奧氏體不銹鋼具有較高的塑性，但是在沖壓成型時極易產生皺紋。因此，根據金屬的流動性，建議在加工成型時更多地采用拉伸，而不是壓縮。當不(bu)銹鋼薄(bo)板坯料在拉伸或者深沖時，其邊部應被壓環壓住，如圖4-11所示，以防邊緣起皺。
12Cr17Ni7(301)型不銹鋼是奧氏體型鋼中含鎳、鉻最低的牌號，它在退火狀態仍具有最高的抗拉強度。隨著冷成型量的增加（以冷變形率計量），12Cr17Ni7(301)鋼所具有非常高的加工硬化率會引起抗拉強度和屈服強度的明顯提高。這對于希望在加工成型后能增大強度和剛性的產品，如角鋼和槽鋼等結構件來說是特別重要和十分期待的。另一方面，含鎳量較高的奧氏體鋼，特別是06Cr19Ni10(304不銹(xiu)鋼(gang))、022Cr19Ni10(304L不(bu)銹鋼)和10Cr18Ni12(305)型不銹鋼，它們具有較低的加工硬化速度，非常適合于深沖加工成型。
一般來說，奧氏體型不銹鋼n值較大，在成型加工過程中，由于塑性誘發相變而生成馬氏體。因而其有較大的n值和延伸率，可進行深沖成型加工和凸緣成型。有一部分奧氏體(ti)不銹鋼在深沖成型加工后，經過一段時間會產生與沖壓方向相一致的縱向裂紋，即所謂的“時效裂紋”。采用200系列奧氏體不銹鋼（部分Ni被Mn代替），由于其有較高的成型起始強度，所以成型時需要較高的加工成型力。同時該鋼種與對應的300系列不銹鋼比較，這些材料的“回彈”（spring back)性比較大。
但是，由(you)于奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼具有較高的(de)(de)退火后強度和(he)加(jia)(jia)工(gong)硬化性能(neng)，所以和(he)鐵素體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼相比，需要(yao)(yao)更(geng)大(da)的(de)(de)加(jia)(jia)成型應力(li)。而(er)且，由(you)于加(jia)(jia)工(gong)硬化的(de)(de)原因，不(bu)(bu)(bu)僅(jin)僅(jin)需要(yao)(yao)較高的(de)(de)形變(bian)應力(li)，而(er)且需要(yao)(yao)提(ti)高金屬開(kai)始變(bian)形時的(de)(de)起始應力(li)。
由于奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼有(you)很(hen)高的(de)(de)塑性(xing)，所(suo)以這些鋼的(de)(de)形(xing)變(bian)(bian)能(neng)力比鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼強，在(zai)冷加(jia)成(cheng)型工作(zuo)中允許承(cheng)受(shou)很(hen)大的(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)量。在(zai)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中，加(jia)工硬(ying)化(hua)越快的(de)(de)鋼種，如12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在(zai)同樣的(de)(de)作(zuo)業中能(neng)承(cheng)受(shou)最大的(de)(de)形(xing)變(bian)(bian)。奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼冷加(jia)工成(cheng)型的(de)(de)成(cheng)型性(xing)能(neng)是指沒有(you)預先(xian)退(tui)火情況下(xia)的(de)(de)冷變(bian)(bian)形(xing)。但是，在(zai)連續(xu)加(jia)工過程中，也(ye)許需要進行中間退(tui)火，使(shi)其恢(hui)復到原有(you)的(de)(de)塑性(xing)。
奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)優(you)良的(de)成型性能(neng)，尤其在需(xu)持(chi)久(jiu)極大的(de)拉(la)伸變形(xing)的(de)脹形(xing)和彎曲作業中，以及(ji)需(xu)要(yao)高塑性的(de)劇烈的(de)深沖作業中，表現(xian)尤為明顯。
通常(chang)，當Ni含(han)量較(jiao)低時，如(ru)12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧氏體不銹鋼成型(xing)加工會變得非常(chang)困難。在(zai)穩定化鋼種(zhong)(zhong)的(de)成型(xing)特性中，穩定化元素的(de)存(cun)在(zai)，如(ru)Ti、Nb和(he)(he)Ta以及高含(han)C量，起著不利的(de)作(zuo)用。這是由于(yu)微觀結構中形成像Ti的(de)碳化物和(he)(he)氮化物的(de)第二相粒子的(de)原因。所以在(zai)06Cr18Ni11Ti(321)和(he)(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼種(zhong)(zhong)的(de)成型(xing)，沒有在(zai)06Cr19Ni10(304)和(he)(he) 10Cr18Ni12（305)鋼種(zhong)(zhong)成型(xing)得順利。像Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)(zhong)易切(qie)削(xue)加工鋼種(zhong)(zhong)，塑(su)性性能(neng)比較(jiao)差，不能(neng)用于(yu)成型(xing)加工。
圖4-12是在壓(ya)力成型時出現的(de)減薄破(po)裂照(zhao)片(pian)。
1. 沖壓成型
沖(chong)壓包括拉伸(shen)(shen)和(he)(he)沖(chong)壓，拉伸(shen)(shen)會減小(xiao)(xiao)工(gong)件的(de)(de)橫截面，而沖(chong)壓卻不(bu)(bu)能。換言之，沖(chong)壓允許(xu)材(cai)料(liao)(liao)在足夠張(zhang)力變形，這張(zhang)力是由壓緊壓環(huan)面產生(sheng)(sheng)的(de)(de)，為的(de)(de)是防止折皺產生(sheng)(sheng)。在沖(chong)壓成(cheng)型(xing)的(de)(de)第一階段，材(cai)料(liao)(liao)經過90°拉彎，并會引起不(bu)(bu)同程度(du)(du)的(de)(de)加(jia)工(gong)硬化（這要取決于沖(chong)壓環(huan)的(de)(de)圓角和(he)(he)鋼(gang)加(jia)工(gong)硬化的(de)(de)速度(du)(du)。較小(xiao)(xiao)圓角將引起較大的(de)(de)加(jia)工(gong)硬化）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)(he)12Cr17Ni7(301)奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)耐急彎性能變形比普通鉻鋼(gang)要好，特別(bie)是在帶鋼(gang)彎曲后再拉伸(shen)(shen)時更是這樣。彎曲半徑的(de)(de)變化，通常能夠是厚度(du)(du)的(de)(de)7倍，因此斷裂就(jiu)成(cheng)為一個(ge)問題。
沖壓(ya)(ya)成(cheng)型所選用的(de)鋼種決定(ding)了(le)沖壓(ya)(ya)成(cheng)型的(de)深(shen)(shen)度(du)和獲得所要(yao)求(qiu)形狀的(de)方法(fa)。如果要(yao)是(shi)進行多(duo)次(ci)(ci)成(cheng)型，加(jia)工者就需要(yao)知道毛坯在每(mei)一次(ci)(ci)成(cheng)型操作中沖壓(ya)(ya)的(de)深(shen)(shen)度(du)，以及(ji)在沖壓(ya)(ya)成(cheng)型之間是(shi)否需要(yao)退火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合(he)于制(zhi)(zhi)(zhi)作1~2次(ci)沖壓拉(la)伸(shen)成型的工件（材料變形(xing)主要(yao)通過(guo)拉(la)伸(shen)，只發生少量滑(hua)移(yi)）。其主要(yao)優點(dian)是(shi)一般(ban)情況下能(neng)夠使(shi)用較小的毛坯直徑。為了限(xian)制(zhi)(zhi)(zhi)材料滑(hua)移(yi)，通過(guo)改變壓緊裝置壓力，就能(neng)夠完(wan)全(quan)控制(zhi)(zhi)(zhi)起皺(zhou)觀象。
用(yong)下面簡(jian)單的(de)公(gong)式就能(neng)夠計算出所選用(yong)鋼種的(de)毛(mao)坯的(de)直徑(jing)。
收縮量％＝100(D0-d)/D0
式中 D0--毛坯直徑，mm; d--沖壓件直徑，mm。
如果收縮量不(bu)到25%,工件一般選(xuan)(xuan)用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼(gang)(gang)(gang)。如果壓縮在50%以下，可(ke)選(xuan)(xuan)用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼(gang)(gang)(gang)，但對(dui)收縮量較大的工件，則選(xuan)(xuan)用(yong)06Cr19Ni10（304)或(huo)10C-18Ni12(305)鋼(gang)(gang)(gang)。
圖(tu)4-11是典型的(de)間(jian)隙圓角半徑要求示意(yi)圖(tu)。為了計算(suan)坯料尺寸。
在不(bu)銹鋼(gang)冷沖壓成型(xing)(xing)時(shi)，為了實現(xian)成型(xing)(xing)就必須使(shi)用超過其屈服強(qiang)度(du)(du)，但(dan)又(you)要低(di)于(yu)(yu)其抗拉(la)(la)強(qiang)度(du)(du)的(de)成型(xing)(xing)力(li)。這就是說，這個力(li)的(de)范(fan)圍(wei)(wei)就處于(yu)(yu)屈服強(qiang)度(du)(du)和(he)抗拉(la)(la)強(qiang)度(du)(du)之間的(de)較(jiao)大(da)范(fan)圍(wei)(wei)之內。屈服強(qiang)度(du)(du)和(he)抗拉(la)(la)強(qiang)度(du)(du)之間范(fan)圍(wei)(wei)越大(da)，塑性變形(xing)的(de)范(fan)圍(wei)(wei)也(ye)就越大(da)，參見圖4-6。在退火狀(zhuang)態下，400系列不(bu)銹鋼(gang)有(you)較(jiao)低(di)的(de)屈服強(qiang)度(du)(du)和(he)抗拉(la)(la)強(qiang)度(du)(du)，這樣其加工(gong)范(fan)圍(wei)(wei)就比較(jiao)狹窄，而(er)且400系列不(bu)銹鋼(gang)的(de)拉(la)(la)伸變形(xing)量也(ye)不(bu)及200和(he)300系列不(bu)銹鋼(gang)。
圖4-13表示冷(leng)加(jia)(jia)工成型時，加(jia)(jia)工硬化對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度和塑(su)性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響。很(hen)明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼有較大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)塑(su)性范圍。盡管這兩種鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)要比10Cr17(430)快得(de)多，但它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)韌(ren)性在(zai)冷(leng)加(jia)(jia)工中(zhong)仍然可以保持(chi)很(hen)高(gao)。隨著鋼中(zhong)Ni含量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，其加(jia)(jia)工硬化率下降；隨著冷(leng)加(jia)(jia)工的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進行，在(zai)很(hen)大(da)程度上仍能保持(chi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)韌(ren)性。
沖(chong)壓成型時，不銹鋼坯料被(bei)壓環緊緊夾持在凹模上的(de)方法，可(ke)使坯料形(xing)成后的(de)工(gong)件被(bei)拉深(shen)而又(you)不會流(liu)入凹模內，這(zhe)無疑會使工(gong)件的(de)壁厚減薄(bo)(bo)，由于加工(gong)硬化作(zuo)用，減薄(bo)(bo)部(bu)分的(de)金(jin)屬強度可(ke)以等于或超過未經加工(gong)較厚的(de)部(bu)位。
為(wei)了(le)將(jiang)坯(pi)料形成為(wei)一(yi)(yi)定的(de)形狀(zhuang)，工件某(mou)些部位的(de)厚度(du)勢(shi)必會減薄。對于成型(xing)加(jia)工要求某(mou)一(yi)(yi)區域金屬的(de)塑性(xing)流動大于另一(yi)(yi)區域的(de)工件來講(jiang)，就是(shi)應用了(le)這(zhe)一(yi)(yi)技術，特(te)別是(shi)局部成型(xing)。
沖壓(ya)成(cheng)型(xing)(xing)時(shi)，在(zai)成(cheng)型(xing)(xing)模頂(ding)端部位(wei)的(de)成(cheng)型(xing)(xing)應力、金屬塑性(xing)的(de)流動和變形值都是(shi)最大的(de)。如果坯料(liao)在(zai)成(cheng)型(xing)(xing)時(shi)發生(sheng)破(po)裂(lie)，那(nei)么其破(po)裂(lie)一定發生(sheng)在(zai)成(cheng)型(xing)(xing)模頂(ding)端部位(wei)的(de)區域。
大量的(de)(de)不銹鋼薄板均可(ke)采用(yong)沖壓方法(fa)進(jin)行成(cheng)(cheng)型(xing)加工，但對(dui)成(cheng)(cheng)型(xing)加工操作的(de)(de)要求都非常嚴格。一種(zhong)材(cai)(cai)料的(de)(de)拉伸成(cheng)(cheng)型(xing)性(xing)能，可(ke)在材(cai)(cai)料生產的(de)(de)實際使用(yong)中測(ce)得。如果要精確地(di)確定鋼種(zhong)的(de)(de)成(cheng)(cheng)分與工藝(yi)對(dui)沖壓成(cheng)(cheng)型(xing)性(xing)的(de)(de)影響，則有必要取得比“可(ke)－否”試驗(yan)更為精確的(de)(de)結果。
在(zai)沖(chong)壓成(cheng)型時(shi)，除材料因(yin)素外還有(you)許(xu)多變化因(yin)素，那些處于(yu)成(cheng)型性邊緣的鋼(gang)種，都會因(yin)這(zhe)些變化因(yin)素決定它(ta)們能否順利成(cheng)型。這(zhe)些變化的因(yin)素有(you)：壓環的壓力、成(cheng)型速度、潤滑劑、壓模(mo)清(qing)潔程度以(yi)及模(mo)具(ju)磨損情況等。對不銹鋼(gang)沖(chong)壓成(cheng)型性評價的試驗應(ying)盡(jin)可(ke)能簡單，而且要求其(qi)再（重）現性要好(hao)。
沖(chong)壓(ya)成型(xing)和(he)拉伸(shen)成型(xing)特點的比(bi)較(jiao)如圖(tu)4-14所(suo)示(shi)。
2. 沖(chong)壓成型實例
［實(shi)例4-1]如圖(tu)4-15所示，為12Cr17Ni7(301)不銹鋼制成的汽車輪(lun)罩示意圖(tu)，其中心部位就是有目的地采用(yong)了拉伸法(fa)使其減薄(bo)并產生加工硬化作(zuo)用(yong)的實(shi)例。
［實例(li)4-2]使工件承受成(cheng)型所(suo)能允許的最大壓力(li)，并(bing)通過(guo)加工硬化(hua)提(ti)高其強度的例(li)子，如圖(tu)4-16所(suo)示(shi)。
圖4-16是小型飛機引擎(qing)消音器端(duan)(duan)蓋的(de)示意圖。該端(duan)(duan)蓋所用的(de)材料是06Cr18Ni11Ti(321),在成型過程(cheng)中(zhong)，施加接近成型性極限(xian)所規定的(de)最大壓(ya)力，使其加工(gong)硬化，以提高其剛度(du)并獲得必要的(de)抗疲(pi)勞(lao)強度(du)。
該(gai)端蓋是在(zai)一臺60t向(xiang)后開口(kou)的傾斜式(shi)機械沖(chong)床上(shang)經兩道工序制成的。沖(chong)床的沖(chong)程為127mm,該(gai)模(mo)具是淬火硬(ying)度為洛氏59~62的工具鋼沖(chong)模(mo)。
第一(yi)道工序如圖4-16(b)所(suo)示，為一(yi)組合型(xing)沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)模。其作用(yong)(yong)是將(jiang)坯料(liao)先(xian)沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)成型(xing)為帶(dai)槽(cao)的(de)圓盤(pan)形狀(zhuang)，使其內徑(jing)和外(wai)形符(fu)合工件要求。工件的(de)外(wai)緣是用(yong)(yong)彈性夾具(ju)壓(ya)(ya)(ya)緊，工件內表面(mian)用(yong)(yong)一(yi)與沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)中(zhong)心對中(zhong)的(de)橡膠墊支(zhi)撐(cheng)。成型(xing)是按照(zhao)設計的(de)順序進(jin)行的(de)，即(ji)首(shou)先(xian)成型(xing)帶(dai)槽(cao)的(de)圓盤(pan)形狀(zhuang)，然后(hou)再對內外(wai)徑(jing)進(jin)行加工，這樣就可以(yi)使所(suo)得的(de)凸緣尺寸非(fei)常精確。
第(di)二道工序如(ru)圖4-16(b)所(suo)示(shi)，主要是加工工件的內緣（拉(la)伸）和外緣（壓(ya)(ya)縮）。在該操作過程(cheng)中，消(xiao)音(yin)器端(duan)蓋所(suo)承受的壓(ya)(ya)力(li)是經彈性壓(ya)(ya)力(li)墊傳遞的。
生產這種零件所用的原料是退火后的06Cr18Ni11Ti(321不(bu)銹(xiu)鋼)不銹鋼，其厚度為0.813mm,并把它剪成5483.86mm見方的坯料。第一道沖模將坯料加工成型的槽形毛坯，可作為第二道沖模加工成型的定位面。每加工一個工件后沖模應涂油潤滑。
［實(shi)例4-3] 不銹鋼具(ju)有較高的延伸率，所以在壓縮(suo)時(shi)(shi)，極易產生皺折(zhe)。這樣，如何(he)選擇(ze)金(jin)屬在成(cheng)(cheng)型(xing)時(shi)(shi)的流動方向，就成(cheng)(cheng)為保證高質量要(yao)求工(gong)件成(cheng)(cheng)型(xing)的關(guan)鍵所在，理(li)論和實(shi)踐告訴(su)我們，其成(cheng)(cheng)型(xing)方式應選用拉伸成(cheng)(cheng)型(xing)，而不能選用壓縮(suo)成(cheng)(cheng)型(xing)。
圖(tu)4-17所示的(de)就是利用(yong)壓板定位和模具上刻槽，這兩項措施(shi)來控制金屬流動的(de)實際(ji)例(li)子。
圖4-17所示的工件是用經退火的12Cr18Ni9(302不銹鋼)型不銹鋼錐形坯料，在250t往復式液壓沖壓機上成型的。為了使金屬的拉伸變形大于壓縮變形以避免工件產生皺紋，通常希望坯料的窄端金屬能產生最大的流動。
由于成(cheng)型過(guo)程所形成(cheng)的(de)角必(bi)須緊靠壓(ya)板(ban)，這(zhe)樣(yang)(yang)沖模(mo)就不(bu)能將(jiang)料固定成(cheng)水平狀。在(zai)成(cheng)型過(guo)程中毛坯的(de)上、下邊緣均被(bei)壓(ya)板(ban)夾(jia)緊夾(jia)緊力為36噸。由于上壓(ya)板(ban)的(de)長度是下壓(ya)板(ban)的(de)兩倍，寬度為下壓(ya)板(ban)的(de)2/3,這(zhe)樣(yang)(yang)夾(jia)緊力是在(zai)大面積上分(fen)(fen)布的(de)。所以大部分(fen)(fen)金屬(shu)將(jiang)會從寬端(duan)(duan)流向窄(zhai)(zhai)端(duan)(duan)，這(zhe)樣(yang)(yang)被(bei)加(jia)(jia)工金屬(shu)就會產生皺紋。如果在(zai)上壓(ya)板(ban)上附(fu)加(jia)(jia)刻槽，為的(de)是提高(gao)該端(duan)(duan)的(de)夾(jia)緊力，可使(shi)毛坯窄(zhai)(zhai)端(duan)(duan)的(de)大部分(fen)(fen)金屬(shu)產生流動(dong)。為了促進(jin)毛坯窄(zhai)(zhai)端(duan)(duan)金屬(shu)的(de)流動(dong)，并在(zai)坯料下部涂以脂肪酸非顏料型繪畫混合劑，因下沖模(mo)半徑比較小，產生撕裂而造成(cheng)的(de)金屬(shu)損耗(hao)僅為3%.
