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3.2.3、硼钢
硼钢的特点：
（1）具有良好的冷变形能力，可以省去冷变形前的退火处理；
（2）淬火脆性倾向低，可以用水淬；
（3）微量硼的加人可部分替代昂贵的合金元素的添加；
（4）低碳钢的延迟断裂敏感性相对较低。
硼钢成分设计的基本原则是降低含碳量，改善钢的冷变形能力；加入质量分数为0.0005% ~0.003 5%的微量硼以弥补因降碳造成的强度和淬透性的损失。另外还可根据需要加入Cr，Mn，Ti等合金元素，进一步提高淬透性。
通常8.8级螺栓用与SAE10B23相当的低碳含锰系硼钢制造，9.8级和10.9级螺栓用与SAE10B35相当的中碳含锰系硼钢制造，或者用与ML40Cr，ML35CrMo 相当的ML35MnB，ML370B硼钢制造。但由于硼钢的抗回火软化能力小，其回火温度要比SCM435，ML40Cr低60 ~ 80，因此用硼钢制造的10.9级高强度螺栓的延迟断裂敏感性大。
国内解决这一问题的途经是通过提高硼钢中V含量，同时降低P，S和C含量，从而改善硼钢的综合力学性能。国内于1992年成功研制了ML15MnVB，ML20MnVB钢，并列入GB/T 6478-2001《冷镦和冷挤压用钢》，用于制造发动机连杆螺栓、缸盖螺栓以及摩托车用高强度螺栓，品质甚优，在1000 ~1200MPa的抗拉强度范围内的耐延迟断裂性能相当于或优于SCM435钢。
日本大同特殊钢新近开发出一种10.9级耐延迟断裂的螺栓用砸钢，其成分为：w（C）=0.25 %，w（Si）=0.03%，w（Mn）=1%，w（P）=0.01%，w（S）=0.002%，w（Cr）=0.3%，w（Ti）=0.05%， w（Nb）=0.025%，w（B）=0.002%，轧态组织为低硬度的铁素体+珠光体，由于降低了杂质元素P，S含量，并添加Ti，Nb细化晶粒，该钢种在1000-1300 MPa强度范围内的耐延迟断裂性能相当或优于SCM435钢，已用于制造10.9级汽车螺栓。
国内安阳钢厂也已经按美标成功开发生产10B21系列硼钢，其w（N）为 0.0022% -0.0054%，平均值0.0038% ；w（0）为 0.0016% -0.0036%，平均值0.0028%。热轧态组织为铁素体+珠光体，总脱碳层深度小于0.15 mm，盘条晶粒度级别均在8级以上，1/2冷顶锻合格率100 %。但此钢种在连铸拉坯期间有时出现密集的角部小横裂，对应盘条表面则产生大量结疤，成品率不高，因此10B21系列硼钢在安阳钢厂大规模生产还有待时日。
3.2.4、耐延迟断裂的高强度钢
延迟断裂是指材料在静止应力作用下，经过一定时间后突然脆性破坏，是材料-环境-应力相互作用而发生的一种环境脆化，是氢致材质恶化的一种形态。当强度超过1200MPa时，高强度螺栓钢延迟断裂变得十分突出，由此造成的事故屡屡发生。因此，耐延迟断裂高强度螺栓钢的开发是近年来国内外研究的工作热点之一。
髙强度螺栓大多采用回火马氏体制造，此类钢对延迟断裂的敏感性较大。应从组织因素对高强度螺栓耐延迟断裂性能的影响考虑，可采用适当的等温处理工艺以获得下贝氏体及适量的马氏体、残余奥氏体的复相组织，利用马氏体组织的高强度和贝氏体、奥氏体组织良好的延迟断裂抗力来实现髙强度下良好的耐延迟断裂性能。或通过适当的热处理工艺获得无晶界或晶界碳化物较少的微细马氏体组织，同样可以具有良好的耐延迟断裂性能。
国内外在耐延迟断裂钢种开发时常采取以下措施：
（1）减少晶界偏析。尽可能降低杂质元素P，S 含量，同时降低Mn含量，防止晶界脆化（P降低晶界结合强度，S在腐蚀环境下促进氢的吸收，Mn易导致P，S共偏析）。
（2）细化晶粒。加人Ti，Nb，V，Al等元素，生成弥散析出的碳氮化物以细化奥氏体晶粒，提高强度，改善铺性。
（3）提高回火温度。加入抗回火软化能力强的元素Mo，V等，提髙回火温度以避开容易引起晶界脆化的回火温度区域，并可使碳化物细小均匀。
（4）调整合金元素。如添加Ni、降Mn，以获得较高的缺口韧性。
（5）尽可能减少钢表面侵人的氢量，即添加抑制腐蚀坑生成的合金元素，如Mo。
（6）使侵入的氢无害化。加人适量的微合金元素Ti，Nb，V，形成细小的碳氮化物，从而使氢均勻分布并抑制氢的扩散。
近年来国内外已先后成功开发出了一系列耐延迟断裂性能优良的高强度螺栓钢，如日本住友金属的ADS系列、神户制铁的KNDS系列，都是通过添加微合金化元素并调节其含量和配比，以得到髙强度和优良的耐延迟断裂性能，其使用效果均明显好于SCM440钢。
中国大连钢厂在钢铁研究总院的指导下，在42CrMo钢的基础上，通过降低S，P，Si， Mn含量，成功开发出1 300 MPa级的髙强度螺栓钢 42CrMoVNb（ADF1），其综合力学性能有较大幅度提高，制作的13.9 ~ 14.9级高强度螺栓已在依维柯汽车和康明斯发动机上使用。
4、结语
中国汽车行业的快速发展给国内汽车紧固件用钢带来了巨大的市场机遇，而汽车紧固件用钢的高强度化已经成为市场发展的必然趋势，有条件的中国钢铁企业应加快汽车紧固件用钢的研发和生产，借鉴国内外先进的生产工艺和已经取得的成果，提高汽车紧固件用钢的国产化率。
硼钢的特点：
（1）具有良好的冷变形能力，可以省去冷变形前的退火处理；
（2）淬火脆性倾向低，可以用水淬；
（3）微量硼的加人可部分替代昂贵的合金元素的添加；
（4）低碳钢的延迟断裂敏感性相对较低。
硼钢成分设计的基本原则是降低含碳量，改善钢的冷变形能力；加入质量分数为0.0005% ~0.003 5%的微量硼以弥补因降碳造成的强度和淬透性的损失。另外还可根据需要加入Cr，Mn，Ti等合金元素，进一步提高淬透性。
通常8.8级螺栓用与SAE10B23相当的低碳含锰系硼钢制造，9.8级和10.9级螺栓用与SAE10B35相当的中碳含锰系硼钢制造，或者用与ML40Cr，ML35CrMo 相当的ML35MnB，ML370B硼钢制造。但由于硼钢的抗回火软化能力小，其回火温度要比SCM435，ML40Cr低60 ~ 80，因此用硼钢制造的10.9级高强度螺栓的延迟断裂敏感性大。
国内解决这一问题的途经是通过提高硼钢中V含量，同时降低P，S和C含量，从而改善硼钢的综合力学性能。国内于1992年成功研制了ML15MnVB，ML20MnVB钢，并列入GB/T 6478-2001《冷镦和冷挤压用钢》，用于制造发动机连杆螺栓、缸盖螺栓以及摩托车用高强度螺栓，品质甚优，在1000 ~1200MPa的抗拉强度范围内的耐延迟断裂性能相当于或优于SCM435钢。
日本大同特殊钢新近开发出一种10.9级耐延迟断裂的螺栓用砸钢，其成分为：w（C）=0.25 %，w（Si）=0.03%，w（Mn）=1%，w（P）=0.01%，w（S）=0.002%，w（Cr）=0.3%，w（Ti）=0.05%， w（Nb）=0.025%，w（B）=0.002%，轧态组织为低硬度的铁素体+珠光体，由于降低了杂质元素P，S含量，并添加Ti，Nb细化晶粒，该钢种在1000-1300 MPa强度范围内的耐延迟断裂性能相当或优于SCM435钢，已用于制造10.9级汽车螺栓。
国内安阳钢厂也已经按美标成功开发生产10B21系列硼钢，其w（N）为 0.0022% -0.0054%，平均值0.0038% ；w（0）为 0.0016% -0.0036%，平均值0.0028%。热轧态组织为铁素体+珠光体，总脱碳层深度小于0.15 mm，盘条晶粒度级别均在8级以上，1/2冷顶锻合格率100 %。但此钢种在连铸拉坯期间有时出现密集的角部小横裂，对应盘条表面则产生大量结疤，成品率不高，因此10B21系列硼钢在安阳钢厂大规模生产还有待时日。
3.2.4、耐延迟断裂的高强度钢
延迟断裂是指材料在静止应力作用下，经过一定时间后突然脆性破坏，是材料-环境-应力相互作用而发生的一种环境脆化，是氢致材质恶化的一种形态。当强度超过1200MPa时，高强度螺栓钢延迟断裂变得十分突出，由此造成的事故屡屡发生。因此，耐延迟断裂高强度螺栓钢的开发是近年来国内外研究的工作热点之一。
髙强度螺栓大多采用回火马氏体制造，此类钢对延迟断裂的敏感性较大。应从组织因素对高强度螺栓耐延迟断裂性能的影响考虑，可采用适当的等温处理工艺以获得下贝氏体及适量的马氏体、残余奥氏体的复相组织，利用马氏体组织的高强度和贝氏体、奥氏体组织良好的延迟断裂抗力来实现髙强度下良好的耐延迟断裂性能。或通过适当的热处理工艺获得无晶界或晶界碳化物较少的微细马氏体组织，同样可以具有良好的耐延迟断裂性能。
国内外在耐延迟断裂钢种开发时常采取以下措施：
（1）减少晶界偏析。尽可能降低杂质元素P，S 含量，同时降低Mn含量，防止晶界脆化（P降低晶界结合强度，S在腐蚀环境下促进氢的吸收，Mn易导致P，S共偏析）。
（2）细化晶粒。加人Ti，Nb，V，Al等元素，生成弥散析出的碳氮化物以细化奥氏体晶粒，提高强度，改善铺性。
（3）提高回火温度。加入抗回火软化能力强的元素Mo，V等，提髙回火温度以避开容易引起晶界脆化的回火温度区域，并可使碳化物细小均匀。
（4）调整合金元素。如添加Ni、降Mn，以获得较高的缺口韧性。
（5）尽可能减少钢表面侵人的氢量，即添加抑制腐蚀坑生成的合金元素，如Mo。
（6）使侵入的氢无害化。加人适量的微合金元素Ti，Nb，V，形成细小的碳氮化物，从而使氢均勻分布并抑制氢的扩散。
近年来国内外已先后成功开发出了一系列耐延迟断裂性能优良的高强度螺栓钢，如日本住友金属的ADS系列、神户制铁的KNDS系列，都是通过添加微合金化元素并调节其含量和配比，以得到髙强度和优良的耐延迟断裂性能，其使用效果均明显好于SCM440钢。
中国大连钢厂在钢铁研究总院的指导下，在42CrMo钢的基础上，通过降低S，P，Si， Mn含量，成功开发出1 300 MPa级的髙强度螺栓钢 42CrMoVNb（ADF1），其综合力学性能有较大幅度提高，制作的13.9 ~ 14.9级高强度螺栓已在依维柯汽车和康明斯发动机上使用。
4、结语
中国汽车行业的快速发展给国内汽车紧固件用钢带来了巨大的市场机遇，而汽车紧固件用钢的高强度化已经成为市场发展的必然趋势，有条件的中国钢铁企业应加快汽车紧固件用钢的研发和生产，借鉴国内外先进的生产工艺和已经取得的成果，提高汽车紧固件用钢的国产化率。
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