国内外紧固件工业及紧固件用钢现状与发展趋势

国内外紧固件工业及紧固件用钢现状与发展趋势.txt婚姻是键盘，太多秩序和规则；爱情是鼠标，一点就通。男人自比主机，内存最重要；女人好似显示器，一切都看得出来。2002年第3期安徽冶金

国内外紧固件工业及紧固件用钢现状与发展趋势 吴湘斌‘吴昌玲2

(1.马鞍山钢铁股份有限公司2.马鞍山市瑞和标准紧固件有限公司)

摘要论述了紧固件工业的全球化趋势给紧固件行业和钢铁行业所带来的机遇和挑战，以及钢铁行业开发

紧固件用原材料的发展方向。 关键词紧固件工业紧固件用钢

PresentStateandDeveloPmentalTre一idofFastener IndustryandSteelforFasteningPieceatHomeandAbroad (1.Maanshsn

AbstraetOPPortunity trendoffastenerindustry diSCUSSed. WuXia

1ron乙SteelCo.Ltd. ngbinlWuChanglingZ

2.RuiheStandardFastenerCO.Ltd.ofMaanshan) andehallengebroughttofastenerindustryandiron anddeveloPmentorientationindeveloPin性〕raw andsteelindustrythroughglobal materis】forf8SteninqPieCeare

KeywordsfastenerindustrysteelforfasteningPieCe 1前言

紧固件对工业和日常生活是很重要的，它广泛

地应用在工业、农业、建筑和电子产品上。品种、规格 达数千种，仅一辆轻型汽车或轿车上平均用紧固件

约50。种400。个，重量达SOkg。然而单个紧固件制造 厂不可能满足一个市场甚至一个用户的需求。这种 需求必须依靠很多紧固件厂或国际间贸易来满足。 因此，紧固件工业现在以及将来都是国际性的，包括 机械设备制造厂在世界范围内销售设备;在世界范 围内销售紧固件用原材料;受全球情况的驱动而研 究紧固件制造技术;各紧固件制造公司跨国界投资 办厂，并经营紧固件的进出口业务。

二。北美占{〕叼乙美元，欧洲占90亿美元，日本也有70 亿美元的市场。预计2004年全球可达433.75亿美元， 年增长率超过6%(见表1)。 表1世界工业紧固件需求情况表 1994年1999年2004年 亿美元 年增长率/%

1994~ 1999 1999~

世界总需求238.24323.10433.75 美国70.3492.45112.50

加拿大/墨西哥12.2818.2523.00 拉丁美洲6.6210.0514.75 西欧59.6483.65110.00 东欧18.518.7526.50 其他60.6]79.45110.00 2004 6.1 弓.0 4.丁 8.0 5.6 7.2 6.7

2国内外紧固件市场现状与展望 2.1世界紧固件市场

1999年全球紧固件市场约为350亿美元(约1300 万t)。其中发展中国家占全球市场约为30%，约100 亿美元，中国占10亿美元。发达国家占有的市场份额 为70写，约为250亿美元，其中最大的市场是美国，总 需求量为92.45亿美元，约占世界总需求量的七分之 2.2国内紧固件市场

随着国民经济的高速发展，国内外先进技术的

应用和引进，紧固件市场发展相当迅速。1988年我国 耗用紧固件31万t，1996年耗用紧固件80万“紧固 件产品供给结构见表2)，2000年耗用紧固件约160万 t，2001年紧固件全行业总产量200万t，预计2002年

作者简介;吴湘斌，高级工程师，安徽省马鞍山市(243000)马钢技术中心ANHUIMETAIJLURGY2002年第3期

紧固件产量将达到220万t，2004年可达37亿美元， 约300万t左右。平均每年以12.5%的速度递增，是 世界上增长率最快的国家 表2紧固件产品供给结构 部门 能源 机械 冶金 交通

数量/万t比例/% 17.6

l6 7.6 14.4 22.4 20.吐 9 . 7 18.3 部门 轻纺 农业 建筑 其他

数量/万t比例/% 7.69.7 过.35 . 5 22 . 5 91] . 5

3世界主要国家紧固件工业概况

美国、德国、英国、法国、日本和意大利是紧固件 的进口国，也是高档紧固件产品出口国。

生产销售值达81.3亿美元的美国紧固件工业拥

有45000个雇员和125。家制造厂。主要生产高技术、 高附加值的航太(航天、飞机)紧固件和高级(异形、 高强度)紧固件，并向世界各国出口，低附加值的普 通紧固件主要从亚洲进口，是世界上进口紧固件最 多的国家。

德国是欧洲的经济大国，其紧固件行业的生产

规模、产品档次和质量，以及市场需求量和出口贸易 在欧洲都名列前茅。年产量达40.3万t左右，特殊紧 固件和标准紧固件各占一半，近两年特殊紧固件占 80%，几乎不再生产普通标准紧固件。其产品质量 好，技术含量高，附加价值高。德国的汽车工业用紧 固件占年产量的50%。

俄罗斯紧固件企业近3000家，可满足国内需求

的60%，20世纪80年代产量120万t，90年代产量增 加25%一31%。使用的设备老化，生产率比西方发达

国家同类设备低25%一30环，原材料数量和质量(不 适应冷徽成型工艺产品的要求)均满足不了需要。 在欧共体中，英国的紧固件市场是仅次于德国 的第二个重要用户。其所生产的高档紧固件产品基 本上可满足本国的需求。低档产品主要靠进口，年市 场需求为49.5万t左右，销售额约6.38亿英镑，进口 约13.3万t.价值1.82亿英镑，出口约3.8万t，价值 。.74亿英镑。

南美洲有13个国家，其中有5个国家生产紧固

件，总产量27万t。最大的紧固件工业国是巴西，年 生产15万t左右，占南美总产量的56%。 日本紧固件生产全部自动化，从上料到搓丝成

型，料斗搬运，热处理及表面处理、检测、分选、包装、 运输全部是自动化。年生产约270万t，价值7240亿 日元(合65.8亿美元)左右。

韩国螺丝工业每年生产35一z10万t紧固件，价

值约1艺亿美元。产品以内销为主，出lJ仅占10%，约 1.3亿美元，其中5。写出口到美国。

中国台湾省有规模的紧固件厂商2200家，各类

紧固件产品行销全球各地，于1983年取代日本，成功 地登上外销世界第一的宝座(内外销15:85)。目前赴 大陆投资的已有130家紧固件厂商和多家贸易商。 20。〔)年由海关统计的台湾紧固件进出口情况如表3 所示。其出口量占世界用紧固件量10%以上，平均单 价为1.35美元/kg。

表3台湾紧固件进出口情况 2000年]999年 数量/万 价值

亿元台币数量/万 价值 亿元台币 出{丁 进日 12几 . 5 }.66 537 28 .

115506 . 6829

4国内紧固件工业概况 4.1概况

据国家1998年统计川，国企、合资、私企等各种 紧固件制造厂有6875家，有一定规模的约2000家左 右，主要分散于沿江等交通便利地带，以浙江、江苏 两省为多。其中常熟标准件厂、晋亿标准件厂、乍浦 标准件厂、嘉善标准件厂规模较大，周围还有无锡标 准件厂、常州标准件厂、靖江大型标准件厂、南汽集 团标准件厂、杭州西湖标准件厂等。实际年生产能力 可达2。(，万t。

国外称紧固件行业是3K类工作:“Ki饱nai”(肮 脏)、.‘Klkon”(危险)、“KztS。1”(需要)。此外，该行业 属于劳动密集型、污染和强度大的行业，东南亚、台 湾等紧固件高产出区也正纷纷向大陆迁移，因此，在 未来的几年时间里，中国紧固件行业将得到较快的 发展，紧固件用钢材也会扩大市场需求。目前国内平 均每年生产紧固件产值约200亿元，折合母材约200 万，.以MS、M10低碳紧固件为主，高强度紧固件占 紧固件总量的25%一30写，包括8.8一12.9级的紧固 件。但发展趋势是以35K、MI35为代表的中高强度 紧固件，以及以35CrM。、42CrMo为主的高温使用 状态下的中、高强度合金标准紧固件。2001年高强度

紧固件约占紧固件总量10%。随着汽车、建筑、轻工、2002年第3期安徽冶金23 机械制造等行业的发展，对作为联接部件的各类紧 固件提出了高设计应力和轻量化的要求，尤其是汽 车制造业在这方面的要求最为强烈，因此，高强度紧 固件占紧固件比例会越来越高，高强度螺栓钢需求 量也越来越大。

进出口情况见表4，出口产品中低档的多，中高

档的少。从强度级别看，多数是6.8级以下的;从材质 看，多数是低碳钢;从几何形状看，标准件多，异形件 很少，多数是大路货，附加值低。 表4国内近两年进出口情况 出口进口

时间数量价值单价数量价值单价

万t亿美元美元/kg万t亿美元美元/kg 1998年49.74.670.946.962.433.5 1999年605.90.877，953.093.9 2000年756.460.869.3493.9554 . 23

原材料质量、品种、规格不适应问题仍未得到解决。 目前国内很难采购到品种规格适宜、质量稳定的原 材料，致使本该在冶金行业中解决的工序(材料改

制、球化退火)被转移到紧固件行业，不仅浪费了大 量财力和物力，更严重的是由此造成的原材料质量 不稳定，严重地影响了紧固件质量。 5紧固件用钢现状与发展 5.1国内紧固件用钢现状

紧固件必须同主机一起受各种材料机械性能要

求和恶劣环境的考验，因此，决定了紧固件材料应标 准化、多样化和配套化。最新紧固件国家标准中规定 制造各种螺纹紧固件应该选用的材料为螺栓、螺柱、 螺钉类(见表5)。

表5国家标准中规定的螺栓、螺柱、螺钉类用材 材料和热处理回火温度/C 4.2主要差距

(1)产品结构不合理。一方面普通低强度紧固件

市场饱和、大量积压，生产能力过剩，另一方面市场 急需的高强度、异形紧固件严重短缺，供不应求，不 得不长期依赖进口。

(2)企业竞争能力差。设备和人员老化，产品水 平低，投人技改资金匾乏，技术进步举步维艰。 (3)从出口创汇看，为在激烈的竞争中求生存，

行业多头出口、无序竞争，产品技术含量不高、价格 低。现出口紧固件价格已下降到0.86美元/kg，比台 湾低30写一40%，比发达国家就更低了。虽然近年来 出口数量有明显增长，但创汇金额增长不大。 (4)原材料问题大。常年困扰紧固件行业发展的 性能等级 3.6~6.8 8.8、9.8 10.9 10.9 碳钢

中碳钢或低碳合金钢(如硼、锰 或铬)淬火并回火

低碳合金钢(如硼、锰或铬)淬 火并回火

中碳钢或合金钢，或中、低碳合 金钢(如硼、锰或铬)淬火并回 火

12.9合金钢，淬火并回火

螺母类，4、5、6级，中碳钢或易切削钢;8、9、10、 12级，中碳钢，必要时可增添合金元素。 耐热螺纹连接副类(>300 ‘

C)用材如表6所示。

其它紧固件常用材料如表7所示。 表6

持续工作的极限温度/C 耐热螺纹连接副用材 栓

35A、45

3OCrMo、35CrMo、35CrMoA 2ICrMoV、20CrMoV ZICrMoV、ZOCrMoV

ZOCrMoVTIB、ZOCrMoVNbB ZCrlZWMoVNbB CHZ132 螺母 35

35、45、ZOCrMoA 20CrMoA、35CrMoA 3OCrMo、35CrMo 2ICrMoV、ZOCrMoV ZOCrMoV 2ICrMoV

00000000011L乃门了自尸O诬L哎口尸OL刀亡dCU心U 目前国产冷嫩钢材除宝钢供坯生产的线材能满 足质量要求外，其他大多数企业供坯生产的线材用 于紧固件废品率较高，8.8一12.9级的高强度紧固件 用钢材绝大部分依赖进口，而出口的紧固件几乎全 部使用进口材，每年进口约70万t[l〕。主要进口地为

日本、南韩和美国。目前国内紧固件常用的材料如表ANHUIME‘l’AIJLIJR〔二Y艺002年第3期 8所示。

表7其它紧固件常用材料概况 材料类别原始状态 不锈钢 铝 黄铜

易切削结构钢

ICrl3、ZCrj3、]Crl8N一9TI 12、11、IFZI、IYIO MPD59一l Y飞2 热轧 冷拉 冷拉 冷拉

表8国内紧固件常用的材料

牌号材料 国标 国外

AZ、A3、AZF、A3F、I犯、l招、I弓ZF、B3F、l(}~45、M12 ~Ml魂5、3OCrMllSI、4〔)I认d()Cr、15M，IVI3、35VI飞、 35CrM()、42CrMo、艺()Mll丁，L弓

SWRMS、SWRMI()、SWR(‘LJ18A、SWRCH32K、 SWRCH3异K、S35C、S45C、ASTM1018、l()22等 5.2紧固件用钢发展趋势

自2。世纪70年代能源危机以来，降低成本和节 约能源已成为所有工业企业所研究的重要课题。作 为线材制品主要用户之一的紧固件行业，都希望甚 至强烈要求开发新钢种线材，以使其工艺流程更趋 合理 、

近年来，国内外开发的新钢种主要有以下儿 类。

(1)非调质钢

含少量合金元素，不用调质处理，只需控制轧制 变形量及随后的冷却速度，即可保证必要的力学性 能的非调质钢，我国于20世纪90年代研制成功，并作 为8.8级汽车螺栓，已批量生产。 ‘2)双相钢

采用低碳(<0.1%)铁素体，马氏体(15vol%一 肠vol%)双相钢制造螺栓也是近期研究的内容之 一。通过选择含碳量及在(a+刊双相区内的加热温 度，可得到不同数量的马氏体及强度(每增加1%马 氏体，强度可提高10一15MPa)。使用F一M双相钢 线材可不经球化退火制造紧固件，大大缩短生产周 期，节约能源，减小模具的工作载荷并延长其使用寿 命。另一优点是变形强化速率高.变形强化效果不仅 优于传统的冷墩钢，也优于球化退火钢。 (3)硼钢

原来采用中碳钢和低、中碳合金结构钢制造高

强度紧固件，但这些钢的硬度高、冷变形抗力大，因 此需要在冷墩前进行耗能大的球化退火处理，为此， 开发了低碳硼钢

低碳硼钢的成分设计原理是降低碳含量，改善 钢的冷变形能力，加人0.0005%一0.0025%的硼以 弥补因降碳而造成的强度和淬透性的损失。另外根 据需要还可加入少量的Cr、Mn、T，等合金元素，进 一步提高淬透性。

低碳硼钢的特点是:少量硼代替大量合金元素， 经济效益明显;碳及合金元素含量低，热轧材可直接

冷墩变形，不需预先球化退火处理，节约了大量能 源，降低了成本;淬火变形和开裂倾向小，可用水淬 处理.节约淬火用油，改善了操作条件和工作环境; 性能良好，不仅综合力学性能好，在相同强度水平下 韧性较中碳及中碳合金钢有明显改善，而且疲劳破 坏抗力高，脱碳敏感性小仁2。

硼钢作为高强度螺栓用的主要材料之一，大多 数是作为可省略软化退火工序的线材使用，效果很 好。各囚的许多生产厂都推出了很多用于高强度螺 栓的硼钢。如B()I‘rFNllo、NWI弓110、SAE10B33、 1针”6、S30BCH等大同特殊钢最近还开发出一种 耐延迟断裂的低碳硼钢比。

马钢于1992年成功地试制出低碳硼钢

13Mf1VB、加MnVB，贵阳高强度紧固件厂用其制造 摩托车用高强度螺栓，一直沿用至今。 (们球化钢 一

般高(抗拉)强度螺栓都采用中碳钢或低合金

钢种制造。届时，必须进行冷墩前的球化退火处理和 螺栓的淬火与回火处理以使抗拉强度提高到所期望 的水平。球化钢是通过控制轧制和控制冷却在轧制 过程中细化微观组织并使其渗碳体相成为球状，可 免去球化退火工序直接冷徽成形，较之于传统的热 处理钢，大大地降低生产成本和简化螺栓制造过程。 日本神户钢厂投资90亿日元，对其第七线材车间进 行更新改造，已成功地生产出S理SC球化钢。以往很 难直接软化的调质钢S45C采用控轧控冷技术，其 组织比以往轧材细小，铁素体的百分比增加，且硬度 也更低，由此提高了二次加工后的冷加工性能，减化 和省略了加工工序，今后其主要产品之一就是冷辙 加工用球化钢川。台湾中钢已向紧固件厂提供球化 钢。国内国防科技大学吴凡教授领导的课题组已成 功地开发出球化钢，球化率达叨%以l几。经过1998和 1999两年多家紧固件厂试用，并申请了国家发明专 利。内蒙古渗碳体球化钢钢铁有限公司已取得了吴

凡教授发明专利技术的使用权，在呼和浩特建立了2002年第3期安徽冶金25 生产基地，年内即可形成25万t的生产能力。球化钢 可以省去退火工序，避免油退火炉造成的环境污染、 脱碳，改制后相对传统的中碳钢硬度低又可以减少 模具消耗，其优越性是紧固件行业今后选材的方向 之一。

(5)超细晶粒钢

亚微米及纳米技术是材料科学的前沿和热点。 当材料的显微结构超细化至亚微米和纳米尺度时，

材料在宏观上表现出许多新的性能。研究表明，当亚 共析钢的原奥氏体晶粒因先共析铁素体的超量析出 而超细化至亚微米(即几百个纳米)尺度时，随后发 生的共析相变产物不论具有什么样的形态(包括片 状)，钢材均可直接承受冷墩作业困。

在成分不变条件下将加工和热处理巧妙结合的 热机械处理(TMCP)，最常用的是控制轧制快速冷 却法获取超细晶粒钢材，在不降低延伸性能的同时 使钢材强度提高，疲劳性能和焊接性能亦好，并有利 于降低成本。

日本已研究出用于高强度螺栓的超细晶粒钢

材。我国大连钢厂在钢研总院有关课题组的指导下， 于2001年底研制出强度为1500MPa和1300MPa级 的合金结构钢，在南京跃进集团公司试制了目前世 界上最高强度级别的13.9级螺栓，用于依维柯汽车 上，并通过了跑车试验。

(6)最新高强度螺栓钢的研究动向困

韩国通过复相组织获得高的耐延迟断裂性能， 包括利用等温淬火方法获得上贝氏体+残余奥氏体 复相组织和利用亚温淬火方法获得马氏体十铁素体 复相组织的高强度螺栓用钢。

中国主要通过高纯净度钢的二次硬化手段来实 现。

日本在马氏体组织的延迟断裂方面的研究主要 是通过轧制细化晶粒和晶界碳化物来实现，最近研 究的是在两次淬火回火热处理之间进行多道次温

轧，结果发现晶粒显著细化、晶界碳化物也细化，耐 延迟断裂性能改善。 6结语

我国已加人WTO，且紧固件行业已全球化，钢

铁及其紧固件产业都面临着新的机遇和挑战。社会 的需求即是行业的动力，马钢“十五”期间进行了钢 轧系统技术改造，改造后的三钢一高速线材生产线， 将具备目前世界上最先进的生产技术，届时，马钢生 产的紧固件用钢将迈上更高的台阶。 参考文献

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(收稿日期2002一06一12)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mpzv.html