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(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(gang))、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(shi)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(you)于(yu)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼具有較(jiao)高的(de)(de)退火后強度和加(jia)(jia)工硬化性能(neng)，所以(yi)和鐵素體不(bu)銹鋼相比，需要更大的(de)(de)加(jia)(jia)成(cheng)型應力(li)。而(er)且，由(you)于(yu)加(jia)(jia)工硬化的(de)(de)原(yuan)因(yin)，不(bu)僅(jin)僅(jin)需要較(jiao)高的(de)(de)形(xing)變應力(li)，而(er)且需要提高金屬開始(shi)變形(xing)時(shi)的(de)(de)起始(shi)應力(li)。
由于奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)有(you)很高(gao)的(de)塑(su)性，所以這些鋼(gang)的(de)形(xing)變(bian)能力比鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)強，在(zai)(zai)冷(leng)加成(cheng)型工作(zuo)中允許承受很大的(de)變(bian)形(xing)量。在(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中，加工硬化越快的(de)鋼(gang)種，如(ru)12Cr17Ni7(301)或者(zhe)06Cr19Ni10（304),在(zai)(zai)同樣的(de)作(zuo)業(ye)中能承受最大的(de)形(xing)變(bian)。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)冷(leng)加工成(cheng)型的(de)成(cheng)型性能是指(zhi)沒有(you)預先退火(huo)情況下的(de)冷(leng)變(bian)形(xing)。但是，在(zai)(zai)連(lian)續加工過程(cheng)中，也許需要進行中間退火(huo)，使其恢(hui)復到原有(you)的(de)塑(su)性。
奧(ao)氏體(ti)不銹鋼優(you)良的(de)(de)成型(xing)性能，尤其在需(xu)持久極大的(de)(de)拉(la)伸變形的(de)(de)脹(zhang)形和彎曲作(zuo)業中，以及需(xu)要(yao)高塑性的(de)(de)劇(ju)烈(lie)的(de)(de)深(shen)沖作(zuo)業中，表現(xian)尤為明顯。
通常，當(dang)Ni含(han)量較(jiao)低時，如12Cr17Ni7(301)(約(yue)6.5%Ni),奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)成(cheng)型(xing)加工(gong)會變得(de)非常困(kun)難。在穩定化(hua)(hua)鋼(gang)種的(de)(de)成(cheng)型(xing)特(te)性(xing)中(zhong)，穩定化(hua)(hua)元(yuan)素(su)的(de)(de)存在，如Ti、Nb和(he)(he)Ta以及(ji)高含(han)C量，起著(zhu)不(bu)利的(de)(de)作用。這(zhe)是由于(yu)微(wei)觀(guan)結構中(zhong)形(xing)成(cheng)像(xiang)Ti的(de)(de)碳化(hua)(hua)物和(he)(he)氮化(hua)(hua)物的(de)(de)第二相(xiang)粒(li)子的(de)(de)原因。所以在06Cr18Ni11Ti(321)和(he)(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)種的(de)(de)成(cheng)型(xing)，沒有在06Cr19Ni10(304)和(he)(he) 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)種成(cheng)型(xing)得(de)順利。像(xiang)Y12Cr18Ni9(303)這(zhe)種易切削加工(gong)鋼(gang)種，塑性(xing)性(xing)能(neng)比較(jiao)差，不(bu)能(neng)用于(yu)成(cheng)型(xing)加工(gong)。
圖(tu)4-12是在壓力成(cheng)型時(shi)出現的減薄破裂照片(pian)。
1. 沖壓(ya)成型
沖壓(ya)包括拉(la)伸(shen)和(he)沖壓(ya)，拉(la)伸(shen)會減(jian)小工(gong)件的(de)(de)橫截面(mian)，而沖壓(ya)卻(que)不(bu)(bu)能(neng)。換言之(zhi)，沖壓(ya)允許(xu)材(cai)料在足(zu)夠張(zhang)(zhang)力變形，這(zhe)(zhe)張(zhang)(zhang)力是由(you)壓(ya)緊壓(ya)環面(mian)產生的(de)(de)，為的(de)(de)是防(fang)止折皺產生。在沖壓(ya)成(cheng)型的(de)(de)第一(yi)階段(duan)，材(cai)料經過90°拉(la)彎(wan)，并會引起不(bu)(bu)同程度的(de)(de)加(jia)工(gong)硬化(hua)（這(zhe)(zhe)要取決于沖壓(ya)環的(de)(de)圓角(jiao)和(he)鋼(gang)加(jia)工(gong)硬化(hua)的(de)(de)速度。較小圓角(jiao)將引起較大(da)的(de)(de)加(jia)工(gong)硬化(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)耐急彎(wan)性(xing)能(neng)變形比普通鉻鋼(gang)要好，特別是在帶鋼(gang)彎(wan)曲(qu)(qu)后再(zai)拉(la)伸(shen)時(shi)更是這(zhe)(zhe)樣。彎(wan)曲(qu)(qu)半徑的(de)(de)變化(hua)，通常能(neng)夠是厚度的(de)(de)7倍，因(yin)此(ci)斷裂就成(cheng)為一(yi)個問(wen)題。
沖壓成(cheng)型(xing)(xing)所(suo)選用的鋼種(zhong)決定了沖壓成(cheng)型(xing)(xing)的深度和獲得所(suo)要(yao)求(qiu)形狀(zhuang)的方法。如果要(yao)是進行(xing)多次成(cheng)型(xing)(xing)，加工者就(jiu)需(xu)要(yao)知(zhi)道毛(mao)坯在每(mei)一(yi)次成(cheng)型(xing)(xing)操作中沖壓的深度，以及在沖壓成(cheng)型(xing)(xing)之(zhi)間是否需(xu)要(yao)退火(huo)。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于制作1~2次沖壓(ya)拉伸(shen)成型的(de)工件（材料(liao)變形主(zhu)要(yao)通過拉伸(shen)，只發(fa)生少量滑(hua)(hua)移(yi)）。其主(zhu)要(yao)優點是(shi)一(yi)般(ban)情況下能夠使用較小的(de)毛坯直徑(jing)。為了限制材料(liao)滑(hua)(hua)移(yi)，通過改變壓(ya)緊裝置壓(ya)力，就能夠完全(quan)控制起皺觀象(xiang)。
用下面簡單的(de)公式就能夠(gou)計算出所選用鋼種的(de)毛坯的(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(guo)收(shou)縮(suo)(suo)量不(bu)到25%,工件一般選用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼(gang)。如果(guo)壓縮(suo)(suo)在50%以下，可選用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼(gang)，但(dan)對收(shou)縮(suo)(suo)量較(jiao)大(da)的工件，則選用(yong)06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼(gang)。
圖4-11是典型的間隙圓角半徑要(yao)求示意圖。為(wei)了計算坯料尺寸(cun)。
在不銹(xiu)(xiu)鋼冷沖壓成(cheng)型時(shi)，為了實現成(cheng)型就(jiu)必(bi)須使用超(chao)過其屈(qu)服強度(du)(du)(du)，但(dan)又要低于其抗拉(la)強度(du)(du)(du)的(de)成(cheng)型力。這就(jiu)是(shi)說(shuo)，這個力的(de)范(fan)(fan)圍(wei)就(jiu)處于屈(qu)服強度(du)(du)(du)和抗拉(la)強度(du)(du)(du)之間的(de)較(jiao)大(da)范(fan)(fan)圍(wei)之內。屈(qu)服強度(du)(du)(du)和抗拉(la)強度(du)(du)(du)之間范(fan)(fan)圍(wei)越(yue)大(da)，塑性變形(xing)的(de)范(fan)(fan)圍(wei)也就(jiu)越(yue)大(da)，參(can)見圖4-6。在退火狀態下，400系(xi)列不銹(xiu)(xiu)鋼有較(jiao)低的(de)屈(qu)服強度(du)(du)(du)和抗拉(la)強度(du)(du)(du)，這樣其加(jia)工范(fan)(fan)圍(wei)就(jiu)比較(jiao)狹(xia)窄，而且400系(xi)列不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)拉(la)伸(shen)變形(xing)量也不及200和300系(xi)列不銹(xiu)(xiu)鋼。
圖(tu)4-13表示冷加(jia)工成型(xing)時(shi)，加(jia)工硬化(hua)(hua)對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)(de)強度(du)和塑性的(de)(de)影響。很(hen)明(ming)顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼(gang)有較(jiao)大的(de)(de)塑性范圍(wei)。盡管(guan)這兩種鋼(gang)的(de)(de)強度(du)增加(jia)要比10Cr17(430)快得多，但(dan)它們(men)的(de)(de)韌性在冷加(jia)工中仍(reng)然可以(yi)保持很(hen)高(gao)。隨著鋼(gang)中Ni含量的(de)(de)增加(jia)，其(qi)加(jia)工硬化(hua)(hua)率下降(jiang)；隨著冷加(jia)工的(de)(de)進行，在很(hen)大程度(du)上仍(reng)能(neng)保持較(jiao)高(gao)的(de)(de)韌性。
沖壓成型時，不(bu)銹鋼坯料被(bei)(bei)壓環緊緊夾持在凹(ao)模(mo)上的(de)方法，可使坯料形成后(hou)的(de)工件被(bei)(bei)拉深而又(you)不(bu)會流入凹(ao)模(mo)內(nei)，這(zhe)無疑會使工件的(de)壁厚減薄，由于加工硬化作用(yong)，減薄部分(fen)的(de)金屬強度可以等于或超過未經加工較厚的(de)部位。
為(wei)了(le)將坯料形成(cheng)為(wei)一定的(de)形狀，工件某些部位的(de)厚度(du)勢(shi)必會減(jian)薄。對(dui)于(yu)(yu)成(cheng)型(xing)加工要求某一區域金屬(shu)的(de)塑性流動大于(yu)(yu)另(ling)一區域的(de)工件來講，就是應用(yong)了(le)這(zhe)一技術，特別(bie)是局部成(cheng)型(xing)。
沖壓成(cheng)型(xing)時(shi)(shi)，在成(cheng)型(xing)模頂(ding)端(duan)部位(wei)的(de)成(cheng)型(xing)應力、金屬塑性的(de)流動和(he)變形值都是最大的(de)。如果坯料在成(cheng)型(xing)時(shi)(shi)發生破(po)(po)裂(lie)，那么其破(po)(po)裂(lie)一(yi)定發生在成(cheng)型(xing)模頂(ding)端(duan)部位(wei)的(de)區域。
大量的(de)(de)不(bu)銹鋼薄板均可采用沖(chong)壓(ya)方法進行(xing)成(cheng)(cheng)型加工，但對成(cheng)(cheng)型加工操作(zuo)的(de)(de)要(yao)求都非(fei)常嚴格(ge)。一種(zhong)材料(liao)的(de)(de)拉伸成(cheng)(cheng)型性能，可在(zai)材料(liao)生(sheng)產的(de)(de)實際使用中測(ce)得(de)。如果(guo)要(yao)精確地(di)確定鋼種(zhong)的(de)(de)成(cheng)(cheng)分與(yu)工藝(yi)對沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)型性的(de)(de)影響(xiang)，則有(you)必要(yao)取得(de)比“可－否”試驗更為(wei)精確的(de)(de)結果(guo)。
在沖壓(ya)(ya)成型(xing)(xing)時，除(chu)材料因素(su)(su)(su)外還有許多變(bian)化(hua)(hua)(hua)因素(su)(su)(su)，那些(xie)處于成型(xing)(xing)性邊緣的(de)鋼(gang)種，都會(hui)因這(zhe)(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)(hua)(hua)因素(su)(su)(su)決定它們能否順利成型(xing)(xing)。這(zhe)(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)(hua)(hua)的(de)因素(su)(su)(su)有：壓(ya)(ya)環(huan)的(de)壓(ya)(ya)力、成型(xing)(xing)速度(du)、潤滑劑、壓(ya)(ya)模(mo)清潔程度(du)以及模(mo)具磨損情況等。對不銹鋼(gang)沖壓(ya)(ya)成型(xing)(xing)性評價(jia)的(de)試驗應(ying)盡(jin)可能簡單，而(er)且要求其再（重）現性要好。
沖壓成(cheng)(cheng)型和(he)拉伸(shen)成(cheng)(cheng)型特點的比(bi)較如圖4-14所示(shi)。
2. 沖壓(ya)成型實(shi)例
［實例4-1]如圖4-15所示，為12Cr17Ni7(301)不銹鋼制成的(de)汽車(che)輪罩示意(yi)圖，其中心(xin)部位就是有(you)目的(de)地(di)采用了拉伸法使其減薄并產生加(jia)工硬化作(zuo)用的(de)實例。
［實例4-2]使工(gong)(gong)件承受(shou)成(cheng)型所(suo)能允許的最大壓力，并通過加工(gong)(gong)硬化提高(gao)其強度(du)的例子，如(ru)圖4-16所(suo)示。
圖4-16是小型飛機引擎消音器端(duan)蓋(gai)的(de)示意(yi)圖。該端(duan)蓋(gai)所(suo)用(yong)的(de)材(cai)料(liao)是06Cr18Ni11Ti(321),在成型過程中，施加(jia)(jia)接近成型性極限所(suo)規定的(de)最大壓力(li)，使其加(jia)(jia)工硬化，以提高其剛度并獲得必要的(de)抗疲勞強度。
該端蓋是在一臺60t向后開(kai)口的傾斜式機械沖(chong)床上經兩(liang)道工序制成的。沖(chong)床的沖(chong)程為(wei)127mm,該模具(ju)是淬火硬度(du)為(wei)洛氏59~62的工具(ju)鋼沖(chong)模。
第一(yi)道(dao)工序如(ru)圖4-16(b)所示，為(wei)一(yi)組合型沖壓模。其(qi)作用(yong)是(shi)(shi)(shi)將坯料先(xian)沖壓成(cheng)型為(wei)帶(dai)槽的(de)(de)圓(yuan)(yuan)盤形(xing)狀，使其(qi)內徑和外(wai)形(xing)符合工件(jian)要求(qiu)。工件(jian)的(de)(de)外(wai)緣是(shi)(shi)(shi)用(yong)彈性夾(jia)具壓緊，工件(jian)內表面用(yong)一(yi)與(yu)沖壓中(zhong)心(xin)對中(zhong)的(de)(de)橡膠墊支撐。成(cheng)型是(shi)(shi)(shi)按照設計的(de)(de)順序進(jin)行(xing)的(de)(de)，即(ji)首先(xian)成(cheng)型帶(dai)槽的(de)(de)圓(yuan)(yuan)盤形(xing)狀，然后再對內外(wai)徑進(jin)行(xing)加(jia)工，這樣就可以使所得的(de)(de)凸緣尺寸(cun)非常(chang)精(jing)確。
第二道工(gong)序如圖4-16(b)所示(shi)，主要是(shi)加工(gong)工(gong)件(jian)的內緣（拉伸）和外緣（壓(ya)縮）。在該操作過程中，消音器端(duan)蓋所承受的壓(ya)力是(shi)經(jing)彈性壓(ya)力墊傳遞(di)的。
生產這種零件所用的原料是退火后的06Cr18Ni11Ti(321不銹鋼)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(bu)銹鋼具有較高的延伸率，所以(yi)在壓縮時(shi)，極易產生(sheng)皺折。這樣，如何選(xuan)(xuan)擇金屬在成(cheng)型時(shi)的流動方向(xiang)，就成(cheng)為保證高質(zhi)量要求工(gong)件成(cheng)型的關鍵所在，理論和實踐告訴我們，其成(cheng)型方式應選(xuan)(xuan)用拉伸成(cheng)型，而不(bu)能選(xuan)(xuan)用壓縮成(cheng)型。
圖4-17所示(shi)的就是利用(yong)壓(ya)板(ban)定位和模具上(shang)刻槽，這(zhe)兩項措(cuo)施來控制(zhi)金屬流動的實際例(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(you)于成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)過程(cheng)所形成(cheng)(cheng)的(de)(de)角必須(xu)緊靠壓(ya)板(ban)，這樣沖(chong)模就不能將料(liao)固(gu)定成(cheng)(cheng)水平狀。在(zai)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)過程(cheng)中毛坯(pi)(pi)(pi)的(de)(de)上(shang)、下邊緣均被(bei)壓(ya)板(ban)夾(jia)緊夾(jia)緊力(li)(li)為(wei)36噸。由(you)于上(shang)壓(ya)板(ban)的(de)(de)長度是(shi)下壓(ya)板(ban)的(de)(de)兩倍，寬度為(wei)下壓(ya)板(ban)的(de)(de)2/3,這樣夾(jia)緊力(li)(li)是(shi)在(zai)大面(mian)積上(shang)分布的(de)(de)。所以大部分金(jin)屬(shu)將會從寬端(duan)流向窄(zhai)端(duan)，這樣被(bei)加工(gong)金(jin)屬(shu)就會產(chan)(chan)生(sheng)皺紋。如果在(zai)上(shang)壓(ya)板(ban)上(shang)附(fu)加刻(ke)槽，為(wei)的(de)(de)是(shi)提高該端(duan)的(de)(de)夾(jia)緊力(li)(li)，可(ke)使毛坯(pi)(pi)(pi)窄(zhai)端(duan)的(de)(de)大部分金(jin)屬(shu)產(chan)(chan)生(sheng)流動。為(wei)了(le)促進(jin)毛坯(pi)(pi)(pi)窄(zhai)端(duan)金(jin)屬(shu)的(de)(de)流動，并在(zai)坯(pi)(pi)(pi)料(liao)下部涂以脂(zhi)肪酸(suan)非(fei)顏料(liao)型(xing)(xing)繪畫混合劑，因(yin)下沖(chong)模半徑比較小，產(chan)(chan)生(sheng)撕裂(lie)而(er)造(zao)成(cheng)(cheng)的(de)(de)金(jin)屬(shu)損(sun)耗僅為(wei)3%.
