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(gang)薄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。有一部分奧氏體不銹(xiu)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，由(you)于(yu)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼具有較高的(de)(de)退火后強度和加(jia)(jia)工硬化性能，所以和鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼相比，需(xu)要更大(da)的(de)(de)加(jia)(jia)成型應(ying)力(li)(li)。而且，由(you)于(yu)加(jia)(jia)工硬化的(de)(de)原(yuan)因，不(bu)僅僅需(xu)要較高的(de)(de)形變應(ying)力(li)(li)，而且需(xu)要提高金屬(shu)開(kai)始變形時的(de)(de)起始應(ying)力(li)(li)。
由于奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)有(you)(you)很(hen)高的塑性(xing)(xing)，所以這(zhe)些鋼(gang)(gang)的形變能力(li)比鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)強(qiang)，在(zai)(zai)(zai)冷加(jia)成型工(gong)作(zuo)中允許(xu)承(cheng)受(shou)很(hen)大的變形量(liang)。在(zai)(zai)(zai)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中，加(jia)工(gong)硬化越(yue)快的鋼(gang)(gang)種(zhong)，如12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在(zai)(zai)(zai)同樣的作(zuo)業中能承(cheng)受(shou)最大的形變。奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)冷加(jia)工(gong)成型的成型性(xing)(xing)能是(shi)指沒有(you)(you)預先退火情(qing)況下的冷變形。但是(shi)，在(zai)(zai)(zai)連續加(jia)工(gong)過(guo)程中，也許(xu)需要(yao)進行中間退火，使其恢復到(dao)原有(you)(you)的塑性(xing)(xing)。
奧氏體不銹(xiu)鋼優(you)良的(de)(de)(de)成型性能(neng)，尤其在需(xu)持久極大的(de)(de)(de)拉伸變形的(de)(de)(de)脹(zhang)形和彎曲作業中(zhong)，以(yi)及需(xu)要高(gao)塑(su)性的(de)(de)(de)劇烈(lie)的(de)(de)(de)深沖作業中(zhong)，表(biao)現尤為明顯。
通常，當Ni含(han)量(liang)較(jiao)低時，如12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧氏體不(bu)銹鋼(gang)成(cheng)型(xing)加工(gong)會(hui)變得(de)非(fei)常困難。在穩定(ding)化鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)成(cheng)型(xing)特性中(zhong)，穩定(ding)化元素的(de)(de)存在，如Ti、Nb和Ta以及高(gao)含(han)C量(liang)，起著不(bu)利(li)(li)的(de)(de)作(zuo)用。這是由于微觀結構中(zhong)形成(cheng)像Ti的(de)(de)碳(tan)化物和氮化物的(de)(de)第(di)二(er)相粒子的(de)(de)原因。所以在06Cr18Ni11Ti(321)和06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)成(cheng)型(xing)，沒有在06Cr19Ni10(304)和 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)種(zhong)成(cheng)型(xing)得(de)順利(li)(li)。像Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)易(yi)切削加工(gong)鋼(gang)種(zhong)，塑性性能比較(jiao)差，不(bu)能用于成(cheng)型(xing)加工(gong)。
圖4-12是在(zai)壓(ya)力(li)成(cheng)型時出現的減薄破裂照(zhao)片。
1. 沖壓成型
沖壓(ya)(ya)(ya)包括拉(la)伸和(he)沖壓(ya)(ya)(ya)，拉(la)伸會減(jian)小工件的橫截面(mian)，而沖壓(ya)(ya)(ya)卻不能。換言(yan)之，沖壓(ya)(ya)(ya)允(yun)許(xu)材料在足夠(gou)張(zhang)力變(bian)形(xing)(xing)，這張(zhang)力是(shi)(shi)由(you)壓(ya)(ya)(ya)緊壓(ya)(ya)(ya)環(huan)面(mian)產生(sheng)的，為的是(shi)(shi)防止折(zhe)皺(zhou)產生(sheng)。在沖壓(ya)(ya)(ya)成型的第一階段(duan)，材料經過90°拉(la)彎，并會引起不同(tong)程度的加(jia)工硬化（這要取決于沖壓(ya)(ya)(ya)環(huan)的圓角和(he)鋼加(jia)工硬化的速(su)度。較小圓角將引起較大(da)的加(jia)工硬化）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)奧氏體不銹鋼耐急彎性(xing)能變(bian)形(xing)(xing)比普通鉻鋼要好，特(te)別是(shi)(shi)在帶鋼彎曲(qu)后再拉(la)伸時更是(shi)(shi)這樣。彎曲(qu)半徑的變(bian)化，通常(chang)能夠(gou)是(shi)(shi)厚度的7倍，因此斷裂就成為一個問題(ti)。
沖壓(ya)成(cheng)型(xing)所(suo)選用的鋼種決(jue)定了沖壓(ya)成(cheng)型(xing)的深(shen)度(du)和獲得所(suo)要(yao)(yao)求形狀的方法。如(ru)果要(yao)(yao)是(shi)進(jin)行多(duo)次成(cheng)型(xing)，加(jia)工(gong)者就需(xu)要(yao)(yao)知(zhi)道毛坯在每(mei)一次成(cheng)型(xing)操作中沖壓(ya)的深(shen)度(du)，以及在沖壓(ya)成(cheng)型(xing)之(zhi)間(jian)是(shi)否需(xu)要(yao)(yao)退火(huo)。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼(gang)適合于制(zhi)(zhi)作1~2次(ci)沖壓(ya)拉伸(shen)成(cheng)型的工件（材(cai)料變形主(zhu)要(yao)通(tong)過拉伸(shen)，只發生(sheng)少(shao)量(liang)滑(hua)(hua)移(yi)）。其主(zhu)要(yao)優點(dian)是一般情況下能夠使用較小(xiao)的毛坯直徑(jing)。為了(le)限制(zhi)(zhi)材(cai)料滑(hua)(hua)移(yi)，通(tong)過改(gai)變壓(ya)緊(jin)裝置壓(ya)力，就(jiu)能夠完(wan)全控制(zhi)(zhi)起皺觀象(xiang)。
用下(xia)面簡單的公式就(jiu)能夠計算出所選用鋼種(zhong)的毛坯的直徑。
收縮量％＝100(D0-d)/D0
式中 D0--毛坯直徑，mm; d--沖壓件直徑，mm。
如果(guo)收縮量不(bu)到25%,工(gong)件(jian)一(yi)般(ban)選用10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼(gang)(gang)。如果(guo)壓縮在50%以下，可選用12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼(gang)(gang)，但對收縮量較(jiao)大的工(gong)件(jian)，則選用06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼(gang)(gang)。
圖4-11是典型的間隙圓角半徑要求示意圖。為了計(ji)算(suan)坯料(liao)尺寸。
在不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼冷沖壓成(cheng)型(xing)時，為了(le)實現(xian)成(cheng)型(xing)就(jiu)(jiu)(jiu)必(bi)須使用超(chao)過其屈服強(qiang)度(du)(du)，但又(you)要低(di)于其抗拉強(qiang)度(du)(du)的成(cheng)型(xing)力。這就(jiu)(jiu)(jiu)是說，這個力的范(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)(wei)就(jiu)(jiu)(jiu)處(chu)于屈服強(qiang)度(du)(du)和抗拉強(qiang)度(du)(du)之間(jian)的較(jiao)(jiao)大范(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)(wei)之內。屈服強(qiang)度(du)(du)和抗拉強(qiang)度(du)(du)之間(jian)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)(wei)越大，塑性變形的范(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)(wei)也就(jiu)(jiu)(jiu)越大，參(can)見圖4-6。在退(tui)火狀態(tai)下，400系(xi)列(lie)(lie)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼有較(jiao)(jiao)低(di)的屈服強(qiang)度(du)(du)和抗拉強(qiang)度(du)(du)，這樣其加工范(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)(wei)就(jiu)(jiu)(jiu)比較(jiao)(jiao)狹窄，而且400系(xi)列(lie)(lie)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的拉伸變形量也不(bu)及200和300系(xi)列(lie)(lie)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。
圖4-13表示冷加(jia)工成(cheng)型時，加(jia)工硬化(hua)對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼的(de)強度和(he)塑性(xing)的(de)影響。很明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼有較大(da)的(de)塑性(xing)范圍。盡管這兩種鋼的(de)強度增(zeng)加(jia)要比10Cr17(430)快得(de)多，但它們的(de)韌性(xing)在(zai)冷加(jia)工中仍然可以保(bao)(bao)持(chi)(chi)很高。隨(sui)著鋼中Ni含(han)量的(de)增(zeng)加(jia)，其加(jia)工硬化(hua)率(lv)下降；隨(sui)著冷加(jia)工的(de)進行，在(zai)很大(da)程度上仍能(neng)保(bao)(bao)持(chi)(chi)較高的(de)韌性(xing)。
沖壓成型時，不(bu)(bu)銹鋼坯料被壓環緊(jin)緊(jin)夾持在凹(ao)模上的(de)方法，可使坯料形成后的(de)工(gong)(gong)件被拉(la)深而又不(bu)(bu)會(hui)流入凹(ao)模內，這無疑(yi)會(hui)使工(gong)(gong)件的(de)壁厚減薄(bo)，由于加工(gong)(gong)硬化作用，減薄(bo)部(bu)分的(de)金屬強度可以等于或超過未經加工(gong)(gong)較厚的(de)部(bu)位。
為(wei)了(le)將坯料形成(cheng)(cheng)為(wei)一(yi)定(ding)的形狀，工(gong)(gong)件某些部位的厚度勢必會(hui)減薄。對于成(cheng)(cheng)型加工(gong)(gong)要求某一(yi)區(qu)域(yu)金(jin)屬的塑(su)性流動大(da)于另一(yi)區(qu)域(yu)的工(gong)(gong)件來講(jiang)，就是應用了(le)這一(yi)技術(shu)，特別是局部成(cheng)(cheng)型。
沖壓成型時(shi)(shi)，在(zai)成型模頂端(duan)部位的(de)成型應力、金(jin)屬塑性的(de)流(liu)動和變形(xing)值都是最大的(de)。如果坯(pi)料在(zai)成型時(shi)(shi)發生破(po)裂，那么其破(po)裂一定發生在(zai)成型模頂端(duan)部位的(de)區域。
大量(liang)的(de)不銹鋼薄板均可(ke)采用沖壓(ya)方法進行成(cheng)(cheng)型(xing)加工(gong)，但對成(cheng)(cheng)型(xing)加工(gong)操作的(de)要求都非常嚴格。一(yi)種材料的(de)拉伸成(cheng)(cheng)型(xing)性能，可(ke)在材料生產的(de)實際使用中測得。如果(guo)要精(jing)確地確定(ding)鋼種的(de)成(cheng)(cheng)分(fen)與工(gong)藝(yi)對沖壓(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)性的(de)影響(xiang)，則有必要取得比“可(ke)－否”試驗(yan)更(geng)為精(jing)確的(de)結(jie)果(guo)。
在沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)時，除材料因(yin)(yin)素(su)外還有許多變化(hua)(hua)因(yin)(yin)素(su)，那(nei)些(xie)處于成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性(xing)邊(bian)緣的鋼種，都(dou)會因(yin)(yin)這些(xie)變化(hua)(hua)因(yin)(yin)素(su)決定它們能否順(shun)利成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)。這些(xie)變化(hua)(hua)的因(yin)(yin)素(su)有：壓(ya)環的壓(ya)力、成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)速(su)度(du)、潤滑劑、壓(ya)模(mo)清潔程度(du)以及模(mo)具(ju)磨(mo)損情(qing)況(kuang)等。對不銹鋼沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性(xing)評價(jia)的試驗(yan)應盡可能簡單，而且(qie)要求其(qi)再(zai)（重）現性(xing)要好。
沖壓成型和(he)拉伸成型特(te)點的比(bi)較如圖4-14所示。
2. 沖壓成型實例(li)
［實(shi)(shi)例(li)4-1]如(ru)圖4-15所(suo)示，為12Cr17Ni7(301)不銹鋼(gang)制成的(de)汽車輪罩示意圖，其中心部位就是(shi)有目的(de)地采用(yong)了拉伸法使其減(jian)薄并產生加工硬化作用(yong)的(de)實(shi)(shi)例(li)。
［實例(li)4-2]使工(gong)(gong)件承受成型所(suo)能允許的(de)(de)最大壓力(li)，并通過加工(gong)(gong)硬化提高其強度的(de)(de)例(li)子，如圖4-16所(suo)示。
圖4-16是(shi)小型(xing)飛機引(yin)擎消音(yin)器(qi)端蓋的示意圖。該端蓋所用的材料是(shi)06Cr18Ni11Ti(321),在成(cheng)型(xing)過程中，施(shi)加接近成(cheng)型(xing)性極限(xian)所規定的最大(da)壓力(li)，使其加工硬化(hua)，以提(ti)高(gao)其剛度并獲得必要的抗疲勞強度。
該端蓋是在一臺60t向后開口的傾斜式(shi)機械沖(chong)床上經(jing)兩道工(gong)(gong)序制成的。沖(chong)床的沖(chong)程(cheng)為127mm,該模具是淬火(huo)硬(ying)度為洛氏(shi)59~62的工(gong)(gong)具鋼沖(chong)模。
第一(yi)(yi)道工序如(ru)圖4-16(b)所示，為(wei)一(yi)(yi)組(zu)合型沖壓(ya)模。其作用(yong)是(shi)將(jiang)坯料先沖壓(ya)成(cheng)型為(wei)帶槽的圓(yuan)盤形狀，使其內(nei)徑和外形符(fu)合工件(jian)要求(qiu)。工件(jian)的外緣是(shi)用(yong)彈(dan)性夾具壓(ya)緊(jin)，工件(jian)內(nei)表面用(yong)一(yi)(yi)與沖壓(ya)中心對中的橡膠墊(dian)支撐。成(cheng)型是(shi)按照設計的順序進行的，即首(shou)先成(cheng)型帶槽的圓(yuan)盤形狀，然(ran)后再對內(nei)外徑進行加工，這樣(yang)就(jiu)可以使所得的凸緣尺寸非(fei)常精確。
第(di)二道工序如圖4-16(b)所示(shi)，主要是加工工件的(de)內(nei)緣（拉伸）和外緣（壓(ya)縮）。在(zai)該操作過(guo)程中(zhong)，消音器端蓋所承(cheng)受的(de)壓(ya)力是經彈性壓(ya)力墊傳遞(di)的(de)。
生產這種零件所用的原料是退火后的06Cr18Ni11Ti(321不銹(xiu)鋼(gang))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(gang)具有較(jiao)高的延伸率，所以在壓縮時(shi)，極易產生皺折。這樣，如何選擇金屬(shu)在成(cheng)(cheng)型(xing)時(shi)的流動方(fang)向，就成(cheng)(cheng)為保證高質量要求工件成(cheng)(cheng)型(xing)的關鍵所在，理論和(he)實(shi)踐告訴我們，其成(cheng)(cheng)型(xing)方(fang)式應選用拉伸成(cheng)(cheng)型(xing)，而不能選用壓縮成(cheng)(cheng)型(xing)。
圖(tu)4-17所(suo)示的(de)就是利用壓(ya)板定位和模具上刻槽，這兩項措施來控制金屬流(liu)動的(de)實(shi)際(ji)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(yu)成(cheng)(cheng)(cheng)型過(guo)程所(suo)形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)角(jiao)必須緊靠壓板(ban)，這樣沖模(mo)就(jiu)不(bu)能(neng)將(jiang)料固定成(cheng)(cheng)(cheng)水平狀。在(zai)成(cheng)(cheng)(cheng)型過(guo)程中毛(mao)坯的(de)(de)(de)(de)上(shang)、下(xia)邊緣均被壓板(ban)夾(jia)(jia)緊夾(jia)(jia)緊力為36噸。由于(yu)上(shang)壓板(ban)的(de)(de)(de)(de)長度(du)是(shi)下(xia)壓板(ban)的(de)(de)(de)(de)兩倍(bei)，寬(kuan)度(du)為下(xia)壓板(ban)的(de)(de)(de)(de)2/3,這樣夾(jia)(jia)緊力是(shi)在(zai)大(da)面(mian)積(ji)上(shang)分布的(de)(de)(de)(de)。所(suo)以(yi)大(da)部分金屬將(jiang)會從寬(kuan)端(duan)(duan)(duan)流(liu)(liu)向(xiang)窄(zhai)端(duan)(duan)(duan)，這樣被加工金屬就(jiu)會產生皺紋。如果在(zai)上(shang)壓板(ban)上(shang)附加刻槽，為的(de)(de)(de)(de)是(shi)提高該(gai)端(duan)(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)夾(jia)(jia)緊力，可(ke)使毛(mao)坯窄(zhai)端(duan)(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)大(da)部分金屬產生流(liu)(liu)動(dong)。為了促進(jin)毛(mao)坯窄(zhai)端(duan)(duan)(duan)金屬的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)動(dong)，并在(zai)坯料下(xia)部涂以(yi)脂(zhi)肪(fang)酸非(fei)顏料型繪畫混合劑，因下(xia)沖模(mo)半徑比較小，產生撕裂而造成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)金屬損耗僅(jin)為3%.
