自攻螺钉用钢的质量分析（一）

HEATS

　　自攻螺钉是一种轻结构紧固件，能在一定的压力和转速下，迅速钻入一定厚度的纤维板或普通低碳钢板。为了实现上述特点，第一，自攻螺钉要采用冷镦成型工艺，以提高产品的强度、弹性极限和韧性；第二，自攻螺钉的头要尖，比如十字槽双线快牙墙板螺钉头部尖角为25°～28°；第三，自攻螺钉对表面硬度、渗碳层深度、芯部硬度及扭力矩都有严格要求。

2 P% G# [: N0 q/ A! G

　　SWRCH22A是一种典型的自攻螺钉专用钢种。为满足其制作工艺的特殊要求，对盘条质量提出以下要求：①良好的冷镦性能，1/2冷镦合格率100%，1/3冷镦合格率＞95%；②搓尖性能好，搓尖合格率＞95%；③拉拔性能好，线材压缩率＞70%④满足渗碳淬火处理的盘条晶粒尺寸。

5 }" w) ?3 s* }+ `# n g. |7 G! t, _9 ~/ a- \; s- K

　　自攻钉加工工艺与原料质量

) `8 k# A* ]7 B! |

　　自攻螺钉的生产大致分为制坯、冷镦成型、搓丝和成品螺钉渗碳淬火处理等四个工序。分别对盘条性能与各工序生产及产品质量间关系进行分析。

# ]# n7 G- d. [) Q " y) w2 J3 k& Q4 U, s" ^

　　1制坯工序

2 J) N, e" R$ {) d, } ! \& l4 N( B3 V4 [! X7 `( y) d

　　通常采用工艺为：∮6.5mm盘条→机械剥壳→冷拔(四～六道)→∮3.65～2.35mm钢丝→热处理(700℃～720℃／4～5.5h)→罐冷→出罐→精拔∮3.55～2.25mm钢丝。粗拉拔减面率70～85%，精拉拔减面率10%。

( p: r) z. c* @

　　影响该工序生产的主要问题是原材料的冷拔断裂、钢丝硬化速率快、拉丝模消耗大。冷拔断裂主要是氧化物夹杂的大量存在所致，图1为大颗粒Al2O3引起断裂的典型断口形貌；此外钢材表面缺陷(折叠、微裂)也是引起断裂的重要原因。

　　含有较多氧化物夹杂的原材料，在冷拔过程中.由于氧化物的相对变形率较小.所以基体与氧化物不会同时变形.这样在拉应力的作用下必然会以“脱开”的方式而形成微裂，随着内应力在微裂处的高度集中，引起微裂的扩展聚合，最后导致断裂。

2 g5 E' c8 u6 ?2 [/ c5 W2 ~4 n

　　此外原材料随着冷拔减面率的增大，硬化严重对断裂的敏感性增大。钢丝硬化速率快与钢中Si含量有关随硅的增加，钢的σb、HB的增大与δ、ψ的下降十分显著。

　　为满足自攻钉制坯工序大减面率拔丝工艺的要求，必须严格控制控制Als/Alt＞0.95，减少大颗粒Al2O3夹杂的数量，同时尽量将Si含量降低到0.04%以下。

　　2冷镦成型工序

! @3 k/ @! U1 v* r

　　该工序出现的废品为螺钉帽裂。从镦裂形态分析，导致开裂的原因应有以下几个方面。

% J& f) @: B7 n [4 u ' X6 \/ {2 s0 k" b3 x& Y R( p& P

　　1)盘条表面质量

. v+ S. `/ {. J+ ~2 ?1 K" i6 }

　　这是影响自攻钉冷镦成型的最直观的因素。盘条表面局部存在的裂纹、折叠等缺陷造成分布不均的帽裂废品。丝径偏大的产品镦裂比例大于小螺钉。

/ c5 ]/ D7 l6 n9 [$ I 2 z8 T6 g& Z8 G4 {! y. m9 _, v

　　2)夹杂物的影响

( |. C- M8 o/ [ R# ^- Z+ ]+ e

　　由于拉拔减面率极大，原盘条内部夹杂移至近表面，导致螺钉呈“炸裂”形态。

0 U$ P4 G" R' t; H

　　3)钢丝球化效果的影响

: M& G8 e8 c# h7 W , i7 _: x: y1 F+ l$ \

　　按紧固件行业标准，自攻钉生产要求钢丝球化处理后球化级别达到4级以上，由于一些自攻钉生产厂采用土炉进行退火，炉温控制波动范围大，未达到球化效果，钢丝塑性差，冷镦时螺帽亦呈45度剪裂。

% Q. ^+ m- C; e7 `0 }, ^# [ $ ^5 t- Z0 i( w