盘的第一盘）。YB/T 5293非金属夹杂物2个/批不同根盘条GB/T 10561晶粒度1个/批任一根盘条GB/T 6394脱碳层2个/批不同根盘条GB/T 224

15、表面质量逐盘/目测尺寸逐盘/千分尺游标卡尺A6 检验规则A6.1检查与验收 盘条的质量检查验收由供方技术质量监督部门进行。A6.2盘条应成批检验和验收，每批由同一炉号、同一牌号、同一尺寸组成。A6.3复验与判定规则冷顶锻检验项目，盘条的复验与判定规则：按A4.6要求进行的冷顶锻试验合格，则该批号钢材合格。若有1个试样冷顶锻不合格，则在该卷盘条相邻盘卷上抽取双倍试样进行复验，若复验合格则该批号钢材合格，若复验不合格，则应逐盘取一个试样，进行冷顶锻试验，试验合格的盘卷可判定为合格。其它检验项目，盘条的复验与判定规则应符合GB/T 6478的有关规定。A7 包装、标志和质量证明书包装、标志和质量证明

16、书按GB/T 2101的规定执行。按照ISO标准和国际惯例，冷镦钢分为四种类型：非热处理型、表面硬化型、调质型(包括含硼钢)和非调质型。现已修订GB/T5953-1999，分为：GB/T5953.1-2009 冷镦钢丝 第1部分 热处理型冷镦钢丝；GB/T5953.2-2009冷镦钢丝 第2部分 非热处理型冷镦钢丝，包含了以上冷镦钢前三种类型，还缺失非调质型，马钢积极向全国钢标准化委员会提出制定该产品国家标准，申报了国家标准立项计划，国家标准委综合200959号下达的2009年第一批国家标准制修订计划第20090666-T-605项的要求,由马鞍山钢铁股份有限公司、冶金工业信息标准研究院及南京

17、宝日钢丝制品有限公司主要负责制定国标“冷镦钢丝 第三部分 非调质冷镦钢钢丝”，并应于2011年完成。1.2 标准化对象简要介绍及制修订标准的原则1.2.1 标准化对象简要介绍本标准的标准化对象为：主要适用于冷作硬化型非调质紧固件的原料生产非调质紧固件用钢丝。1.2.2 标准的制定原则 “科学、合理、先进、适用”是国家标准制修订的大原则，在此基础上，具有本标准特色的具体原则如下：1) 满足顾客要求的原则。以国内企业签订的供货技术条件为基础，参照国内外先进的标准，结合国内企业生产实际，满足顾客要求，体现国内企业技术水平。2) 标准体系一致的原则。本标准的编制采用我国标准体系的要求。3) 引用基础标

18、准的原则。在本标准的适用范围内，尽量引用国家基础标准，发挥基础标准的功能。标准的编写内容、格式应符合GB/T 1.1- 2000标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写规则标准的统一规定和要求。4) 符合国情的原则。按国内生产和验收的判定级别或合格与否的规定。1.3 采用国外先进标准的程度及理由通过对国际和国外标准的收集、对比，遵循采用国际、国外先进标准、反映国内生产技术水平、满足顾客要求的原则。本标准促进国内产品实物质量达到国际先进水平，为企业加入国际市场竞争创造有利条件。1.4 编制单位马鞍山钢股份有限公司、冶金信息标准研究院及南京宝日线材公司等单位。马鞍山钢股份有限公司负责GB/T 5

19、953.3-20非调质冷镦钢钢丝国家标准的执笔起草工作。1.5 制定标准的主要工作过程1) 本标准项目于2008年10月份提出申请公司立项，2009年2月份，经公司组织论证后，马钢向全国钢标准化委员会明确提出制定国家标准项目的工作申请；2) 首先依托公司科研课题项目组进行开展工作，收集国外企业的盘条采购标准、了解国内外企业生产同类产品的实物质量状况及一些相关的技术资料等；3) 与其它企业交流相关信息；4) 通过对非调质冷镦钢钢丝实物质量（尺寸外形及其允许偏差、化学成分、力学性能和工艺性能）进行统计、对比和分析，起草了非调质冷镦钢钢丝标准申报草案。1.6 主要起草人及其所承担工作的简要说明1.6

20、.1 本标准主要起草人：1.6.2 主要起草人所承担的标准研究工作：1) 收集、对比国内外及相关国内外标准，确认并确定为现行有效版本；GB/T 222 钢的成品化学成分允许偏差GB/T 223 钢铁及合金化学分析方法GB/T 224 钢的脱碳层深度测定法（GB/T 2241987，ISO 3887:1976,eqv）GB/T 228 金属材料 室温拉伸试验方法（GB/T 228-2002,ISO 6892:1998,eqv）GB/T 230.1 金属洛氏硬度试验方法GB/T 231.1 金属布氏硬度试验 第1部分 试验方法（eqv ISO 6506-1:1999）GB/T 342 冷拉圆钢丝、

21、方钢丝、六角钢丝尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T 905 冷拉圆钢、方钢、六角钢尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T 2103 钢丝验收、包装、标志及质量证明书的一般规定GB/T 4340.1 金属维氏硬度试验（eqv ISO 6507-1:1997）GB/T 4336 碳素钢和中低碳钢 火花源原子发射光谱分析方法（常规法）GB/T 6394 金属平均晶粒度测定方法GB/T 6478 冷镦和冷挤压用钢 GB/T 8110 数值修约规则GB/T 10561 钢中非金属夹杂物显微评定方法（GB/T 105612005，ISO4967：）GB/T 13298 金属显微组织检验方法GB/T 13299

22、 钢的显微组织评定方法GB/T 14981 盘条验收、包装、标志及质量证明书的一般规定GB/T 17505 钢及钢产品交货一般技术要求（GB/T 175051998，ISO 404：1992，eqv ISO 404）GB/T 20066 钢和铁 化学成分测定用试样的取样和制样方法YB/T 5293 金属材料 顶锻试验方法对相关的试样、检验方法进行对比分析研究2) 对钢丝实物质量（尺寸外形及其允许偏差、化学成分、力学性能和工艺性能、内在质量要求）进行检验、测量、统计、对比和分析；3) 结合顾客使用情况，收集顾客关注的质量指标要求；4) 编写、修改本标准草案和标准编制说明、主要技术指标对比分析。2

23、 标准的主要技术内容和关键技术2.1 制定非调质冷镦钢钢丝标准的主要技术内容分类及代号、尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、质量证明书及运输、贮存。2.2 关键技术随着国民经济建设的高速增长，我国的钢铁工业也得到飞速发展。1996年钢产量超过1亿吨后跃居世界第一。紧固件用钢的需求量2009年已达520万吨。照此发展，面对钢铁工业的现状，以钢材为主要原料的紧固件工业必须考虑到在资源、能源、环境保护等方面将面临的难以承受的压力。怎样以“循环经济”为战略思想，深入贯彻落实科学发展观，对紧固件用钢改进、开发、发展是钢铁工业和紧固件行业科技工作者数十年来不懈努力的重大课

24、题。在新的紧固件用钢的研制方面有以下几个要求必需注意满足：a .不以牺牲高韧性和其他优良的综合机械性能为前提，进一步高强度化。b.提高紧固件的可靠性，实现长寿命化。c.新的紧固件材料的设计要适应行业的特点和产品制造技术的特点，能够实现降低成本，节约资源能源。d.在钢材原材料和紧固件产品的制造过程中，注意减少三废产生、二氧化碳的排放，减少对环境的污染。从20世纪70年代末起，世界各国为了节约能源、降低制造成本相继开发出一系列不需要调质热处理的结构钢，在这些碳素结构钢或低合金钢中加入微合金化元素（主要是V、Nb、Ti），使之在轧制（或锻造）状态就具备了良好的综合机械性能。使用这种材料可以减少传统的

25、淬火、回火过程。现在这类钢种被称为微合金非调质钢。按照它的使用条件来细分，又可以分为四种基本类型，即热加工型非调钢（F型）、易切削加工型非调钢（YF）、冷作硬化型非调钢（LF）、高强度高韧性型非调钢（GF）。采用冷作硬化型非调质钢制造紧固件是冶金技术与紧固件制造技术密切结合的过程，它有以下主要特点：在母材的质量分数组成中含有较高含量的硅锰和微合金元素。采用先进的低温控制轧制控制冷却技术（在轧制过程中实现形变诱导铁素体相变）获得细晶组织的热轧线材。按设定的冷拔减面率拉拔后，达到相应等级工艺料直接通过冷镦成型加工成紧固件。完成成型后的紧固件不再需要经过传统的淬火并回火的调质过程，或只需进行（200

26、510）稳定化时效处理，经过处理不但消除材料由冷拔、冷镦形成的组织错位而且强度还能上升050MPa。经过稳定化处理后的紧固件成品能全面达到GB/T 3098.22紧固件机械性能标准（螺栓、螺钉和螺柱）中的各项指标。尤其是保证载荷后永久伸长量数值相当稳定。 目前这类低碳微合金以铁素体+珠光体或贝氏体为主要组织的非调质钢用于制造8.8级10.9级的外螺纹紧固件。尤其在制造细长杆螺栓、螺柱、U型螺丝和螺杆，因为不需调质热处理，避免弯曲变形更显优势。在节约能源、保护环境、降低成本方面有显著效果。因此在国内外推广应用较为普遍。 日本新日铁公司生产的品种牌号为NHF55、NHF60和NHF85；日本大同特

27、殊钢公司生产的品种牌号为MC7和MC8。近年来，我国钢铁生产和超常速度的科研开发，在这方面也取得了成果，有良好冷加工性的非调钢材料研制成功，并获得了工业化批量生产应用。应特别指出马鞍山钢铁股份有限公司三钢轧新高线，通过技术改造不但拥有了世界上最先进的高速轧机生产线，而且依靠自己的力量拥有了自主的知识产权，开发出了生产8.810.9级螺栓的非调钢。它拥有世界首创的单线多通道柔性切换系统（马钢与SMS公司共有专利）真正实现了线材750 低温轧制；采用闭路控轧控温技术，在线按程序设定自动控制精轧机组前、精轧机组与减径定径机组之间、减径定径机组之后的所有水箱的温度闭环控制（十分有利轧钢过程中的形变诱导

28、铁素体相变、配合控制冷却使线材的组织晶粒度达到12级）。马钢开发的低碳微合金非调质钢牌号为MFT8、MFT9、MFT10。经过四年多的生产使用，制成的8.8级10.9级的外螺纹紧固件的机械性能指标能达到国家标准(等同采用国际标准ISO 898-1)的要求。3 标准中主要技术内容确定的依据3.1 关于范围本标准规定的是适用于冷作硬化型非调质紧固件的原料生产非调质紧固件用钢丝。目前国内生产企业主要根据盘条直径为6.516.5mm的情况，钢丝直径为5.0016.00mm。本标准规定的范围可满足现阶段生产及使用的需要。3.2 规范性引用文件一是贯彻“引用基础标准的原则”，尽量发挥国家基础标准的作用。二

29、是凡在规范性引用文件中列出的标准，均在标准中出现。3.3 牌号表示方法和符号3.3.1 牌号表示方法钢的牌号由代表“免”、“非调质”的字母、性能等级等二个部分按顺序组成。例如：MFT8。3.3.2 符号MFT“免”、“非调质”的汉语拼音字头；8标准规定的紧固件性能等级；3.3.3 用汉语拼音字头+性能等级表示牌号，也应是标准制修订的原则之一。标准是知识产权，钢牌号表示是其核心组成部分。我国在钢产量上已是钢铁大国，在向钢铁强国前进的道路上，应该注重在技术、质量和产量占优势的钢材方面，积极体现我国的技术特性。国家标准应引导国内外顾客使用并适应我们的钢牌号，建立并保护我们自主知识产权。3.4 订货内

30、容3.4.1 订货内容的规定是国家标准制修订的一个进步，也是与国际、国外标准接轨的一个方面。3.4.2 本标准规定：订货时，顾客应提供下列信息：a）订货标准；b）钢丝的牌号；c）钢丝规格、外形的精度级别；d）钢丝重量组别及数量；e）包装方式及标识要求；f）特殊要求（显微组织、晶粒度等）。上述信息中，主要是确定顾客需要钢丝的牌号（含质量级别）、尺寸外形精度、盘重及数量、包装方式或标识的要求，特殊要求中，须确定显微组织、晶粒度、成品化学成分等供方保证可不做检验项目的具体检验要求（要在质保书中填写检验数值）以及其它与标准规定不同或标准规定之外的要求，这些要求信息应尽量在合同中明确。当订货合同未对上述项目信息内容明确时，本标准规定：可由供方自行确定。一般推荐如下规定：a）钢丝规格、外形的精度级别未明确时，直径允许偏差应符合GB/T 342 表3中10级的规定；b）包装方式及标识要求未明确时，按供方提供的包装方式及标识。这里特别强调包装方式，因包装方式不同而选择不当时，易对钢丝造成表面锈蚀或磨损等伤害，严重时可能影响使用。3.5 关于尺寸、外形、重量及允许偏差3.5.1 尺寸、外形及允许偏差为保证钢丝的尺寸规格及外形（即不圆度）满足紧固件生产的使用要求，根据国内紧固件生产企业的要求，本标准规定直径允许偏