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。當不銹鋼薄板(ban)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，由于奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼具(ju)有較高(gao)的(de)退(tui)火后強(qiang)度和(he)加(jia)工(gong)(gong)硬化性能，所以(yi)和(he)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼相比(bi)，需要更(geng)大(da)的(de)加(jia)成型應(ying)力(li)。而且(qie)，由于加(jia)工(gong)(gong)硬化的(de)原(yuan)因，不(bu)僅(jin)僅(jin)需要較高(gao)的(de)形變(bian)(bian)應(ying)力(li)，而且(qie)需要提高(gao)金屬開(kai)始(shi)變(bian)(bian)形時的(de)起(qi)始(shi)應(ying)力(li)。
由于(yu)奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼有很高(gao)的塑性，所以這些鋼的形(xing)變能力比鐵素體不銹(xiu)鋼強，在(zai)冷(leng)(leng)加(jia)成(cheng)(cheng)型(xing)工(gong)作中(zhong)允許(xu)承(cheng)受很大的變形(xing)量。在(zai)奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼中(zhong)，加(jia)工(gong)硬化(hua)越快(kuai)的鋼種(zhong)，如12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在(zai)同樣的作業中(zhong)能承(cheng)受最大的形(xing)變。奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)成(cheng)(cheng)型(xing)的成(cheng)(cheng)型(xing)性能是指沒(mei)有預先退(tui)火(huo)情況下的冷(leng)(leng)變形(xing)。但是，在(zai)連續加(jia)工(gong)過(guo)程中(zhong)，也許(xu)需要進行中(zhong)間退(tui)火(huo)，使其恢復到原有的塑性。
奧氏體(ti)不(bu)銹鋼優(you)良的(de)成型性能(neng)，尤其在需(xu)持久(jiu)極大的(de)拉(la)伸變形的(de)脹形和彎曲(qu)作業(ye)中，以及(ji)需(xu)要(yao)高塑性的(de)劇烈的(de)深(shen)沖(chong)作業(ye)中，表(biao)現尤為明顯。
通常，當Ni含(han)量較(jiao)低時(shi)，如12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧(ao)氏體(ti)不銹鋼成型(xing)(xing)(xing)加工會變得非常困(kun)難。在穩(wen)定化鋼種(zhong)(zhong)的(de)(de)成型(xing)(xing)(xing)特性(xing)中，穩(wen)定化元(yuan)素的(de)(de)存在，如Ti、Nb和(he)(he)Ta以及高含(han)C量，起著不利的(de)(de)作用。這(zhe)是由于(yu)微觀結構中形成像Ti的(de)(de)碳化物和(he)(he)氮化物的(de)(de)第二相粒子的(de)(de)原因。所(suo)以在06Cr18Ni11Ti(321)和(he)(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼種(zhong)(zhong)的(de)(de)成型(xing)(xing)(xing)，沒有在06Cr19Ni10(304)和(he)(he) 10Cr18Ni12（305)鋼種(zhong)(zhong)成型(xing)(xing)(xing)得順利。像Y12Cr18Ni9(303)這(zhe)種(zhong)(zhong)易切(qie)削加工鋼種(zhong)(zhong)，塑(su)性(xing)性(xing)能比較(jiao)差(cha)，不能用于(yu)成型(xing)(xing)(xing)加工。
圖4-12是在壓力成型時出現的減薄破(po)裂照片。
1. 沖壓(ya)成型
沖(chong)(chong)壓包括(kuo)拉(la)伸和(he)(he)沖(chong)(chong)壓，拉(la)伸會減小工件(jian)的(de)(de)(de)(de)橫(heng)截面，而沖(chong)(chong)壓卻不(bu)能(neng)(neng)。換言之，沖(chong)(chong)壓允許材料(liao)在足(zu)夠張力(li)變形(xing)(xing)，這(zhe)張力(li)是由壓緊(jin)壓環面產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)，為的(de)(de)(de)(de)是防止(zhi)折皺產生(sheng)。在沖(chong)(chong)壓成(cheng)型的(de)(de)(de)(de)第一階段(duan)，材料(liao)經過90°拉(la)彎，并會引起(qi)不(bu)同程度的(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)工硬化(hua)（這(zhe)要取(qu)決于(yu)沖(chong)(chong)壓環的(de)(de)(de)(de)圓角和(he)(he)鋼(gang)(gang)加(jia)(jia)工硬化(hua)的(de)(de)(de)(de)速度。較小圓角將引起(qi)較大的(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)工硬化(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)(he)12Cr17Ni7(301)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)耐急彎性能(neng)(neng)變形(xing)(xing)比(bi)普通鉻鋼(gang)(gang)要好，特(te)別是在帶鋼(gang)(gang)彎曲后再(zai)拉(la)伸時更是這(zhe)樣。彎曲半徑的(de)(de)(de)(de)變化(hua)，通常能(neng)(neng)夠是厚度的(de)(de)(de)(de)7倍，因此(ci)斷裂就(jiu)成(cheng)為一個問(wen)題。
沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)所選用(yong)的(de)(de)鋼種決定了沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)的(de)(de)深(shen)度和獲得所要(yao)求形狀的(de)(de)方法(fa)。如(ru)果要(yao)是進行多(duo)次(ci)(ci)成(cheng)型(xing)，加工者就(jiu)需要(yao)知道(dao)毛坯在每一次(ci)(ci)成(cheng)型(xing)操(cao)作中沖(chong)壓(ya)的(de)(de)深(shen)度，以及(ji)在沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)之間(jian)是否(fou)需要(yao)退(tui)火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于制(zhi)作1~2次(ci)沖壓拉(la)伸成型的工件（材料(liao)變(bian)形主要通(tong)過(guo)拉(la)伸，只(zhi)發生(sheng)少量滑移）。其主要優點是一般情(qing)況下能夠(gou)使用較小的毛坯直徑(jing)。為(wei)了限制(zhi)材料(liao)滑移，通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)壓緊裝置(zhi)壓力，就能夠(gou)完全控制(zhi)起皺觀象。
用(yong)下面簡單的(de)公式就能夠(gou)計(ji)算出所選用(yong)鋼種的(de)毛坯的(de)直(zhi)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)縮量不到(dao)25%,工件(jian)一般選用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼(gang)。如果壓縮在50%以下，可(ke)選用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼(gang)，但對收(shou)縮量較大的工件(jian)，則選用(yong)06Cr19Ni10（304)或(huo)10C-18Ni12(305)鋼(gang)。
圖4-11是(shi)典型的間隙圓角半徑要(yao)求(qiu)示(shi)意圖。為(wei)了計算坯料尺寸。
在(zai)(zai)不銹鋼(gang)冷沖壓成型時，為(wei)了(le)實現成型就(jiu)必須使(shi)用超過其屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)，但又要低于其抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)的成型力。這就(jiu)是(shi)說，這個(ge)力的范(fan)圍就(jiu)處于屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)和抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)之(zhi)間的較(jiao)大(da)范(fan)圍之(zhi)內(nei)。屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)和抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)之(zhi)間范(fan)圍越大(da)，塑(su)性變(bian)(bian)形(xing)的范(fan)圍也(ye)就(jiu)越大(da)，參見(jian)圖4-6。在(zai)(zai)退火(huo)狀(zhuang)態下(xia)，400系(xi)列(lie)不銹鋼(gang)有較(jiao)低的屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)和抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)，這樣其加工范(fan)圍就(jiu)比較(jiao)狹(xia)窄(zhai)，而(er)且400系(xi)列(lie)不銹鋼(gang)的拉伸變(bian)(bian)形(xing)量也(ye)不及(ji)200和300系(xi)列(lie)不銹鋼(gang)。
圖4-13表示冷(leng)加工(gong)成型(xing)時(shi)，加工(gong)硬(ying)(ying)化對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)強度(du)和塑性的(de)影響。很明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼(gang)有較大(da)的(de)塑性范圍。盡(jin)管這兩種鋼(gang)的(de)強度(du)增加要比10Cr17(430)快得多(duo)，但它們(men)的(de)韌(ren)性在(zai)冷(leng)加工(gong)中(zhong)仍(reng)(reng)然可以(yi)保持很高(gao)。隨著鋼(gang)中(zhong)Ni含量(liang)的(de)增加，其加工(gong)硬(ying)(ying)化率下降；隨著冷(leng)加工(gong)的(de)進行(xing)，在(zai)很大(da)程度(du)上仍(reng)(reng)能保持較高(gao)的(de)韌(ren)性。
沖壓(ya)成型時，不銹鋼坯料被壓(ya)環緊(jin)緊(jin)夾持在凹(ao)模上的(de)方(fang)法，可使坯料形成后的(de)工件被拉深而又不會(hui)流入凹(ao)模內，這無(wu)疑會(hui)使工件的(de)壁厚減薄，由于加工硬化作(zuo)用，減薄部分的(de)金屬強度可以等于或超過未經加工較厚的(de)部位。
為了將坯(pi)料形(xing)成(cheng)為一(yi)(yi)定的(de)形(xing)狀，工(gong)件某些部位的(de)厚度(du)勢(shi)必(bi)會減(jian)薄(bo)。對于成(cheng)型加工(gong)要求某一(yi)(yi)區域金(jin)屬的(de)塑性流動大(da)于另一(yi)(yi)區域的(de)工(gong)件來講，就是應用了這(zhe)一(yi)(yi)技術，特別是局(ju)部成(cheng)型。
沖壓(ya)成(cheng)型時(shi)，在(zai)成(cheng)型模頂(ding)(ding)端部(bu)位的成(cheng)型應力(li)、金屬塑(su)性的流動和(he)變形值都(dou)是最大的。如果坯料在(zai)成(cheng)型時(shi)發(fa)生破(po)裂，那么其破(po)裂一(yi)定(ding)發(fa)生在(zai)成(cheng)型模頂(ding)(ding)端部(bu)位的區域(yu)。
大量的(de)(de)不銹鋼薄板(ban)均(jun)可(ke)(ke)采(cai)用沖壓方法進行成型加工(gong)，但對成型加工(gong)操作(zuo)的(de)(de)要求都(dou)非常(chang)嚴(yan)格。一種材料(liao)的(de)(de)拉伸成型性能，可(ke)(ke)在材料(liao)生(sheng)產(chan)的(de)(de)實際使用中測得(de)。如(ru)果(guo)要精確地(di)確定鋼種的(de)(de)成分與工(gong)藝對沖壓成型性的(de)(de)影(ying)響，則(ze)有必要取得(de)比“可(ke)(ke)－否”試驗更(geng)為精確的(de)(de)結果(guo)。
在沖壓成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)時，除材料因素外還有許多變化因素，那些(xie)處于成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性邊(bian)緣的鋼(gang)種，都(dou)會因這些(xie)變化因素決定它們能(neng)否順利成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)。這些(xie)變化的因素有：壓環的壓力、成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)速度、潤滑劑、壓模清潔程度以及模具磨損情況等。對不銹(xiu)鋼(gang)沖壓成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性評(ping)價(jia)的試驗(yan)應盡可能(neng)簡單(dan)，而且要求其再（重）現性要好。
沖(chong)壓成型和拉伸(shen)成型特(te)點的比較如圖4-14所示。
2. 沖(chong)壓成(cheng)型(xing)實例
［實例4-1]如圖(tu)4-15所示(shi)，為12Cr17Ni7(301)不銹鋼制(zhi)成的汽車(che)輪罩示(shi)意(yi)圖(tu)，其中(zhong)心部(bu)位就是有目(mu)的地采用了拉伸法使其減薄并產生(sheng)加工硬化作用的實例。
［實例(li)4-2]使工(gong)件承受成型(xing)所能允許(xu)的最大壓力(li)，并通過加工(gong)硬化提高其強(qiang)度的例(li)子，如(ru)圖4-16所示。
圖4-16是(shi)小(xiao)型飛(fei)機引擎消音器端蓋(gai)的(de)示意圖。該端蓋(gai)所(suo)(suo)用的(de)材(cai)料是(shi)06Cr18Ni11Ti(321),在成(cheng)(cheng)型過程(cheng)中(zhong)，施(shi)加接(jie)近(jin)成(cheng)(cheng)型性極(ji)限所(suo)(suo)規定的(de)最(zui)大壓力，使(shi)其加工硬化，以提高(gao)其剛度(du)并獲得必要的(de)抗疲勞強度(du)。
該(gai)端蓋是在一臺60t向后開口的(de)傾斜式機械沖(chong)床上(shang)經兩道工序制成的(de)。沖(chong)床的(de)沖(chong)程為127mm,該(gai)模具是淬火硬(ying)度為洛氏59~62的(de)工具鋼沖(chong)模。
第一(yi)道工(gong)(gong)(gong)序如圖(tu)4-16(b)所(suo)示，為一(yi)組(zu)合(he)型(xing)沖(chong)壓(ya)模。其(qi)作用(yong)是(shi)將坯料(liao)先(xian)沖(chong)壓(ya)成型(xing)為帶(dai)槽的(de)(de)圓盤形狀，使(shi)其(qi)內(nei)徑和外形符合(he)工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)要(yao)求。工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)的(de)(de)外緣(yuan)是(shi)用(yong)彈性夾具壓(ya)緊，工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)內(nei)表面用(yong)一(yi)與沖(chong)壓(ya)中心對中的(de)(de)橡(xiang)膠墊(dian)支撐。成型(xing)是(shi)按(an)照設計的(de)(de)順序進行的(de)(de)，即首先(xian)成型(xing)帶(dai)槽的(de)(de)圓盤形狀，然后再對內(nei)外徑進行加(jia)工(gong)(gong)(gong)，這樣(yang)就可(ke)以(yi)使(shi)所(suo)得的(de)(de)凸緣(yuan)尺(chi)寸(cun)非常精確。
第(di)二道工序如圖4-16(b)所示，主要是加工工件的內緣（拉伸）和(he)外緣（壓縮(suo)）。在該(gai)操作過程中(zhong)，消音器(qi)端蓋所承受(shou)的壓力是經彈性壓力墊傳遞的。
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(shi)例4-3] 不銹鋼具有(you)較高的延伸率，所以在壓(ya)(ya)縮時(shi)，極易(yi)產(chan)生皺折(zhe)。這樣(yang)，如何選(xuan)擇(ze)金屬在成(cheng)(cheng)型(xing)時(shi)的流動方向，就成(cheng)(cheng)為保證高質量要求工件成(cheng)(cheng)型(xing)的關(guan)鍵所在，理論和實(shi)踐(jian)告訴我(wo)們，其成(cheng)(cheng)型(xing)方式應選(xuan)用(yong)拉(la)伸成(cheng)(cheng)型(xing)，而不能選(xuan)用(yong)壓(ya)(ya)縮成(cheng)(cheng)型(xing)。
圖4-17所(suo)示的就是利(li)用(yong)壓板定位(wei)和(he)模具上刻槽，這兩項措施來控(kong)制金屬流(liu)動的實際(ji)例(li)子。
圖4-17所示的工件是用經退火的12Cr18Ni9(302不(bu)銹(xiu)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(yu)成(cheng)型(xing)過程所(suo)形成(cheng)的(de)(de)(de)角(jiao)必須緊(jin)(jin)靠壓板(ban)，這(zhe)樣(yang)沖模就不能(neng)將(jiang)(jiang)料固定(ding)成(cheng)水(shui)平狀。在成(cheng)型(xing)過程中毛(mao)(mao)坯(pi)的(de)(de)(de)上、下(xia)邊緣均被(bei)壓板(ban)夾緊(jin)(jin)夾緊(jin)(jin)力(li)為(wei)36噸。由于(yu)上壓板(ban)的(de)(de)(de)長度是(shi)下(xia)壓板(ban)的(de)(de)(de)兩倍，寬度為(wei)下(xia)壓板(ban)的(de)(de)(de)2/3,這(zhe)樣(yang)夾緊(jin)(jin)力(li)是(shi)在大(da)面積(ji)上分布的(de)(de)(de)。所(suo)以大(da)部(bu)分金屬將(jiang)(jiang)會從寬端(duan)(duan)(duan)流(liu)向窄端(duan)(duan)(duan)，這(zhe)樣(yang)被(bei)加工金屬就會產生(sheng)皺紋。如果在上壓板(ban)上附加刻槽，為(wei)的(de)(de)(de)是(shi)提高該端(duan)(duan)(duan)的(de)(de)(de)夾緊(jin)(jin)力(li)，可使毛(mao)(mao)坯(pi)窄端(duan)(duan)(duan)的(de)(de)(de)大(da)部(bu)分金屬產生(sheng)流(liu)動。為(wei)了(le)促進(jin)毛(mao)(mao)坯(pi)窄端(duan)(duan)(duan)金屬的(de)(de)(de)流(liu)動，并(bing)在坯(pi)料下(xia)部(bu)涂以脂肪酸非顏料型(xing)繪(hui)畫混合劑，因下(xia)沖模半徑比較(jiao)小，產生(sheng)撕(si)裂而(er)造成(cheng)的(de)(de)(de)金屬損耗僅為(wei)3%.
