为了实现碳中和，钢铁材料及零部件制造过程中的二氧化碳减排迫在眉睫。用于汽车零部件等紧固的螺栓，通常采用钢铁企业制造的线材，经拉丝、螺栓成型工艺，并通过软化退火、调质处理制成。目前神户制钢已成功开发并商品化非调质螺栓用钢 KNCH TM 系列产品，该产品可省略上述热处理工序。

省略软化退火工序，需要确保螺栓具备可冲压的塑性变形能力，同时降低变形抗力，以确保模具在工业量产中的使用寿命。众所周知，在螺栓冲压过程中，钢中固溶的氮会阻碍位错移动，进而导致变形能力下降和变形抗力增加。KNCH TM 系列产品相比日本工业标准（JIS）碳素钢增加了铝的添加量，使氮以氮化铝的形式析出，从而提高了位错的可动性。此外，由于螺栓法兰部位通过压缩变形成型，降低压缩方向的变形抗力、提高变形能力至关重要。为此，该系列钢材利用预先施加拉伸应变以促进压缩方向变形的包辛格效应。随着面缩率增加，拉伸应变增大，包辛格效应更为显著，但同时加工硬化会使线材强度上升，因此，变形抗力随面缩率变化存在极小值。在变形抗力极小值对应的面缩率下生产线材，可获得优异的冷镦性能。通过优化成分并利用包辛格效应，KNCH TM 系列产品成功确保了变形能力，降低了变形抗力，实现了与软化退火材料相当的冷镦性能。

另一方面，省略淬火回火工序需要对线材轧制后的抗拉强度，以及拉丝加工和螺栓成型过程中的加工硬化量进行控制。为此，针对不同的螺栓强度等级，对碳、硅、锰、铬等元素的添加量进行了调整，这些元素对钢材抗拉强度影响较大。同时，降低线材轧制温度，细化奥氏体晶粒，促进冷却过程中的相变，以获得均匀的铁素体-珠光体组织，从而稳定螺栓冲压后的强度，并防止因硬质组织导致的裂纹产生。

KNCH TM 系列产品已在700-1000MPa级螺栓抗拉强度实现了实用化。然而，对于螺栓头部加工要求严苛、需要高变形能力的法兰螺栓应用场景，目前仅实现了800MPa级。若能进一步推广1000MPa级非调质螺栓的应用，有望大幅减少二氧化碳排放。但要扩大1000MPa级非调质螺栓的应用范围，除提高变形能力外，还需确保其抗延迟断裂性能。已知非调质螺栓在延迟断裂过程中不会出现调质螺栓特有的晶界断裂，因此，在抗延迟断裂性能方面具有优势。但现有研究有限，确立保障安全性和可靠性的钢材设计与评估技术不可或缺。神户制钢正利用在高强度调质螺栓开发和实用化过程中积累的技术，致力于早日实现非调质螺栓的高强度化。

此外，包括 KNCH TM 系列产品在内的已实用化非调质螺栓用钢，在永久拉伸方面存在问题。根据JIS规定，螺栓在承受一定载荷一定时间后卸载，不得产生拉伸。非调质螺栓依靠塑性加工产生的位错强化，可动位错密度较高，冲压后会产生永久拉伸。因此，螺栓冲压后需在300℃左右进行均热保温处理，使固溶碳和固溶氮在位错处钉扎，即进行发蓝处理，这意味着传统热处理工序无法完全省略。神户制钢研究发现，螺栓永久拉伸源于金属组织特定区域，已成功开发出无需发蓝处理的800MPa级非调质螺栓用钢。这一成果使螺栓制造过程中的热处理工序得以完全省略，进一步减少了二氧化碳排放，简化了工艺流程。

今后，希望通过实现非调质螺栓的进一步高强度化以扩大应用范围、降低变形抗力从而延长模具寿命、完全省略热处理工序来削减二氧化碳排放，为达成碳中和作出贡献。