多数螺丝钉的价格都很便宜，因为它们是由兼备了强度和韧性的钢铁材料制造而成。多数钢铁材料在经过热处理后，其性质都会发生一定的变化。这里所说的钢铁材料指的并不是纯度为100%的纯铁（iron），而是以铁和碳为主要成分的碳素铁（steel），一般会将其简称为钢。碳素铁中含有0.02%~2%的碳（C）、0.20%~0.8%的锰（Mn），还有硅（Si）、磷（P）和硫（S）等物质。具有代表性的碳素钢有一下两种类型。

　　一般结构用压延钢材（SS钢材） 是钢材中产量最大的一种，被用于车辆、船舶、桥梁等普通构造物中。这里的SS是Steel for Structure的简称。实际上，就像SS400这样，一般会在SS的后面添加一组数字，400这个数字的含义是，钢材的拉伸强度的最低保证应力是400N/mm2。

　　机械结构用碳素钢（S-C钢材） 与SS钢材相比，多用于条件更加严酷的情况下。具体说来，如在高速旋转的同时还需要支撑或者传递巨大力量的齿轮或者轴承等，实际上，就像S45C这样，在字母S和C之间加入两位数，这些数字指的是钢材中碳所占的比例。另外，这里的C是单词“Carbon”的简称。S-C钢材与SS钢材相比具有更高的性能，可以说是更加高级的材料。

　　冷锻用碳素钢线（SWCH：Carbon Steel Wire for Cold Heading and cold forging）是为冷锻而专门开发出来的钢材，现在，冷锻已经成为主流的螺丝钉加工方式。这种钢材的相关技术参数被规定得非常细致，如碳含量不能超过0.53%，锰含量不能超过1.65%，另外，因为其表面质量和力学性能、钢线的直径等技术参数对于冷锻来说非常重要，所以相关规定也及其细致。

　　制造小螺丝钉时使用最多的几种冷锻用碳素钢线有SWCH10R和SWCH16A等（图4.1），其中的两位数字分别表示碳素含量是0.10%和0.16%。一般来说，钢材中碳素的含量越高，生产制造出来的螺栓等产品的强度就越大。另外，一般情况下与沸腾钢（脱氧不完全的碳素钢--译者注）相比，脱氧钢的组织更均匀，质量更优越。

　　图4.1冷锻用碳素钢线

　　另外，SWCH钢材是抽线生产厂家制造螺丝钉产品的材料，而钢材生产厂家生产抽线用的材料是冷锻用碳素钢线材（SWRCH：carbon Steel Wire for Rods for Cold Heading and cold forging）。

　　碳素钢的主要五种元素分别是碳、硅、锰、磷和硫，如果另外添加了其他元素，就被称作合金钢。为了提高钢材的力学性能，在其中加入镍、铬和钼等元素并进行热处理后，就能够得到比碳素钢的强度更高、韧性更强的合金钢材。

　　制造螺丝钉常用的合金钢主要有以下几种：

　　镍铬合金钢（SNC）是一种铁中含碳（0.12%~0.40%）、镍（1.00%~3.50%）、铬（0.20%~1.00%）的合金钢。具有良好的耐腐蚀性和耐磨损性。

　　铬钼合金钢（SCM）是一种铁中含碳（0.13%~0.48%）、铬（0.90%~1.20%）、钼（0.15%~0.30%）的合金钢。其淬火性能良好，力学性能也非常优越。也被简称为铬钼钢。

　　镍铬钼合金钢（SNCM）是一种铁中含有碳（0.12%~0.43%）。镍（0.40%~4.50%）、铬（0.40%~3.50%）、钼（0.15%~0.70%）的合金钢。其淬火性比其他种类的钢材都好，拉伸强度和韧性等力学性能在合金钢中也是非常优越的。

　　冷锻用碳素钢线（SWCH）一般用于制造小螺丝钉和自攻螺丝钉，而各种合金钢则用于生产制造强度更高的螺栓和螺母等产品。

　　因为碳素钢具有容易生锈的性质，所以用其生产制造的产品需要进行涂装以及其他各种表面处理。添加了铬或者镍的具有耐腐蚀性的合金钢被称作耐腐蚀钢，其中具有代表性的是不锈钢（SUS：Steel special Use Stainless）。

　　另外，所谓“生锈”，指的是钢材和大气中的氧气结合所产生的氧化现象。

　　普通的钢材容易生锈，而不锈钢相对来说不容易生锈，这是因为在铁和氧气相互结合之前，不锈钢中包含的铬就已经和氧气发生了化学反应，并且在不锈钢的表面形成了一层非常非常薄的薄膜--不动态覆膜（氧化覆膜）。也就是说，这层膜阻止了铁和氧气发生化学反应。另外，这层覆膜的厚度有1~3nm（1nm等于1m的十亿分之一），所以非常非常薄。另外，镍还具有自我修复的再生功能，即使在加工过程中遭到了破坏，铬还能与空气中的氧气发生化学反应，使这层覆膜再生，从而将破坏的部分修复完整。

　　图4.2不动态覆膜的作用

　　根据其中包含的主要成分的不同，可以将不锈钢分为以下几种类型（图4.3）。顺便说明一下，JIS中规定的不锈钢的型号是根据SUS后面添加的3位数字来进行的分类。SUS一般读作“萨斯”。

　　马氏体系列不锈钢（13%铬） 是一种强度和硬度等力学性能优越，在常温下具有磁性的钢材。因为与其他的不锈钢相比包含的碳素较多，所以在耐腐蚀性方面相对较差。因为这个缘故，马氏体不锈钢一般被用在对是否生锈要求不高而更要求硬度的地方。其中具有代表性的不锈钢是SUS410，因为经过热处理而硬度很大，所以被用来生产自攻螺丝钉。

　　铁酸盐系列不锈钢（18%铬） 是一种耐腐蚀性更加优越的材料，被广泛应用于家电零部件的建筑材料中。其中具有代表性的钢材种类是SUS430，因为其锻造性能非常优越，所以能够承受冷锻成型加工过程。因为它同时具有磁性，所以用它制造而成的螺丝钉在固定的时候能够提高作业效率。但是，因为冷锻加工硬化较小，所以并不适合制造像自攻螺丝钉这种螺纹牙强度大的螺丝钉和固定时需要扭转力的螺丝钉。

　　奥氏体系列不锈钢（18%铬-8%镍）是一种耐腐蚀性最好的非磁性不锈钢，因为它在强度方面也非常优越，所以被广泛应用于汽车、火车、建筑材料、化学装置、核能机器等领域。其中具有代表性的钢材种类是SUS304，将这种材料进行冷锻加工后会出现严重的硬化现象，所以材料容易出现裂纹等问题。因为这个缘故，现在的锻造用螺丝钉材料基本上不会使用奥氏体系列不锈钢。

　　把SUS304中包含的镍含量增加，同时添加柔软的金属铜后，就能得到不锈钢材SUSXM7（18%铬-9%镍-3%铜），这种不锈钢材的强度和耐腐蚀性与SUS304一样好，但由于加工硬化现象被抑制，因此冷锻加工性能相对提高。多数十字槽小螺丝钉和自攻螺丝钉的制造原料都会使用这种不锈钢材，因为其中含有镍元素，所以带有金属光泽。

　　图4.3 钢铁制螺丝钉