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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。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%。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，还可以增强钢的耐蚀性。但是当钢中含硅量超过0.15%时，使钢急剧形成非金属夹杂物，高硅钢即使退火也不会软化，急剧降低钢的冷塑性变形性能。如果硅以硅酸类形式存在于钢中，分散在钢中的细小颗粒会过快地磨损模具。因此，除了产品高强度的性能要求外，冷镦用钢总是尽量减少硅的含量。硫（S） 硫是有害杂质。钢中的硫在冷镦时会使金属的结晶颗粒彼此分离引起裂纹。硫的存在还促使钢产生热脆和生锈。因此含硫量应小于0.06%。镦制高强度紧固件时，应控制在0.04%以下。由于硫、磷和锰的化合物能改善切削性能，冷镦螺母用钢的含硫量可放宽到0.08%-0.12%，以利于攻丝。磷（P） 磷的固溶强化及加工硬化作用极强，在钢中偏析严重，增加钢的冷脆性及回火脆性，使钢易受酸的侵蚀。钢中的磷会恶化冷塑性变形性能，在拉拔中使线材断裂，在冷镦中使工件开裂。钢中含磷量要求控制在0.045%以下。其他合金元素 铬（Cr）、钼（Mo）、镍（Ni）、钒（V）、钨（W）等合金元素对钢的冷变形性能的影响远不及碳那样大。一般来讲，随着钢中合金元素的增加，钢的机械强度指标、淬透性随之增加，冷变形性能随之降低。3、金相组织要求为使钢材能更好地适应冷镦工艺，对于钢的结构、晶粒大小与形式、非金属夹杂物的分布都有一定的要求。钢的组织结构钢中除了铁素体外，还有珠光体。含碳量越高，珠光体数量越多。铁素体是软的基体，在软的基体中嵌有硬的珠光体颗粒。成堆的珠光体分布对于冷变形是不利的，会形成裂纹。钢材的组织要紧密均匀，因此。冷镦用钢要用尽可能均匀分布、球状的晶粒结构。晶粒度金属的变形是由于晶粒的滑移和晶粒本身的变形而发生的。在一定的体积内，细晶粒金属的晶粒数必然比粗晶粒金属的多，塑性变形时位向有利于滑移的晶粒也较多，变形能够较均匀地分散到各个晶粒。相应地细晶粒金属的变形不均匀性和由于变形不均匀性所引起的应力集中均较小，使开裂的机会也小，出现开裂前可承受的塑性变形量增加，对外反映出塑性较好。晶粒越小，所产生的激发相邻晶粒滑移的应力也越小。为使变形继续进行，必须增大外加的应力，对外反映出变形抗力较大。因此冷镦不宜采用过细晶粒的钢材。晶粒太大，又会使工件表面粗糙，产生明显的伤痕和裂纹。粗晶粒钢的加工硬化敏感性比细晶粒钢大，塑性较差，冷变形性能也差。冷镦用钢的晶粒度要求为4-6级，晶粒的大小规范如下：晶粒平均直径约（0.02-0.06）mm；每mm2晶粒数约为250-2300个；晶粒的平均面积约（400-4000）m2。 非金属夹杂物 不管用什么方法冶炼钢材，总会有或多或少的非金属夹杂物。氧化物或硫化物等夹杂物，会使金属紧密的晶体结构发生间断。夹杂物的形式、数量和分布情况不同，对于钢材的冷变形性能的影响也各异。冷镦用线材是热轧钢材经冷拔后使用的，在轧制和冷拔过程中，这些夹杂物已沿着变形方向被拉长。一般说来，细微、均匀分布的夹杂物为害不大。细小且分散的硫化物夹杂物可以较好地随着变形方向变形，因而较其他一些随之变形的夹杂物为害稍小。特别有害的是氧化铝夹杂物。氧化铝微小颗粒不仅极硬，会损伤模具；而且很难与钢的基体结合在一起，常常在剧烈的冷变形中使工件产生撕裂。粗的或者细而局部集中的夹杂物，对钢的冷镦性能影响很大。4、 表面质量要求普通热轧钢的表面状态大多数不够好。热轧钢材的表面缺陷经过冷拔（如果压缩比太小）也无法消除，造成冷镦产品的表面缺陷及废品，严重的将无法进行生产。 坯料表面缺陷 钢在冶炼时，钢锭留有的气泡、缩孔等缺陷。经过热轧和冷拔，使线材带有比较严重的贯穿性纵裂，在镦锻时会明显地暴露在产品表面。原材料在轧制中的折叠、耳子、偏析、裂缝等缺陷，在冷镦中会造成严重危害。如：螺栓的断头、螺母的开裂；工件在搓制螺纹时，螺坯被碾压成两半等。原材料在酸洗中处理不当，在钢材表面产生麻点、锈蚀。如果麻点、锈蚀轻微，经过冷拔，凹坑被拉长，在表面基本上显不出痕迹，冷镦中不致于因此而出现裂纹。如果凹坑严重就会形成裂口；裂口多呈现于工件变形量大的棱角处。材料表面裂缝等缺陷越深，冷变形性能就越差。实验表明：无论冷拔还是冷镦，裂纹的形状对于变形程度的影响不大，但是裂纹深度的影响是很大的。对于变形程度较大的冷镦材料，表面缺陷的临界深度是0.04-0.10mm,更深的缺陷必须避免。钢材在低碳气氛中加热会引起脱碳。虽然脱碳从产品 的外观质量看不出什么，但是工件表面含碳量的任何变化都会对工件的机械性能产生重大影响。特别对含碳量0.30%以上的钢材，表面脱碳对工件的疲劳强度和耐磨性明显有害。为防止脱碳材料在退火时，应使用保护气体。和脱碳相反的是渗碳。钢在高温高碳环境中会产生渗碳。尽管渗碳对于成品是相当于在软核上产生硬壳是可以接受的，有时是需要采用的方法，但是对于冷镦工艺来说是相当有害的。有渗碳层的钢材表面象蛋壳那样又薄又硬。在材料改制或者冷镦时，材料表面会产生裂口或者剥离，降低钢材的冷变形性能。因此，冷镦用钢材应当完全避免脱碳和渗碳。钢材的脱碳和渗碳情况可采用金相显微镜检查。尺寸精度要求线材的尺寸精度对于冷镦产品质量及工艺过程有很大影响。冷镦用线材和模具通常是专业化分别加工的。若线材直径超出最大允许值，则镦锻时工件头部的金属就过多，将产生不良飞边或者使工件杆部弯曲。或者因线材直径大于凹模模孔直径而使进料困难。以及工件杆部被凹模孔拉毛，在模孔内急剧形成金属瘤。若线材直径小于最小允许值，则在镦锻时金属不能完全充满模腔，造成工件棱角不清。所以冷镦用材料要充分接近真圆，直径均匀。冷镦用线材的直径允差一般为0.20-0.35mm，不圆度允差为直径允差的1/2。二、常用冷镦材料 适用于冷镦的材料种类繁多，其品种、规格、技术条件都纳入一定的技术标准中。纳入国家标准的叫“国标”；纳入冶金部标准的以“YB”表示。还有按钢厂企业标准或者按钢厂与使用单位签订的技术协议供应。冷镦生产中最常用的材料有黑色金属和有色金属两大类。 、 黑色金属材料从工艺角度，钢材在使用习惯上有以下几种分类方法。 按钢材的质量分 1、普通碳素钢 标准代号GB700-2004碳素结构钢，常用有5个牌号。普通碳素钢分为Q195、Q215、 Q235、 Q255 、Q275、共有A、B、C、D4个等级。按机械性能供应，保证抗拉强度和伸长率，根据需要可补充保证屈服点，室温冲击韧性和冷弯性能；化学成分除硫、磷有规定外，其他不保证。普碳钢因来源广泛，价格较低廉，多用于镦制成品机械性能要求较低，变形程度不很大及形状较简单的低强度紧固件。2、优质碳素结构钢 标准代号GB699-1999优质碳素结构钢，共有31个牌号。 优质碳素结构钢其牌号为10、15、20、35、45，其化学成分和机械性能都有严格规定。含碳量从低碳（C0.25%）到中碳（C=0.25-0.50%），可以保证冷镦（压扁）试验，保证脱碳及宏观、微观组织，保证机械性能和表面质量等检验要求。被大量用来镦制性能要求严格、变形程度较大、形状较复杂或中等强度的紧固件和异性件。3、 专用冷镦钢 标准代号 GB6478-2001冷镦和冷挤压用钢，共有34个牌号。专用冷镦钢其牌号为钢号前冠ML，俗称铆螺钢。其化学成分要求严格，特别是对硫、磷、硅等不利于冷镦变形的有害元素有严格规定。对于钢材的机械性能，特别是屈服极限、伸长率、断面收缩率、硬度等塑性指标都有较高要求。对于影响变形程度的原材料的表面缺陷都经过清除处理。因此冷镦性能很好，能够用较大的变形量、较少的变形次数生产出形状较复杂的、合乎质量要求的产品，是较理想的冷镦材料。4、 合金钢 标准代号GB3077-1999合金结构钢，共有76个牌号。合金钢包括低合金钢及合金钢如15Mn、16Mn、15Cr、20Cr等，是在优质碳素结构钢加入少量的（一般不超过2-3%）合金元素而制成的。钢的淬火性能基本上是由含碳量和晶粒决定的。但是若加入合金元素后，钢的热处理性能随着加入量而提高（除一部分元素例外）。在低碳钢中加入少量合金元素而成的低合金钢，代替中碳结构钢用于生产中等强度的紧固件，因低合金钢的含碳量较低，故其冷变形性能较中碳钢好。同时由于热处理性能的提高，以及合金元素的强化作用，使低合金钢的强度可得到大大提高（提高25-150%左右）。所镦制的紧固件，主要用于桥梁、船舶、车辆、建筑等结构中。合金钢如15MnVB、35CrMo等，同于镦制性能等级10.9级以上的螺栓、螺钉，10级以上的螺母等高强度航空标准件以及高速、高负荷用的紧固件。由于合金钢的强度极限较高，冷镦变形困难，往往采用分工序加工并进行中间热处理的工艺流程，不能在多工位自动冷镦机上进行冷变形。有些合金甚至无法适应冷变形方式，需要采用温镦工艺或切削加工。按钢材成份分1、低碳钢的含碳量低于0.25%，如Q195、Q235、10、15等。其塑性较好，变形抗力较低，大量被用作镦制低强度的紧固件。2、中碳钢 冷镦中使用的中碳钢含碳量在0.25-0.50%之间。用中碳钢制作的冷镦件经调质等热处理后，具有较高的综合机械性能，常用于镦制中等强度的紧固件。3、高碳钢 含碳量高于0.5%的碳钢的冷变形性能差，生产中一般不使用。4、特种钢 为满足成品的抗腐蚀性能、耐高温性能等特殊要求，也有使用1Cr13、1Cr18Ni9Ti、Cr17Ni2等不锈钢、耐热钢作为冷镦材料。特种钢的合金元素含量很高，要根据钢材的性能来决定工艺流程。需要通过特殊的退火处理后进行塑性变形，并在各道变形中间进行热处理清除加工硬化，一般不宜在多工位自动冷镦机上生产。 三、 按钢的冶炼方法分1， 沸腾钢 沸腾钢的含碳量一般在0.25%以下。钢液仅用弱脱氧剂锰铁进行不完全脱氧，钢中存在着数百ppm的氧，同钢中的碳反应生成Co气体。当钢水在钢锭模内凝固时呈沸腾状态，故称沸腾钢。这种钢在浇口没有缩孔，故钢锭的头部切除量比镇静钢少。钢的塑性较好，但内部均匀性低，组织不致密，性能不够均匀，冲击韧性较差，变形程度受到限制。通常用于镦制变形程度不大的低强度的紧固件。沸腾钢在钢号后面加注“F”，如08F 、10F2， 镇静钢 镇静钢通过添加Al、Si，将氧降到20-80ppm，不产生Co气体，凝固时呈静止状态。通常金属因为有在最终凝固部浓缩杂质的性质，所以浇镇静钢时，要将头部保温，集中杂质，使凝固时的收缩得以被部分（称冒口）吸收。冒口部分因无法成为产品，轧成钢材后切头量较多，成材率低。但其内部较纯洁，结构致密，质量较高，冷变形性能较好，被较多使用。镇静钢的钢号后面不加注符号；如ML08Al。JIS G3507冷镦用碳钢线材中的SWRCH22A、 SWRCH18A是用Al为脱氧剂；SWRCH35K、SWRCH45K是用Al、Si为脱氧剂。SCM435、SCM440是Al、Si镇静钢。普通碳素钢有沸腾钢、镇静钢之分。其他质量要求较高的除个别钢种外，一般都是镇静钢。沸腾钢的极限压缩率随着冷拉变形量的增加而显著下降，而镇静钢则下降较为轻微。特别是10#钢，即使冷拉变形量达到50%，也几乎看不到极限压缩率有所下降。、有色金属材料铝铝主要有工业纯铝及铝合金等工业用铝。纯铝不仅变形抗力低、塑性好，而且变形时的加工硬化不强烈，是一种冷塑性变形性能良好的材料。铝合金通过合金化可得到相当的强度，其强度的提高可以利用加工硬化和热处理的方法获得。铝合金的重量轻这一性质是所有结构材料所无法比拟的。同一尺寸的铝合金镦制的紧固件的重量，只是钢铁或黄铜制的1/3左右。因此对严格限制重量的部件的接合，可以说是最好的材料。一般来说，铝的耐蚀性是良好的。对于较高强度的铝合金，要添加合金元素。而铜元素会使耐蚀性变坏，因此最好能进行表面处理。铝和铝之间的接合面问题一般不大。当两种不同金属接合时，由于腐蚀电流的作用，在带有电介质的环境下，往往会在紧固件上或接合部分发生早期腐蚀。因此必须采用充分绝缘方法，最好能注意金属间的电位差，来进行防腐蚀处理。铝合金是非磁性金属，热膨胀系数为钢铁的2倍，因此在要求磁性，两种不同金属的接合处以及热变化较大等场合尽可能不使用。国内在冷镦中常用牌号有工业纯铝L5、L6，一般适用铝铆钉；硬铝LY1、LY8、LY12，中高强度的紧固件；防锈铝LF10、LF21，锻铝LD2、LD3等常用于铝螺母。镦制的紧固件、异型件广泛用于航空、仪表和室用电器等工业。铜铜是以电解铜为原料通过溶解制造的。是耐蚀性、导电性、导热性、延展性等极好的材料，铜合金是以铜为基体加入了其他元素的合金，它具有比铜更为优良的性质而被各方面使用。通常使用的铜合金有铜与锌的合金-黄铜，铜与铅黄铜等，它们具有良好的塑性、冷变形和较高的强度。 国内常用纯铜的牌号有T1、T2等，多用于镦制铆钉、接触螺钉等电器零件。常用铜合金有锌黄铜H62、锡黄铜HSn62-1,铅黄铜HPb63-3等，硬度40-65Hv0.2或60-85 Hv0.2用于耐磨、耐腐蚀紧固件，镦制铆钉、机螺钉、螺母等特殊性能的紧固件。 有关铝、铜及其合金的牌号、成分、机械性能、热处理方法，可参看有关材料手册。冷镦材料的检查 为了保证冷塑性成形的各种要求，必须对材料进行各种试验检查。常规检查用于冷镦的经冷拔的钢材，在使用前需作以下内容的检查：1） 钢号、尺寸及其尺寸误差和形状误差应符合冷镦工艺规程的要求；2） 线材表面质量应当：表面光洁并带有银灰色光泽；无竹节状起伏；无局部或全长的直线沟状划道；无影响产品质量的麻点、黑斑；3） 硬度应符合：普通碳钢硬度HRB85；35、45钢硬度HRB90。有关成品质量以及与冷成形工艺有关的材料检查化学成分检验 决定成品强度的最重要因素是化学成分。对于生产中、高强度紧固件等产品的工厂，需要对每一批冷镦用钢材进行化验分析。以防钢号混杂或者不符合标准的钢料混入。以确保成品的机械性能、热处理性能等方面的质量要求。3 机械性能试验 材料机械性能主要按照拉伸试验方法进行。在材料投入生产前，通常根据需要，对钢材按硬度试验方法测定硬度。4 金属组织实验 材料的晶粒度按照钢的晶粒度试验方法的规定用金相显微镜检查。为了提高冷变形性能而需要球化组织时，应按规定进行球化等级判定。测定时，在材料轴向或与测定面成直角进行切断，然后加以研磨作为被测面。进行脱碳检查时，首先将试样沿中心线纵向剖开，再将露出表面的切断面嵌入合成树脂中进行研磨，经抛光后放入浸蚀剂中浸蚀，然后用金相显微镜观察。a) 冷顶锻试验 对钢材的冷变形性能及表面状况的检查，可采用冷顶锻试验。冷顶锻试验实质上是测定材料的塑性，即材料没有达到出现破坏时的塑性变形能力。是材料的冶炼方法、化学成分、显微组织、机械性能及表面状况等方面的综合性试验。试验是通过压缩圆柱形试样，测定直到试样侧表面出现肉眼可见第一条裂纹时的极限变形量，来求得材料能够实现的变形量。试样的高度与直径之比、变形速度和接触面的润滑条件不同，极限变形量也有差异，因此需要对这些条件加以规定。试验表明：试样高度与直径比值H/d增大，极限变形量上升；润滑条件变坏时，极限变形量将下降。通常将试样两端面做成同心的沟状，或者将压头做成粗糙面，以忽视接触面上的润滑条件的影响。在日常生产中，可采用与冷镦工艺相近的试验条件测定材料是否适用。将H/d比例为1-5的试样，按照加工时所需的变形量压扁至试验原来高度的50-80%。用于镦制螺钉的钢材是将试验压扁至原来高度的1/3。用于镦制螺母的钢材是将试样压扁至1/2。这个冷顶锻过程与工艺过程的变形条件相似。钢材的表面缺陷在变形量大时才能由肉眼看见。在工件所需变形量小时，只要成品表面不出现开裂现象，即使使用稍有缺陷的材料亦无妨。b) 扭转试验 对直径为12mm以下的冷镦钢材作表面状况检查时，扭转试验用得最广。将20-30倍直径的长度的线材试样在适当装置上先作一个方向旋转4周（要求高的可达10周），然后再反方向扭转到原来位置。用这种方法不仅能够检查出材料表面存在的缺陷，而且能够通过扭转试验检查出潜在的表面缺陷或纵向伤痕。对于普通碳素钢，是难以保证冷顶锻试验和扭矩试验的。对于优质钢及专用冷镦钢，则按试验标准或工艺需要进行冷顶锻试验及扭转试验，以保证生产的正常进行。c）腐蚀试验 钢材的表面缺陷不是经常集中在一处的，而是分散在线材的各个部位。检查时认为良好的材料，而在加工时出现缺陷。相反的情况也会发生。这种材料表面状况的误诊，在试样愈少时愈显著，所以只有充分进行酸腐蚀试验时才能查出。腐蚀试验是将任意长度的试样浸入热的盐酸或硫酸中，使其迅速腐蚀溶去线材表面的针状溶渣，便可明确地看出由熔渣生成的纵向裂纹等缺陷。三、冷镦用钢的材料改制过程冷镦用钢的材料改制过程是冷镦生产工艺流程中的重要组成部分，直接影响到冷镦产品的质量和生产的正常进行。材料改制的工艺流程大致如下：材料改制热处理冷镦用钢根据材料改制过程加工工艺要求和热处理前后次序不同，主要分为：钢材热处理、中间热处理和成品线材处理（对材料有特殊要求时采用）。钢材热处理是对热轧钢材在冷拉拔之前的预先热处理。其目的在于：改善钢材的原始组织，减低钢材硬度，提高钢材塑性，以满足冷拔变形的需要。对于中碳钢以下（C0.25%）的碳素结构钢和部分低合金结构钢，如果不存在其他缺陷，因其硬度较低，塑性较好，一般不预先进行热处理。但是，为了钢材在材料改制过程中工艺性的稳定，许多工厂不论热扎钢材是否存在缺陷，全部先进行热处理。对于含碳或合金元素较高的钢种（45钢以上的碳素钢和绝大部分合金钢），在热轧后空冷条件下，其硬度较高，塑性较差，给冷拔变形造成困难，不仅会增加拉拔力和拉丝模的磨损，而且往往由于钢材的硬度较高，塑性较低，冷拔时，钢材内部或表面形成裂纹，造成废品（这些钢材在热轧后多具有粗大片状珠光体或网状渗碳体，在拉拔过程中渗碳体易被破碎）。低温退火完全退火球化退火 材料改制对产品质量的影响材料改制对产品质量的影响很大。螺栓类杆类零件的“断头”缺陷、冷镦件表面的开裂缺陷是冷镦生产中主要的废品现象，引起这类缺陷的原因有些是材料准备过程中所引起的。螺栓断头的产生原因及其控制按照GB3098.1国家标准，对不经热处理的冷镦螺栓要进行头部坚固性试验。在试验中，螺栓头部的断裂现象称为“断头”。断头一般表现为两种形式：头部起夹层而导致开裂；头杆结合部或毗邻部位的断裂。工件头部起夹层而引起的开裂的原因较简单，一般是冷镦工艺不当所致。当预镦工序的冲模与凹模的中心位置调整不当，使预镦件头、杆同轴度差，头部形成明显的歪斜，在成形时会产生废品。如线材直径偏小，是镦锻比增加，在镦粗时易发生纵向弯曲，使金属流线紊乱，晶粒间的有机联系被分离，也会产生断头现象。对于因冷镦工艺不当引起的断头，只要改进工艺设计即可。头杆结合部的断裂，有些是材料改制过程忠的原因所致。生产实践和试验研究表明，钢材冷变形性能的好坏对工件的质量起决定性作用。钢材质量由两方面形成：一是钢厂出厂的钢材性能必须具备冷镦用钢的要求；另一方面是钢材在改制过程中必须有利于保护或提高钢材的冷镦性能。钢材原始组织缺陷常见的有：钢材中有较严重的偏析带存在，在偏析处有碳、磷、硫等非金属元素集聚，会降低钢材的冷变形性能，导致工件断裂。一般沸腾钢较容易出现偏析。钢中 有缩孔残余、疏松、夹杂物等缺陷，或者有以粗大晶粒呈现的过热组织结构，从而显示出脆性。在材料改制过程中，由于工艺处理不当引起钢材缺陷的因素有：钢材在酸洗中的氢脆，在退火中由于过热使晶粒粗大而导致脆断。当材料改制中拉拔变形量落在临界变形度范围内，在再结晶退火后产生晶粒粗大，也会出现断头现象。当工件的头部与杆部的变形量相差较大，所引起加工硬化程度相差也就较大，导致头杆结合强度较低时也会引起断头。如凹穴六角螺栓粗梗工艺较细梗工艺较少出现断头，凹穴冷镦工艺较切边冷镦工艺断头现象也少。就是因为前者头、杆强度差少，在生产中小规格产品出现断头较少，这是因为小规格产品所用材料在轧钢及拉拔时经过多次轧压使材料性能有所提高的原因。对于螺栓的断头缺陷，可根据产生的原因，采用如下改善措施：1） 属于原材料的缺陷，如比较严重的偏析、缩孔、疏松等，一般不容易解决。这种材料，即使加工出产品也是废品；2） 不甚严重的氢脆，可以通过时效处理，或者用退火炉适当烤一下去除氢脆。如有的断头材料，放一段时间就不会断头。也可在酸洗中添加缓蚀剂，可显著减少氢脆现象。生产中有些材料有脆性断裂现象，往往受材料冷脆性影响所致，在寒冷的冬天发生多，夏天出现少。除了材料改制中采取措施改善断头缺陷外，还可改进冷镦工艺，如通过改进预镦形状，使工件头部流线折叠位置移到近于头部顶端处，以提高工件的头杆结合强度。或采用冷镦挤复合工艺，增加线材直径，增大杆部变形量，减少头部变形量，从而减少工件头杆强度差，也有利于提高工件的头杆结合强度。采取这种二次缩径工艺可基本防止螺栓断头现象。产品裂口缺陷的产生及其控制冷镦件发生开裂的原因是多种多样的；有的因为材料材质不良，有的是加工方法有误，有的因为局部变形过度。a、纵向开裂 纵向开裂一般是所使用的线材表面状态不良所致。钢锭伤痕、轧钢伤痕等原始坯料缺陷及拉拔时的划伤或其他表面缺陷，在塑性加工时会形成沿着产品加工方向的裂纹。工件发生何种程度的开裂，要视线材表面缺陷的大小及加工时的变形条件而定。凡是变形量大的工件，材料的缺陷容易显现。钢种偏析的存在，对螺母类冷镦件在成形时发生开裂有很大影响。成分偏析不均处或偏析的周边部分太薄，则容易产生开裂。b、斜开裂 如果材料的冷成形性能差，常在冷镦倒角处形成45斜开裂。普碳钢在冷成形时最易产生斜开裂。优质的