2024年6月3日发(作者：幸晓凡)
冷镦材料与热处理方法
一、冷镦工艺对金属材料的要求
1、冷镦用金属材料的机械性能要求
根据冷镦工艺特点，对钢材机械性能提出如下要求：
1） 屈服强度Re以及变形抗力尽可能低，这样可使单位变形力相应减小，以延长模
具寿命；
2） 材料的冷变形性能要好，既材料应有较好的塑性，较低的硬度，在大的变形程度
下不致引起开裂。如冷镦高强度螺栓时，即可使用含碳量较高的碳素钢，又可使用含碳量
较低的低合金钢。如果增加含碳量，就会使硬度提高,塑性降低，使冷变形性能变坏。但是
在含碳量较低的钢中加入少量合金元素（如添加少量硼10B21、10B33钢），即可显著提
高钢材强度，从而满足产品的使用性能要求，同时又不损害其冷变形性能；
3） 材料的加工硬化敏感性能越低越好，这样不致使变形过程中的变形力太大。材料
的加工硬化敏感性可用变形抗力--应变曲线的斜率来反映。斜率越大，则加工硬化敏感性
越高。如不锈钢0Cr18Ni9（SUS304）的曲线斜率最大。这种材料的加工硬化敏感性就比
较剧烈，随着变形程度的增加，变形抗力急剧上升。
钢材的机械性能不但表现原始坯料的Rm、Re、A、Z 及硬度等指标，不但受原
材料的化学成分、宏观组织、微观组织等方面的影响，还受到材料准备过程中的拉拔及各
道工序之间的热处理影响。
2、化学成分的要求
⑴碳（C） 碳是影响钢材冷塑性变形的最主要元素。含碳量越高，钢的强度越高，
而塑性越低。含碳量每提高0.1%，其屈服强度Re提高27.4MPa，抗拉强度Rm提高
（58.8-78.4MPa），而伸长率A则降低4.3%,断面收缩率Z降低7.3%。当钢的含碳量＜
0.5%、含锰量＜1.2%、断面收缩率Z=80%时，单位冷变形力P与钢材含C、Mn量之间
的近似关系如下：
P=1950C+500Mn+1860（MPa）……………………（1）
可见，钢中含碳量对于钢材的冷塑性变形性能的影响是很大的。在实际工艺过程中，
冷镦挤压用钢的含碳量大于0.25%时，要求钢退火成具有最好的塑性组织——球状珠光体
组织。对于变形程度为65%-85%的冷镦紧固件不经过中间热处理而进行三次镦锻变形，
其含碳量不应超过0.4%。对当含碳量超过0.3%-0.5%的碳钢进行镦锻时，就要增加中间
完全退火工序或者采用温镦。
⑵锰（Mn） 锰在钢的冶炼中与氧化铁作用（Mn+FeO+MnO+Fe）主要为对钢脱
氧而加入。锰在钢中与硫化铁作用（Mn+FeS+MnS+Fe），能减少硫对钢的有害性。所形
成的硫化锰可改善钢的切削性能。锰使钢的强度有所提高，塑性有所降低，对于钢的冷塑
性变形性能是不利的，但是锰对变形力的影响仅为碳的四分之一左右。由于成品的特殊性
能要求，允许锰的含量为硫的五倍。除了成品的特殊要求外，不宜超过0.9%。
⑶硅（Si） 硅是钢在冶炼中脱氧剂的残留物。当钢中含硅量增加0.1%时，会增加
13.7mpa。经验表明，含硅量超过0.17%且含碳量较大时，对钢的塑性的降低有很大影响。
在钢中适当增加硅的含量，对钢的综合机械性能，特别是弹性极限有利，还可以增强钢的
2024年6月3日发(作者：幸晓凡)
冷镦材料与热处理方法
一、冷镦工艺对金属材料的要求
1、冷镦用金属材料的机械性能要求
根据冷镦工艺特点，对钢材机械性能提出如下要求：
1） 屈服强度Re以及变形抗力尽可能低，这样可使单位变形力相应减小，以延长模
具寿命；
2） 材料的冷变形性能要好，既材料应有较好的塑性，较低的硬度，在大的变形程度
下不致引起开裂。如冷镦高强度螺栓时，即可使用含碳量较高的碳素钢，又可使用含碳量
较低的低合金钢。如果增加含碳量，就会使硬度提高,塑性降低，使冷变形性能变坏。但是
在含碳量较低的钢中加入少量合金元素（如添加少量硼10B21、10B33钢），即可显著提
高钢材强度，从而满足产品的使用性能要求，同时又不损害其冷变形性能；
3） 材料的加工硬化敏感性能越低越好，这样不致使变形过程中的变形力太大。材料
的加工硬化敏感性可用变形抗力--应变曲线的斜率来反映。斜率越大，则加工硬化敏感性
越高。如不锈钢0Cr18Ni9（SUS304）的曲线斜率最大。这种材料的加工硬化敏感性就比
较剧烈，随着变形程度的增加，变形抗力急剧上升。
钢材的机械性能不但表现原始坯料的Rm、Re、A、Z 及硬度等指标，不但受原
材料的化学成分、宏观组织、微观组织等方面的影响，还受到材料准备过程中的拉拔及各
道工序之间的热处理影响。
2、化学成分的要求
⑴碳（C） 碳是影响钢材冷塑性变形的最主要元素。含碳量越高，钢的强度越高，
而塑性越低。含碳量每提高0.1%，其屈服强度Re提高27.4MPa，抗拉强度Rm提高
（58.8-78.4MPa），而伸长率A则降低4.3%,断面收缩率Z降低7.3%。当钢的含碳量＜
0.5%、含锰量＜1.2%、断面收缩率Z=80%时，单位冷变形力P与钢材含C、Mn量之间
的近似关系如下：
P=1950C+500Mn+1860（MPa）……………………（1）
可见，钢中含碳量对于钢材的冷塑性变形性能的影响是很大的。在实际工艺过程中，
冷镦挤压用钢的含碳量大于0.25%时，要求钢退火成具有最好的塑性组织——球状珠光体
组织。对于变形程度为65%-85%的冷镦紧固件不经过中间热处理而进行三次镦锻变形，
其含碳量不应超过0.4%。对当含碳量超过0.3%-0.5%的碳钢进行镦锻时，就要增加中间
完全退火工序或者采用温镦。
⑵锰（Mn） 锰在钢的冶炼中与氧化铁作用（Mn+FeO+MnO+Fe）主要为对钢脱
氧而加入。锰在钢中与硫化铁作用（Mn+FeS+MnS+Fe），能减少硫对钢的有害性。所形
成的硫化锰可改善钢的切削性能。锰使钢的强度有所提高，塑性有所降低，对于钢的冷塑
性变形性能是不利的，但是锰对变形力的影响仅为碳的四分之一左右。由于成品的特殊性
能要求，允许锰的含量为硫的五倍。除了成品的特殊要求外，不宜超过0.9%。
⑶硅（Si） 硅是钢在冶炼中脱氧剂的残留物。当钢中含硅量增加0.1%时，会增加
13.7mpa。经验表明，含硅量超过0.17%且含碳量较大时，对钢的塑性的降低有很大影响。
在钢中适当增加硅的含量，对钢的综合机械性能，特别是弹性极限有利，还可以增强钢的