紧固件制造中，正确选用紧固件材料是重要一环，因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。
如材料选择不当或不正确，可能造成性能达不到要求，使用寿命缩短，甚至发生意外或加工困难，制造成本高等，因此，紧固件材料的选用是非常重要的环节。
金属紧固件的材料，主要为钢材，使用的钢的种类，可分为冷镦钢、易切削钢、普通不锈钢、耐热钢以及高温钢。钢材的种类繁多，牌号更是数不胜数。
今天，根据国标中钢的分类标准梳理紧固件选用钢材的类别，介绍紧固件最常用钢材-冷镦钢的产品特性，钢材的常用牌号，这些牌号的钢材，所遵照的国际标准和国家标准, 它们所适合制造的紧固件种类和性能等级以及冷镦钢的冷顶锻试验。
1.钢的分类标准和种类
无论多么繁杂的材料，分类都离不开下图的逻辑层次， 钢分类也是遵照这个原则：
1、根据GB/T 13304.1 钢分类 按化学成分分类标准:
非合金钢；
低合金钢；
合金钢。
非合金钢，就是碳钢也叫碳素钢，碳钢是碳含量在0.0218-2.11%(质量分数)的铁碳合金，以碳含量的高低将碳钢分为：
低碳钢：C% ≤ 0.25%；
中碳钢：0.25%<C%≤0.6%；
高碳钢：C% ≥ 0.60%。
在碳钢的基础上，添加合金元素以便调整钢的某些性能，不同合金含量的高低，分为低合金钢和合金钢。
非合金钢、低合金钢和合金钢合金元素规定，含量界限值可参考标准GB/T 13304.1-2008表1：
在GB/T3098.1-2010 表2 材料中，对螺栓材料的分类是三种：
碳钢
添加元素的碳钢
合金钢。
其中，碳钢属于非合金钢，添加元素的碳钢根据所添加的元素（硼、锰、铬）的含量属于表中的非合金钢或低合金钢。
在GB/T3098.1-2010 表2中的g备注中，合金钢至少应含有铬Cr、镍Ni 、钼Mo和钒V四种元素中的一种元素，其最小含量铬0.30%， 镍0.30%，钼0.10%，钒0.10%。
“当含有二、三或四种复合的合金成份时，合金元素的含量不能少于单个合金元素含量总和的70%”，这句话使人费解：
根据ISO 898-1:2009，应该是：“当含有二、三或四种复合的合金成份时，这些二、三或四种的合金的总和值不能少于对应的二、三或四种最小含量和的70%。
例如，某种合金钢含铬0.2%，镍0.1%，则（0.2% +0.1%）<（0.30%+0.30%）´70%,这种钢就不是合金钢。
2、根据GB/T 13304.2 钢分类，按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类：
a) 按主要质量等级：普通质量、优质和特殊质量非合金钢；普通质量、优质质量和特殊质量低合金钢；优质质量和特殊质量合金钢。
b) 按主要性能或使用特性-部分摘要:
上面的三个表，只是GB/T 13304中部分内容的摘选，从中可以看出不同紧固件选用的不同钢材的类别和属性。
2.冷镦钢的特点、化学成分、常用标准和分类
紧固件的主要制造工艺方法，是冷镦( 螺栓、螺母等产品)和冲压（簧片类紧固件和垫片等）工艺。
原材料，主要是冷镦用热轧盘条、热轧钢板钢带。
1)、由于冷镦钢是常温下利用金属塑性加工成型，每个零件的变形量很大，承受的变形速度也高。
紧固件行业用“不开裂，淬得上”6个子形容冷墩钢的品质标准，因此，对冷镦钢原料的性能要求十分严格，所有元素的含量，要满足紧固件性能等级的材料要求。
碳C含量过高，冷成形性能将降低；太低则无法满足零件机械性能的要求；锰Mn能提高钢的渗透性，但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形性能；在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向。
硅Si，能强化铁素体，促使冷成形性能降低，材料延伸率下降。
硫S和磷P，为杂质元素，它们的存在会沿晶界产生偏析，导致晶界脆化，损害钢材的机械性能，应尽可能降低。
硼B元素，虽然具有显著提高钢材渗透性等作用，但同时会导致钢材脆性增加。含硼量过高，对螺栓，螺钉和螺柱这类需要良好综合机械性能的工件是十分不利的。
合金钢，至少应含有铬Cr、镍Ni 、钼Mo和钒V一种元素。
铬:显著提高钢的抗腐蚀能力和抗氧化能力，调高耐磨性和保持高温强度。能提高渗碳层含碳量，提高钢的淬透性。
镍：提高钢的强度而不降低其塑性，改善钢的低温韧性，使钢具有优良的冷、热加工性和冷成形性能；降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。
钼:强化铁素体，提高钢的强度和硬度；降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。提高钢的耐热性和高温强度。
钒：可使钢的晶粒细化，韧性增大；可提高钢的高温持久强度和蠕变抗力。可调节钢的淬透性。
2)、冷墩钢的常用标准
ISO 4954《冷镦和冷挤压钢》
GB/T6478 《冷镦和冷挤压用钢》
GB/T28906《冷镦钢热轧盘条》
GB/T5953 《冷镦钢丝》
Q/BQB517《冷镦钢盘条》-宝钢
JIS G3507《冷镦钢用碳素钢盘条》-日本
JIS G4051《机械制造用碳素钢》-日本
JIS G4053《机械制造用合金钢》-日本
SAE J403 《碳钢化学成分》-美国
SAE J404 《碳钢化学成分》-美国
SAE J404 《碳钢化学成分》-美国
DIN 1654 《冷镦和冷挤压钢》-德国
3)、根据GB/T6478-2015《冷镦和冷挤压用钢》，并按照国际标准和国内通用规则，冷镦钢按热处理方式有4种类型：
非热处理型：紧固件冷墩成形后不需要进行热处理。加工的成品等级是4.6~6.8级。
表面硬化型：紧固件冷墩成形后需经表面渗碳（渗氮）处理， 然后，再进行淬火加低温回火处理。加工的成品主要是自攻钉和自钻螺钉。
调质型（包括含硼钢）：紧固件冷墩成形后，先正火再淬火加高温回火处理，或直接进行淬火加高温回火处理。加工的成品等级是8.8~12.9级。
非调质型：不需要调质热处理，在钢中加入微量合金元素，使其在轧制或锻造状态就具备良好的综合机械性能，从而可以减少淬火加回火过程。加工的成品参考GB/T3098.22 细晶非调质钢螺栓、螺钉和螺柱机械等级8.8F-10.F。
3.常见牌号的钢材
1)、SWRCH= steel wire (rod) for cold heading=冷锻用碳钢线材,是日本牌号的钢，在JIS G3507-2010和Q/BQB517-2018 中都有牌号和化学成分的规定。
SWRCH6A、SWRCH8A适用于生产3.6-4.6级的标准件和非标件。
SWRCH10A 适用于生产4.8-6.8级标准件和非标件。
SWRCH15A 适于生产各种4.8-6.8级紧固件、焊钉。
SWRCH18A、SWRCH22A适用于生产8.8-10.9级各种中、高强度自攻丝钉和标准件。
SWRCH35K、SWRCH40K、SWRCH45K适用于生产8.8-10.9级螺栓、螺母。
以SWRCH18A为例，字母和数字的含义：S-碳素钢，WR-线材， CH-冷锻钢，18-平均含碳量0.18%，A-脱氧方式，铝镇定钢；镇定钢是完全脱氧的钢，氧的质量分数不超过0.01%。
这种编号是日本标准编号，
以SWRCH35K为例，字母和数字的含义：S-碳素钢，WR-线材， CH-冷锻钢，35-平均含碳量0.35%，K-脱氧方式，硅铝镇定钢。
2)、SCM435和 SCM440H是日本标准JIS G4053机械制造用合金钢钢材，在Q/BQB517-2018中也有规定。对应国内钢材35CrMo和42CrMo。
SCM435和 SCM440H是生产10.9~12.9级高强度紧固件的常用钢种，适用于生产10.9-12.9级螺栓、螺母。
这种编号是日本标准编号，
以SCM440H为例，字母和数字的含义：SCM-铬钼钢：S-Steel钢，C-Cr铬，M-Mo 钼， 4 –钼含量4%左右，40-碳含量大约0.40%上下，H-保证淬透性钢。
3)、ML20MnTiB是生产10.9级钢结构用标准件的常用钢种, 适用于生产10.9级各种型号钢结构螺栓。ML是铆螺钢的首字母。在GB/T6478 《冷镦和冷挤压用钢》有规定。
这个编号是国标编号，ML-冷墩铆螺钢，取铆螺汉语拼音的首字母，20-平均碳含量0.20%，Mn- 锰，Ti-钛， B-硼， 三种合金的小于1.5%。
4)、10B21、10B28、10B33 适用于生产8.8～10.9级各种型号紧固件， 主要用于生产8.8～10.9级标准件。在SAE J403-2014 《碳钢化学成分》和Q/BQB517-2018中有规定 。
这种编号是美国标准编号，10-碳素钢，B-硼钢，21-平均碳含量0.21%。
5)、ML35适用于生产8.8级螺栓、螺母、法兰螺栓、内六角螺栓等。符合GB/T6478 《冷镦和冷挤压用钢》规范。相当于SWRCH35K。
6)、35VB 是合金结构钢，是生产高档次10.9级钢结构螺栓的钢种，
7)、SCr420和SCr440是生产12.9级高强度紧固件的钢种；是日本标准JIS G4053机械制造用合金钢钢材，在Q/BQB517-2018中也有规定。
8)、70钢、 65Mn、60Si2Mn适用于弹性垫圈紧固件制造.Q235B35号和45号钢是优质碳素钢，可用于不同硬度要求的平垫圈的制造。
4.冷镦试验
冷镦（冷顶锻、压扁）试验是冷镦钢最重要的指标之一。
一般要求外六角螺栓应保证试验合格，螺母和法兰面螺栓及非标件必须保证试验合格。冷镦试验执行YB/T5293《金属材料顶锻试验方法》。
附：钢材的命名规则
钢是含碳量在0.0218%-2.11%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多样，今天我们来看看钢材的命名规则。
表示方法：Q+数字+(质量等级符号)+(脱氧方法符号)+(专门用途的符号)
①钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点;
②“Q”后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa。例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa的碳素结构钢;
③必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。
脱氧方法符号：F表示沸腾钢;b表示半镇静钢：Z表示镇静钢;TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。
专门用途的碳素钢：例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。
表示方法：数字+(元素符号)+(脱氧方法符号)+(专门用途的符号)
①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。
②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。
③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。
表示方法：字母T+数字+(元素符号)+(质量等级符号)
①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。
②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。
③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。
④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。
表示方法：字母Y+数字+(元素符号)
①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。
②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。
③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。
表示方法：(专门用途符号)+数字+主要合金元素符号和数字+微量合金元素符号+(质量等级符号)+(专门用途符号)
①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。
②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。
当平均合金含量<1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。
③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中：钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。
④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。
⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi
表示方法：(专门用途符号)+数字+主要合金元素符号和数字+微量合金元素符号+(质量等级符号)+(专门用途符号)
①钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。
②对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。
弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结构钢相同。
表示方法：
高碳铬轴承钢：字母G+Cr元素符号和数字
渗碳轴承钢：字母G+数字+主要合金元素符号和数字+微量合金元素符号+(质量等级符号)
①钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。
②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。
①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时，不标出碳含量;当平均碳含量<1.0%时，以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。
②钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。
③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。
①钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%，若钢中含碳量≤0.03%或≤0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。
②对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮……等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。
它的钢号前冠以字母“H”，以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”，可以区别于不锈钢“2Cr13”。
①钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢，DW表示电工用冷轧无取向硅钢，DQ表示电工用冷轧取向硅钢。
②字母之后的数字表示铁损值(W/kg)的100倍。
③钢号尾部加字母“G”者，表示在高频率下检验的;未加“G”者，表示在频率为50周波下检验的。
例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。
①它的牌号由字母“DT”和数字组成，“DT”表示电工用纯铁，数字表示不同牌号的顺序号，例如DT3。
②在数字后面所加的字母表示电磁性能：A——高级、E——特级、C——超级，例如DT8A。
