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不銹鋼)、022Cr19Ni10(304L不銹鋼)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。有一部分奧氏體不(bu)銹鋼(gang)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(shi)，由(you)于奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼具(ju)有較高(gao)(gao)的(de)退(tui)火后強度(du)和加(jia)工硬(ying)化性能(neng)，所(suo)以和鐵素體不(bu)(bu)銹鋼相比，需要更大的(de)加(jia)成型應(ying)力。而且，由(you)于加(jia)工硬(ying)化的(de)原因，不(bu)(bu)僅僅需要較高(gao)(gao)的(de)形變應(ying)力，而且需要提高(gao)(gao)金屬開始變形時(shi)的(de)起始應(ying)力。
由于奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)有(you)很(hen)高的(de)塑(su)性(xing)，所以(yi)這(zhe)些鋼(gang)(gang)(gang)的(de)形(xing)(xing)變(bian)能(neng)力比鐵素體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)強，在(zai)冷(leng)加(jia)成型(xing)工作(zuo)中(zhong)允許(xu)(xu)承(cheng)受很(hen)大(da)的(de)變(bian)形(xing)(xing)量(liang)。在(zai)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)，加(jia)工硬(ying)化越快的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種，如(ru)12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在(zai)同(tong)樣的(de)作(zuo)業中(zhong)能(neng)承(cheng)受最大(da)的(de)形(xing)(xing)變(bian)。奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)冷(leng)加(jia)工成型(xing)的(de)成型(xing)性(xing)能(neng)是指沒(mei)有(you)預先退火情況(kuang)下的(de)冷(leng)變(bian)形(xing)(xing)。但是，在(zai)連續加(jia)工過程中(zhong)，也許(xu)(xu)需要進行(xing)中(zhong)間退火，使其恢復到原有(you)的(de)塑(su)性(xing)。
奧氏體不銹鋼優(you)良(liang)的(de)(de)成型(xing)性能，尤(you)其在需持久(jiu)極(ji)大的(de)(de)拉伸變形(xing)的(de)(de)脹形(xing)和彎曲(qu)作業(ye)中(zhong)，以及需要高塑性的(de)(de)劇(ju)烈的(de)(de)深(shen)沖(chong)作業(ye)中(zhong)，表現尤(you)為明(ming)顯。
通常，當Ni含量(liang)較低時(shi)，如12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧(ao)氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)成(cheng)(cheng)型(xing)加(jia)工會變(bian)得非(fei)常困難。在(zai)穩定化(hua)鋼(gang)(gang)(gang)種的(de)(de)成(cheng)(cheng)型(xing)特性中，穩定化(hua)元素的(de)(de)存在(zai)，如Ti、Nb和(he)(he)Ta以及(ji)高含C量(liang)，起(qi)著(zhu)不利的(de)(de)作用。這是由(you)于(yu)微觀結構中形成(cheng)(cheng)像Ti的(de)(de)碳(tan)化(hua)物和(he)(he)氮(dan)化(hua)物的(de)(de)第二(er)相粒子的(de)(de)原因。所以在(zai)06Cr18Ni11Ti(321)和(he)(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)(gang)(gang)種的(de)(de)成(cheng)(cheng)型(xing)，沒(mei)有在(zai)06Cr19Ni10(304)和(he)(he) 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)(gang)(gang)種成(cheng)(cheng)型(xing)得順利。像Y12Cr18Ni9(303)這種易(yi)切削加(jia)工鋼(gang)(gang)(gang)種，塑性性能(neng)比較差，不能(neng)用于(yu)成(cheng)(cheng)型(xing)加(jia)工。
圖4-12是(shi)在(zai)壓(ya)力(li)成型時出現的減薄(bo)破裂照片。
1. 沖(chong)壓成型
沖(chong)壓(ya)(ya)包括拉(la)伸(shen)(shen)和(he)沖(chong)壓(ya)(ya)，拉(la)伸(shen)(shen)會減小(xiao)工件(jian)的(de)(de)(de)(de)橫截面，而沖(chong)壓(ya)(ya)卻不(bu)能。換(huan)言之，沖(chong)壓(ya)(ya)允(yun)許材(cai)(cai)料在足夠張(zhang)(zhang)力變(bian)形，這(zhe)(zhe)張(zhang)(zhang)力是(shi)由壓(ya)(ya)緊壓(ya)(ya)環(huan)(huan)面產生的(de)(de)(de)(de)，為的(de)(de)(de)(de)是(shi)防止折皺產生。在沖(chong)壓(ya)(ya)成型的(de)(de)(de)(de)第一(yi)階段，材(cai)(cai)料經過90°拉(la)彎(wan)，并會引起不(bu)同程度(du)的(de)(de)(de)(de)加工硬化（這(zhe)(zhe)要取決(jue)于沖(chong)壓(ya)(ya)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)圓角(jiao)(jiao)和(he)鋼加工硬化的(de)(de)(de)(de)速度(du)。較小(xiao)圓角(jiao)(jiao)將引起較大的(de)(de)(de)(de)加工硬化）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼耐急彎(wan)性能變(bian)形比(bi)普通鉻鋼要好，特別(bie)是(shi)在帶鋼彎(wan)曲后再拉(la)伸(shen)(shen)時更是(shi)這(zhe)(zhe)樣。彎(wan)曲半徑的(de)(de)(de)(de)變(bian)化，通常能夠是(shi)厚度(du)的(de)(de)(de)(de)7倍，因此(ci)斷裂就成為一(yi)個問題。
沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)所選用(yong)的(de)鋼種(zhong)決定了沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)的(de)深度(du)和獲得所要(yao)(yao)求形(xing)狀的(de)方法(fa)。如果要(yao)(yao)是進(jin)行多次成(cheng)型(xing)，加工者就需要(yao)(yao)知道毛坯在每一(yi)次成(cheng)型(xing)操作中(zhong)沖(chong)壓(ya)的(de)深度(du)，以及在沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)之間是否需要(yao)(yao)退火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合(he)于制(zhi)(zhi)作1~2次沖壓拉(la)伸成型的(de)工件(jian)（材(cai)料變(bian)形主(zhu)要(yao)通(tong)過(guo)拉(la)伸，只發(fa)生少量(liang)滑移）。其主(zhu)要(yao)優點是一般情(qing)況下(xia)能(neng)夠(gou)使用較小的(de)毛坯直徑。為了限制(zhi)(zhi)材(cai)料滑移，通(tong)過(guo)改變(bian)壓緊裝置(zhi)壓力，就能(neng)夠(gou)完全(quan)控制(zhi)(zhi)起皺觀象。
用下面簡單的(de)公式就能夠計算出所選用鋼種的(de)毛坯(pi)的(de)直徑。
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(shou)縮(suo)量(liang)不到25%,工(gong)件一般選(xuan)用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼(gang)。如果壓(ya)縮(suo)在50%以下，可選(xuan)用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼(gang)，但對(dui)收(shou)縮(suo)量(liang)較大的(de)工(gong)件，則選(xuan)用(yong)06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼(gang)。
圖4-11是典型的(de)間隙圓角半(ban)徑要(yao)求(qiu)示意(yi)圖。為了計算(suan)坯料尺寸(cun)。
在(zai)不銹(xiu)鋼(gang)冷(leng)沖壓成(cheng)(cheng)型時，為(wei)了實現成(cheng)(cheng)型就(jiu)必須(xu)使用超過其(qi)屈服(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)(du)，但又要低于其(qi)抗(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)成(cheng)(cheng)型力(li)。這(zhe)就(jiu)是說，這(zhe)個力(li)的(de)范(fan)(fan)圍就(jiu)處于屈服(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)(du)和抗(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)(du)之(zhi)間的(de)較大(da)范(fan)(fan)圍之(zhi)內。屈服(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)(du)和抗(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)(du)之(zhi)間范(fan)(fan)圍越(yue)大(da)，塑性變(bian)形(xing)的(de)范(fan)(fan)圍也(ye)就(jiu)越(yue)大(da)，參見(jian)圖(tu)4-6。在(zai)退(tui)火狀態(tai)下，400系列不銹(xiu)鋼(gang)有較低的(de)屈服(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)(du)和抗(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)(du)，這(zhe)樣其(qi)加(jia)工范(fan)(fan)圍就(jiu)比(bi)較狹(xia)窄，而且400系列不銹(xiu)鋼(gang)的(de)拉(la)伸變(bian)形(xing)量也(ye)不及200和300系列不銹(xiu)鋼(gang)。
圖4-13表示(shi)冷加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)型時，加(jia)(jia)工(gong)硬化(hua)對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼的(de)(de)(de)強度(du)和塑(su)性(xing)的(de)(de)(de)影響。很明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼有較(jiao)(jiao)大的(de)(de)(de)塑(su)性(xing)范圍(wei)。盡管這兩種鋼的(de)(de)(de)強度(du)增加(jia)(jia)要(yao)比10Cr17(430)快得多，但它們的(de)(de)(de)韌性(xing)在冷加(jia)(jia)工(gong)中(zhong)(zhong)仍然可以保持很高。隨著鋼中(zhong)(zhong)Ni含量的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)，其加(jia)(jia)工(gong)硬化(hua)率下降；隨著冷加(jia)(jia)工(gong)的(de)(de)(de)進(jin)行，在很大程(cheng)度(du)上仍能保持較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)韌性(xing)。
沖壓(ya)成型時(shi)，不(bu)銹鋼坯料被(bei)壓(ya)環緊緊夾(jia)持在(zai)凹模上的(de)方(fang)法，可使坯料形成后的(de)工(gong)(gong)件被(bei)拉(la)深而又(you)不(bu)會流(liu)入(ru)凹模內(nei)，這無疑會使工(gong)(gong)件的(de)壁厚減(jian)薄(bo)，由于加(jia)工(gong)(gong)硬(ying)化作用，減(jian)薄(bo)部分的(de)金屬(shu)強度可以(yi)等于或(huo)超(chao)過未(wei)經加(jia)工(gong)(gong)較厚的(de)部位。
為(wei)了將坯料形(xing)(xing)成為(wei)一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)形(xing)(xing)狀，工件某(mou)(mou)些(xie)部(bu)位的(de)(de)厚(hou)度勢必(bi)會減薄(bo)。對(dui)于成型加(jia)工要求某(mou)(mou)一(yi)(yi)區(qu)域金(jin)屬的(de)(de)塑性(xing)流(liu)動大于另一(yi)(yi)區(qu)域的(de)(de)工件來(lai)講，就是應用了這一(yi)(yi)技術，特別是局部(bu)成型。
沖壓成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)時，在成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)模(mo)頂(ding)端部位的(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)應(ying)力、金屬塑(su)性(xing)的(de)(de)流動(dong)和變形值都是最(zui)大(da)的(de)(de)。如果坯料在成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)時發(fa)(fa)生(sheng)破(po)裂(lie)，那么其破(po)裂(lie)一定發(fa)(fa)生(sheng)在成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)模(mo)頂(ding)端部位的(de)(de)區域。
大量的(de)不(bu)銹鋼(gang)薄板均可采(cai)用沖壓(ya)方法進行成型(xing)(xing)加工(gong)(gong)，但對(dui)成型(xing)(xing)加工(gong)(gong)操(cao)作的(de)要(yao)(yao)(yao)求都非常(chang)嚴(yan)格。一種(zhong)(zhong)材(cai)料的(de)拉伸成型(xing)(xing)性能，可在材(cai)料生產的(de)實際(ji)使用中測(ce)得。如果要(yao)(yao)(yao)精(jing)確地確定鋼(gang)種(zhong)(zhong)的(de)成分與工(gong)(gong)藝對(dui)沖壓(ya)成型(xing)(xing)性的(de)影響(xiang)，則有必(bi)要(yao)(yao)(yao)取得比“可－否”試驗(yan)更為精(jing)確的(de)結果。
在(zai)沖壓(ya)成(cheng)型(xing)時，除材料因素外還有(you)許多(duo)變化因素，那些處于成(cheng)型(xing)性邊緣的(de)鋼(gang)種，都會因這(zhe)些變化因素決定它們能(neng)(neng)否順(shun)利成(cheng)型(xing)。這(zhe)些變化的(de)因素有(you)：壓(ya)環的(de)壓(ya)力、成(cheng)型(xing)速度、潤滑劑、壓(ya)模清潔程(cheng)度以及模具(ju)磨損(sun)情(qing)況等。對不銹鋼(gang)沖壓(ya)成(cheng)型(xing)性評(ping)價的(de)試驗應(ying)盡可能(neng)(neng)簡單，而且要求其(qi)再(zai)（重）現(xian)性要好。
沖壓成型和(he)拉(la)伸成型特點(dian)的比較如(ru)圖4-14所示。
2. 沖壓成(cheng)型實(shi)例
［實(shi)例(li)4-1]如圖4-15所示(shi)，為12Cr17Ni7(301)不銹鋼(gang)制成的汽(qi)車輪罩示(shi)意圖，其(qi)中心部(bu)位就(jiu)是有目的地采(cai)用了拉伸法使其(qi)減薄并產生加(jia)工硬(ying)化作用的實(shi)例(li)。
［實例4-2]使(shi)工件承(cheng)受(shou)成(cheng)型(xing)所(suo)(suo)能允許(xu)的最大壓(ya)力，并通過加工硬(ying)化提(ti)高其(qi)強度(du)的例子，如(ru)圖4-16所(suo)(suo)示。
圖(tu)4-16是小型(xing)飛機引擎消音(yin)器端(duan)蓋的(de)示意圖(tu)。該端(duan)蓋所(suo)用(yong)的(de)材料(liao)是06Cr18Ni11Ti(321),在(zai)成型(xing)過程(cheng)中，施(shi)加(jia)接近成型(xing)性極(ji)限所(suo)規定(ding)的(de)最大壓力(li)，使(shi)其加(jia)工硬化，以(yi)提高其剛(gang)度(du)并獲得必(bi)要的(de)抗疲勞強(qiang)度(du)。
該(gai)端(duan)蓋是(shi)在一(yi)臺60t向后開口的(de)傾斜式(shi)機械沖(chong)床上經兩道工序(xu)制成(cheng)的(de)。沖(chong)床的(de)沖(chong)程(cheng)為(wei)127mm,該(gai)模(mo)具是(shi)淬火硬度為(wei)洛(luo)氏(shi)59~62的(de)工具鋼沖(chong)模(mo)。
第一道工(gong)序如圖4-16(b)所(suo)(suo)示，為(wei)(wei)一組合型沖(chong)壓(ya)(ya)模(mo)。其作用(yong)是將(jiang)坯(pi)料(liao)先(xian)沖(chong)壓(ya)(ya)成(cheng)型為(wei)(wei)帶(dai)槽的(de)(de)(de)圓盤形(xing)狀，使(shi)其內徑和外(wai)形(xing)符合工(gong)件(jian)要求。工(gong)件(jian)的(de)(de)(de)外(wai)緣(yuan)是用(yong)彈(dan)性夾具壓(ya)(ya)緊，工(gong)件(jian)內表面(mian)用(yong)一與沖(chong)壓(ya)(ya)中(zhong)(zhong)心對中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)橡膠墊支撐。成(cheng)型是按照設計的(de)(de)(de)順序進(jin)行的(de)(de)(de)，即(ji)首先(xian)成(cheng)型帶(dai)槽的(de)(de)(de)圓盤形(xing)狀，然后再對內外(wai)徑進(jin)行加工(gong)，這樣就可以使(shi)所(suo)(suo)得(de)的(de)(de)(de)凸緣(yuan)尺寸非常精確。
第二道工序如圖4-16(b)所示，主要是加(jia)工工件的內緣(yuan)（拉伸(shen)）和外緣(yuan)（壓(ya)縮）。在(zai)該(gai)操作過程中，消音器端蓋所承受(shou)的壓(ya)力是經(jing)彈(dan)性壓(ya)力墊傳遞的。
生產這種零件所用的原料是退火后的06Cr18Ni11Ti(321不銹(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。
［實例(li)4-3] 不銹(xiu)鋼(gang)具(ju)有較高的(de)(de)延伸(shen)率，所(suo)以在(zai)壓(ya)縮時，極易產生皺折。這(zhe)樣，如何(he)選(xuan)擇金屬在(zai)成(cheng)(cheng)(cheng)型時的(de)(de)流動方向，就成(cheng)(cheng)(cheng)為保證高質量要求工(gong)件成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)(de)關(guan)鍵所(suo)在(zai)，理論和實踐(jian)告訴我們(men)，其成(cheng)(cheng)(cheng)型方式應選(xuan)用拉伸(shen)成(cheng)(cheng)(cheng)型，而不能選(xuan)用壓(ya)縮成(cheng)(cheng)(cheng)型。
圖4-17所示的就是利用壓(ya)板定位和模(mo)具(ju)上刻(ke)槽，這兩項措施來控制金屬流動的實際例子。
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(xing)過程所(suo)形成(cheng)的(de)(de)(de)角必須緊(jin)(jin)(jin)靠(kao)壓(ya)板(ban)，這(zhe)樣沖模(mo)就不能將(jiang)料固(gu)定(ding)成(cheng)水平狀。在(zai)成(cheng)型(xing)過程中毛(mao)坯(pi)(pi)(pi)(pi)的(de)(de)(de)上(shang)(shang)(shang)、下(xia)邊(bian)緣均被(bei)壓(ya)板(ban)夾緊(jin)(jin)(jin)夾緊(jin)(jin)(jin)力(li)為36噸。由于上(shang)(shang)(shang)壓(ya)板(ban)的(de)(de)(de)長度是(shi)(shi)下(xia)壓(ya)板(ban)的(de)(de)(de)兩倍，寬(kuan)度為下(xia)壓(ya)板(ban)的(de)(de)(de)2/3,這(zhe)樣夾緊(jin)(jin)(jin)力(li)是(shi)(shi)在(zai)大(da)面積上(shang)(shang)(shang)分布的(de)(de)(de)。所(suo)以大(da)部分金(jin)屬將(jiang)會從寬(kuan)端(duan)流(liu)向(xiang)窄(zhai)端(duan)，這(zhe)樣被(bei)加(jia)工金(jin)屬就會產生(sheng)(sheng)皺紋。如果在(zai)上(shang)(shang)(shang)壓(ya)板(ban)上(shang)(shang)(shang)附加(jia)刻(ke)槽，為的(de)(de)(de)是(shi)(shi)提高(gao)該端(duan)的(de)(de)(de)夾緊(jin)(jin)(jin)力(li)，可(ke)使毛(mao)坯(pi)(pi)(pi)(pi)窄(zhai)端(duan)的(de)(de)(de)大(da)部分金(jin)屬產生(sheng)(sheng)流(liu)動(dong)。為了(le)促進毛(mao)坯(pi)(pi)(pi)(pi)窄(zhai)端(duan)金(jin)屬的(de)(de)(de)流(liu)動(dong)，并在(zai)坯(pi)(pi)(pi)(pi)料下(xia)部涂以脂肪酸非(fei)顏料型(xing)繪(hui)畫混合劑，因下(xia)沖模(mo)半徑比(bi)較小，產生(sheng)(sheng)撕裂而造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)金(jin)屬損耗(hao)僅(jin)為3%.
