冷鐓機(jī)用鋼的材料改制過程是冷鐓機(jī)生產(chǎn)工藝流程中的重要組成部分，直接影響到冷鐓機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的正常進(jìn)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(jī)用鋼根據(jù)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(yù)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(jié)構(gòu)鋼和部分低合金結(jié)構(gòu)鋼，如果不存在其他缺陷，因其硬度較低，塑性較好，一般不預(yù)先進(jìn)行熱處理。但是，為了鋼材在材料改制過程中工藝性的穩(wěn)定，許多工廠不論熱扎鋼材是否存在缺陷，全部先進(jìn)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(nèi)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(wǎng)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(chǎn)品質(zhì)量的影響

材料改制對產(chǎn)品質(zhì)量的影響很大。螺栓類桿類零件的“斷頭”缺陷、冷鐓機(jī)件表面的開裂缺陷是冷鐓機(jī)生產(chǎn)中主要的廢品現(xiàn)象，引起這類缺陷的原因有些是材料準(zhǔn)備過程中所引起的。

⑶螺栓斷頭的產(chǎn)生原因及其控制

按照GB3098.1國家標(biāo)準(zhǔn)，對不經(jīng)熱處理的冷鐓機(jī)螺栓要進(jìn)行頭部堅固性試驗。在試驗中，螺栓頭部的斷裂現(xiàn)象稱為“斷頭”。斷頭一般表現(xiàn)為兩種形式：頭部起夾層而導(dǎo)致開裂；頭桿結(jié)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(jī)工藝不當(dāng)所致。當(dāng)預(yù)鐓工序的沖模與凹模的中心位置調(diào)整不當(dāng)，使預(yù)鐓件頭、桿同軸度差，頭部形成明顯的歪斜，在成形時會產(chǎn)生廢品。如線材直徑偏小，是鐓鍛比增加，在鐓粗時易發(fā)生縱向彎曲，使金屬流線紊亂，晶粒間的有機(jī)聯(lián)系被分離，也會產(chǎn)生斷頭現(xiàn)象。對于因冷鐓機(jī)工藝不當(dāng)引起的斷頭，只要改進(jìn)工藝設(shè)計即可。

頭桿結(jié)合部的斷裂，有些是材料改制過程忠的原因所致。生產(chǎn)實踐和試驗研究表明，鋼材冷變形性能的好壞對工件的質(zhì)量起決定性作用。鋼材質(zhì)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(jī)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(hù)或提高鋼材的冷鐓機(jī)性能。

鋼材原始組織缺陷常見的有：鋼材中有較嚴(yán)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(dǎo)致工件斷裂。一般沸騰鋼較容易出現(xiàn)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(xiàn)的過熱組織結(jié)構(gòu)，從而顯示出脆性。

在材料改制過程中，由于工藝處理不當(dāng)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(dǎo)致脆斷。當(dāng)材料改制中拉拔變形量落在臨界變形度范圍內(nèi)，在再結(jié)晶退火后產(chǎn)生晶粒粗大，也會出現(xiàn)斷頭現(xiàn)象。

當(dāng)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(dǎo)致頭桿結(jié)合強(qiáng)度較低時也會引起斷頭。如凹穴六角螺栓粗梗工藝較細(xì)梗工藝較少出現(xiàn)斷頭，凹穴冷鐓機(jī)工藝較切邊冷鐓機(jī)工藝斷頭現(xiàn)象也少。就是因為前者頭、桿強(qiáng)度差少，在生產(chǎn)中小規(guī)格產(chǎn)品出現(xiàn)斷頭較少，這是因為小規(guī)格產(chǎn)品所用材料在軋鋼及拉拔時經(jīng)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(jù)產(chǎn)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(yán)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(chǎn)品也是廢品；

2）  不甚嚴(yán)重的氫脆，可以通過時效處理，或者用退火爐適當(dāng)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(xiàn)象。生產(chǎn)中有些材料有脆性斷裂現(xiàn)象，往往受材料冷脆性影響所致，在寒冷的冬天發(fā)生多，夏天出現(xiàn)少。

除了材料改制中采取措施改善斷頭缺陷外，還可改進(jìn)冷鐓機(jī)工藝，如通過改進(jìn)預(yù)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(jié)合強(qiáng)度?；虿捎美溏厵C(jī)擠復(fù)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(qiáng)度差，也有利于提高工件的頭桿結(jié)合強(qiáng)度。采取這種二次縮徑工藝可基本防止螺栓斷頭現(xiàn)象。

⑷產(chǎn)品裂口缺陷的產(chǎn)生及其控制

冷鐓機(jī)件發(fā)生開裂的原因是多種多樣的；有的因為材料材質(zhì)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(tài)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(chǎn)品加工方向的裂紋。工件發(fā)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(xiàn)。

鋼種偏析的存在，對螺母類冷鐓機(jī)件在成形時發(fā)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(chǎn)生開裂。

b、斜開裂   如果材料的冷成形性能差，常在冷鐓機(jī)倒角處形成45°斜開裂。普碳鋼在冷成形時最易產(chǎn)生斜開裂。優(yōu)質(zhì)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(chǎn)生45°斜開裂。若材料的冷變形性能差，除了使工件產(chǎn)生斜裂外，還會形成大開口的裂縫。斜裂會由于材料表面?zhèn)奂坝纱水a(chǎn)生的縱向裂紋而擴(kuò)大。

c、內(nèi)部開裂  冷鐓機(jī)件內(nèi)部開裂雖然在冷成形時不易及時發(fā)現(xiàn)，但在使用中會引起嚴(yán)重問題。內(nèi)部的橫裂，是工件內(nèi)部的最大變形層，超出材料的允許最大斷裂應(yīng)變時發(fā)生的。這種缺陷，如果預(yù)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(xiàn)出來，但是受到?jīng)_擊載荷時會產(chǎn)生頭部飛出。有的螺栓在緊固時，桿部會出現(xiàn)銀灰色光亮斷面與頭部脫離。這種內(nèi)裂的產(chǎn)生，與鐓鍛方法無關(guān)，而是由于工件最大局部變形處不適應(yīng)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(nèi)部缺陷，都會促使內(nèi)部開裂的產(chǎn)生。

d、橫開裂   橫開裂是與鐓鍛方向成直角的工件表面。產(chǎn)生橫裂除了因為使用不適當(dāng)?shù)牟牧贤?，如線材存在嚴(yán)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(jī)技術(shù)有關(guān)。即由于鐓鍛時產(chǎn)生折迭，有彎曲流線所致。在切邊時，如果切邊工序模具調(diào)整不當(dāng)，或者使用鈍口的模具，在切邊時受單面力的作用而產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，也能使工件頭部產(chǎn)生形似橫裂的裂痕。

減少冷鐓機(jī)件開裂除了采取解決螺栓類工件斷頭的技術(shù)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(yīng)冷鐓機(jī)就應(yīng)報廢。對于材料有少量的斷續(xù)裂紋，大部分是好的，則應(yīng)為降低生產(chǎn)成本而盡可能充分利用。如某廠一批φ14mmSWRCH35K,用于生產(chǎn)M12內(nèi)六角螺釘，在材料頭部開裂，沖模應(yīng)受力不均而極易折斷，使生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。經(jīng)過試驗，進(jìn)行線材成品退火、酸洗、磷化處理工藝。雖然冷鐓機(jī)時仍產(chǎn)生裂口，但此時材料硬度稍低，磷化處理工藝。雖然冷鐓機(jī)時仍產(chǎn)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(guī)范見工藝圖。

良好的材料表面質(zhì)量是減少冷鐓機(jī)件開裂的根本性措施。材料表面質(zhì)量主要受鋼錠表面質(zhì)量影響。熱軋后的鋼坯四周有斷續(xù)細(xì)裂紋，而沸騰鋼比鎮(zhèn)靜鋼更深（深的可達(dá)1mm左右）。這些裂紋如能消除，有利于線材表面質(zhì)量的提高。

鋼胚處理試驗表明：  大鋼錠制成  鋼方坯經(jīng)酸洗修磨后軋成  圓鋼，用于冷鐓機(jī)螺母，一級品可達(dá)90%以上；小鋼錠所扎制的方坯不作酸洗精整，并在冷鐓機(jī)前經(jīng)650℃以下的低溫退火，的圓鋼冷鐓機(jī)螺母，一級品率達(dá)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(jìn)軋制圓鋼的孔型，亦可較大地提高線材的表面質(zhì)量。在軋鋼時采用橢圓-圓孔型系統(tǒng)代替方-圓孔型系統(tǒng)生產(chǎn)的小規(guī)格圓鋼，冷鐓機(jī)螺母合格率亦在85%以上。