前言

我國汽車行業(yè)持續(xù)迅猛發(fā)展，汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)位列世界前列。隨著汽車銷售量持續(xù)保持增長，人們對汽車行業(yè)的關(guān)注已經(jīng)從品牌、規(guī)模轉(zhuǎn)變?yōu)槠嚨馁|(zhì)量性能、品牌、規(guī)模并重,新能源汽車緊固件已成為戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域。目前汽車連接方式主要有焊接、釧接、螺接和膠接等，而螺接仍是主要的連接方式，故汽車的質(zhì)量性能之一是由汽車緊固件制造技術(shù)所決定的⑴。

由于我國汽車緊固件的制造過程中質(zhì)量控制還有所欠缺，制造人員的質(zhì)量管理意識不足，存在明顯的風(fēng)險和隱患。我國汽車市場規(guī)模雖大，但汽車緊固件制造企業(yè)普遍規(guī)模小，規(guī)?；圃斐潭鹊?，很多企業(yè)對汽車緊固件的研發(fā)制造過程控制不好,產(chǎn)品的研發(fā)能力低下和量產(chǎn)周期信息滯后，無法及時滿足市場需求，導(dǎo)致企業(yè)發(fā)展緩慢，也跟不上發(fā)展水平；新能源汽車緊固件仍然存在若干痛點，需要高度關(guān)注。

目前我國汽車關(guān)鍵緊固件的制造工藝及材料均未完全實現(xiàn)國產(chǎn)化，受中美貿(mào)易摩擦及疫情的影響極大。在此背景下,推進(jìn)汽車關(guān)鍵緊固件的全面國產(chǎn)化是緊固件制造業(yè)的目標(biāo)和挑戰(zhàn)。汽車關(guān)鍵緊固件的質(zhì)量控制涵蓋了從原材料生產(chǎn)到最終成品的全過程以及制造技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文結(jié)合收集的企業(yè)資料及積累的經(jīng)驗，簡述汽車用冷徹鋼盤條、緊固件用免退火冷徹鋼、非調(diào)質(zhì)鋼冷徹鋼三方面現(xiàn)狀和發(fā)展，以及在該方面發(fā)展可能面臨的問題，并對汽車緊固件新材料前景進(jìn)行展望，拋磚引玉，以供同行借鑒與討論。

1、冷徽鋼原材料的發(fā)展

汽車高強(qiáng)度關(guān)鍵緊固件原材料的基本生產(chǎn)工藝過程為:鐵水預(yù)處理（KR）—轉(zhuǎn)爐煉鋼（BOF） —LF—RH/VD—大方坯連鑄—開坯—修磨—探傷—修磨一軋制。煉鋼過程控制的重點為雜質(zhì)、偏析、晶粒度、成分均勻性和一致性及氧、氮、氫含量等；軋制過程重點控制表面質(zhì)量（避免劃傷和裂紋）、脫碳層、尺寸精度、氧化皮、料頭和料尾修剪量、顯微組

織（避免魏氏組織）及冷頂鍛性能等⑵，關(guān)鍵緊固件對耐氫致延遲斷裂性能也有較高的要求，因此汽車緊固件發(fā)展得益于冷徹鋼技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，與時俱進(jìn)。

1.1汽車用冷徹鋼盤條

隨著各汽車企業(yè)對產(chǎn)品用冷徹鋼的需求越來越高，現(xiàn)行冷徹鋼國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6478,GB/T 28906基礎(chǔ)通用的技術(shù)指標(biāo)水平已無法滿足汽車用冷徹鋼的質(zhì)量需求，另外汽車高強(qiáng)度緊固件用原材料要求高，成本比普通冷徹鋼要高由于國內(nèi)還沒有此類專用的冷徹鋼產(chǎn)品國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不少企業(yè)都分別制訂各自的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),2019年，在GB/T 6478的基礎(chǔ)上，以提高技術(shù)指標(biāo)為目的，特鋼企業(yè)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/SSEA0024 - 2019《汽車用冷徹鋼盤條》發(fā)布;2021年，由全國鋼標(biāo)委盤條與鋼絲分技術(shù)委員會秘書處承擔(dān)，由江蘇永鋼集團(tuán)有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院等牽頭起草的《汽車緊固件用冷徹鋼熱軋盤條》YB冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入報批階段,制定專用于汽車緊固件的冷徹鋼盤條標(biāo)準(zhǔn)對冷徹鋼用盤條技術(shù)水平進(jìn)行升級非常及時。由于汽車用冷徹鋼盤條具有高的成分、純凈度、冷頂鍛和表面質(zhì)量高要求，有針對性的滿足汽車用高強(qiáng)度緊固件對原材料的使用需求，所以提升國家緊固件產(chǎn)品的技術(shù)質(zhì)量水準(zhǔn)，主要旨在提高標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)要求，滿足汽車緊固件生產(chǎn)廠的使用，利于用戶的使用和緊固件產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化。

1.2緊固件用免退火冷徹鋼

對于采用中碳鋼或中碳合金鋼來制造8.8級及以上的高強(qiáng)度緊固件,熱軋材需進(jìn)行“一球一抽”或“二球二抽”工藝，即熱軋盤條-（球化退火）-拉拔-球化退火-拉拔-冷徹。退火軟化的目的是獲得后續(xù)加工（拉拔和冷徹等）所需要的組織和力學(xué)性能⑷，同時軟化造成的硬度下降可提高冷徹用模具的使用壽命，故球化效果對冷徹合格率影響極大。但這種離線球化退火軟化處理是緊固件制造過程中最為耗時、耗能的工序，周期大約為18?32h。鑒于此，國內(nèi)外近年來開展了大量的研究工作，以期可較大幅度縮短球化退火軟化時間或免退火，達(dá)到縮短生產(chǎn)周期、降低能耗和保護(hù)環(huán)境，同時提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本等目的。

江蘇永鋼集團(tuán)大力進(jìn)行免退火冷徹鋼的研發(fā),并形成了穩(wěn)定的銷量，目前年銷量13萬噸左右。

此外，江蘇永鋼還成功牽頭立項《汽車緊固件用免退火冷徹鋼盤條》的汽車工程學(xué)會CSAE團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),并于近期開始編制標(biāo)準(zhǔn)報批。江陰興澄特鋼在免退火鋼系列上，成功研發(fā) 10B30.SWRCH35K等緊固件用鋼線材，可省略退火，直接拉拔后冷徹。中天鋼鐵免退火冷徹鋼盤條也已量產(chǎn)多年，可穩(wěn)定應(yīng)用于8.8級,10.9級各類緊固件，覆蓋常見各類大變形量螺栓、螺母產(chǎn)品，牌號包括 10B21、10B33、SWRCH35K、51B20、SH27 等，其中SCM435、ML35CrMo已實現(xiàn)了減少球化退火時間節(jié)能的目的。8.8 級免退火料 10B33、SWRCH35K、51B20 與調(diào)質(zhì)件的疲勞強(qiáng)度對標(biāo)，對比發(fā)現(xiàn)前者疲勞強(qiáng)度更優(yōu);此類材料易適用于長螺栓件，可減少加工工序提高生產(chǎn)效率。由于免退火鋼時常有部分元素（如 C、Mn、Si等）成分偏下限，增加了調(diào)質(zhì)難度，造成熱處理后力學(xué)性能不穩(wěn)定，成本增加，現(xiàn)場工藝與產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性匹配關(guān)系問題，因此仍需要加大投入研究。

1.3非調(diào)質(zhì)鋼冷徹鋼

隨著新時代發(fā)展對汽車性能的要求越來越高，尤其是愈加關(guān)注安全環(huán)保和高效節(jié)能。既要求鋼材本身能節(jié)能降耗、降低制造成本，又要求其有更好的綜合機(jī)械性能。非調(diào)質(zhì)鋼具有性能優(yōu)良、高效節(jié)能、使用成本較低、有利于環(huán)境保護(hù)等突出優(yōu)點，在國內(nèi)外得到大力推行，被譽為“綠色鋼材”。

目前用于緊固件制造的非調(diào)質(zhì)鋼基本為冷作強(qiáng)化型，按組織分類有鐵素體+珠光體、鐵素體+貝氏體和鐵素體+馬氏體雙相組織3大類。我國非調(diào)質(zhì)緊固件技術(shù)起步于20世紀(jì)80年代，形成了GB/T 3098.22 - 2009《緊固件機(jī)械性能細(xì)晶非調(diào)質(zhì)鋼螺栓、螺釘、螺柱》國標(biāo)3個牌號MFT8、MFT9、MFTlOo通過熱機(jī)械軋制控溫控冷生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼MFT8鋼線材，組織是鐵素體和珠光體，平均晶粒度為12級,尺寸約5ym;除了具有高強(qiáng)度、高塑性，還有優(yōu)異的抗沖擊韌性和抗低溫疲勞性能，特別適合制造8.8級高強(qiáng)度螺栓。采用MFT8鋼線材制造緊固件時，拉拔總壓縮率控制在22?35%,最佳總壓縮率約30% ,可省略前處理退火工序和調(diào)質(zhì)處理工序，增加與表面處理相結(jié)合的穩(wěn)定化時效處理工序，處理溫度200?510兀，時間0.5?2h,不但省去退火和調(diào)質(zhì)處理工序，而且可大幅度降低加工成本⑸。據(jù)統(tǒng)計8.8級螺栓每噸可以減少熱處理過程的電耗約270kW/h,降耗節(jié)能減排,利國利民。

相比而言，國內(nèi)螺栓鋼中緊固件用非調(diào)質(zhì)鋼發(fā)展及應(yīng)用的要慢一些，但是也有較大的突破。近年開發(fā)的V-Nb、V-Nb-B-Ti兩大合金體系牌號正在得到關(guān)注并在相關(guān)領(lǐng)域推廣試驗。目前，冷作強(qiáng)化型非調(diào)質(zhì)鋼的研究表明，添加微量鋸能夠起到積極作用，沒有明顯不利因素；鋸含量并不是適當(dāng)添加，應(yīng)在0.020?0.035%范圍；V-Ti-Nb復(fù)合微合金化，可以大幅度降低晶粒粗化敏感性，能夠增加鐵素體量特別是晶內(nèi)鐵素體量，從而具有最佳的綜合力學(xué)性能。為此，在以緊固件為主的非調(diào)質(zhì)鋼中添加鋸是必要的。

江陰興澄特鋼非調(diào)質(zhì)緊固件鋼，采用XDWP（水浴）工藝，成功研發(fā)高均勻性8.8級非調(diào)質(zhì)緊固件鋼，整卷抗拉強(qiáng)度通條形好(W20MPQ,產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠,符合低碳環(huán)保、綠色制造；中天鋼鐵已成功開發(fā)非調(diào)質(zhì)型冷徹鋼盤條，目前已在8.8級和9.8級兩個強(qiáng)度級別上有應(yīng)用，同時正在加大研發(fā)10.9級非調(diào)質(zhì)型冷徹鋼。近年來，濟(jì)源鋼鐵公司開發(fā)SCN430.SCN435節(jié)能型非調(diào)質(zhì)冷徹鋼，不需熱處理，已用于8.8級強(qiáng)度級別產(chǎn)品上。

由泛亞汽車技術(shù)中心有限公司、上海大學(xué)及南京鋼鐵集團(tuán)等單位聯(lián)合開發(fā)了電動汽車電池包固定用8.8級M6X840.M6X930長螺栓，采用非調(diào)質(zhì)鋼MLF20MnVNb免調(diào)質(zhì)方案,基體為鐵素體+貝氏體雙相組織，增加穩(wěn)定化時效處理工序,1:0.8屈強(qiáng)比和較好的強(qiáng)韌性,可以滿足直線度小于0.5mm/m的要求，解決了細(xì)長螺栓的熱處理變形難題，具有重要的推廣價值。在實踐中發(fā)現(xiàn)，目前非調(diào)質(zhì)鋼在高強(qiáng)度緊固件的應(yīng)用還存在模具磨損問題。

2、 結(jié)語

技術(shù)革新使螺栓鋼趨于高性能化，汽車車輛速度的提高、部件的輕量化、驅(qū)動系統(tǒng)的大功率化、制動性能和受流性能的提高，要求高強(qiáng)度緊固件材料的開發(fā)和加工技術(shù)同時進(jìn)步，對于汽車緊固件研發(fā)階段，在新材料開發(fā)完善的基礎(chǔ)上，要發(fā)展結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造技術(shù)，整車與緊固件同步研發(fā)，緊固件功能與整車高度匹配、集成。鋼企與汽車緊固件企業(yè)通過不斷轉(zhuǎn)型開放和聯(lián)手合作才能贏得長遠(yuǎn)發(fā)展。

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