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(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。有一部分奧氏體不銹(xiu)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(shi)體不(bu)銹鋼具有較高(gao)的退火后強(qiang)度和加(jia)(jia)工硬化性能(neng)，所以和鐵素體不(bu)銹鋼相比，需要更大的加(jia)(jia)成型應(ying)力(li)。而且，由于加(jia)(jia)工硬化的原(yuan)因，不(bu)僅(jin)僅(jin)需要較高(gao)的形變應(ying)力(li)，而且需要提高(gao)金屬開(kai)始變形時(shi)的起始應(ying)力(li)。
由于奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)有很高的(de)(de)塑(su)性，所以這些(xie)鋼(gang)的(de)(de)形變(bian)(bian)能力比鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)強，在冷(leng)(leng)加成(cheng)型工作(zuo)中允許(xu)承受(shou)很大的(de)(de)變(bian)(bian)形量。在奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)中，加工硬(ying)化(hua)越快的(de)(de)鋼(gang)種，如12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在同(tong)樣的(de)(de)作(zuo)業中能承受(shou)最大的(de)(de)形變(bian)(bian)。奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)冷(leng)(leng)加工成(cheng)型的(de)(de)成(cheng)型性能是指沒有預先退火(huo)情況下的(de)(de)冷(leng)(leng)變(bian)(bian)形。但(dan)是，在連續(xu)加工過程(cheng)中，也許(xu)需要進行中間退火(huo)，使其(qi)恢(hui)復到原有的(de)(de)塑(su)性。
奧氏(shi)體不(bu)銹鋼優良的成(cheng)型性能，尤(you)其在需持(chi)久極(ji)大的拉伸變形的脹形和彎曲作業中(zhong)，以及需要高(gao)塑性的劇(ju)烈的深沖作業中(zhong)，表現尤(you)為明顯(xian)。
通常，當Ni含量較低時，如12Cr17Ni7(301)(約(yue)6.5%Ni),奧氏(shi)體不銹鋼(gang)成(cheng)(cheng)型加(jia)工會變得非常困難(nan)。在(zai)(zai)穩定化(hua)鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)成(cheng)(cheng)型特性中，穩定化(hua)元素的(de)(de)存在(zai)(zai)，如Ti、Nb和(he)(he)Ta以及(ji)高含C量，起著(zhu)不利(li)的(de)(de)作用(yong)(yong)。這是由于微觀結構中形(xing)成(cheng)(cheng)像(xiang)Ti的(de)(de)碳化(hua)物和(he)(he)氮化(hua)物的(de)(de)第二相粒(li)子的(de)(de)原因。所以在(zai)(zai)06Cr18Ni11Ti(321)和(he)(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)成(cheng)(cheng)型，沒有(you)在(zai)(zai)06Cr19Ni10(304)和(he)(he) 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)種(zhong)成(cheng)(cheng)型得順(shun)利(li)。像(xiang)Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)易切(qie)削(xue)加(jia)工鋼(gang)種(zhong)，塑(su)性性能比較差，不能用(yong)(yong)于成(cheng)(cheng)型加(jia)工。
圖4-12是在(zai)壓力成型時出現的減薄破(po)裂照片。
1. 沖壓(ya)成型
沖(chong)壓(ya)(ya)包(bao)括(kuo)拉(la)伸(shen)和沖(chong)壓(ya)(ya)，拉(la)伸(shen)會(hui)減(jian)小(xiao)工件的(de)(de)(de)橫截面(mian)，而沖(chong)壓(ya)(ya)卻不(bu)能(neng)(neng)。換言之，沖(chong)壓(ya)(ya)允許材料在足夠張力(li)變(bian)形(xing)，這(zhe)張力(li)是(shi)由壓(ya)(ya)緊壓(ya)(ya)環(huan)面(mian)產生的(de)(de)(de)，為的(de)(de)(de)是(shi)防(fang)止折皺產生。在沖(chong)壓(ya)(ya)成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)第一(yi)階段，材料經過90°拉(la)彎，并會(hui)引起不(bu)同(tong)程(cheng)度的(de)(de)(de)加工硬(ying)化(hua)（這(zhe)要取決于(yu)沖(chong)壓(ya)(ya)環(huan)的(de)(de)(de)圓角(jiao)和鋼(gang)加工硬(ying)化(hua)的(de)(de)(de)速度。較(jiao)小(xiao)圓角(jiao)將引起較(jiao)大的(de)(de)(de)加工硬(ying)化(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)耐急(ji)彎性能(neng)(neng)變(bian)形(xing)比普通(tong)鉻鋼(gang)要好(hao)，特(te)別是(shi)在帶鋼(gang)彎曲后再拉(la)伸(shen)時更是(shi)這(zhe)樣(yang)。彎曲半徑的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，通(tong)常能(neng)(neng)夠是(shi)厚度的(de)(de)(de)7倍，因此斷裂(lie)就(jiu)成(cheng)為一(yi)個問題。
沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)成型所(suo)選用(yong)的(de)(de)鋼種決定了沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)成型的(de)(de)深度和獲得所(suo)要(yao)求(qiu)形狀的(de)(de)方(fang)法。如果要(yao)是進行多次(ci)成型，加工者(zhe)就需(xu)(xu)要(yao)知(zhi)道毛(mao)坯在每一次(ci)成型操作中(zhong)沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)的(de)(de)深度，以及在沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)成型之間是否需(xu)(xu)要(yao)退(tui)火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于(yu)制(zhi)(zhi)作1~2次沖(chong)壓拉伸(shen)成(cheng)型的工件（材(cai)料變形(xing)主要通(tong)過拉伸(shen)，只發生(sheng)少量滑(hua)(hua)移）。其主要優點是一(yi)般情況下能夠使用較小(xiao)的毛坯直(zhi)徑(jing)。為了限(xian)制(zhi)(zhi)材(cai)料滑(hua)(hua)移，通(tong)過改變壓緊裝置壓力，就(jiu)能夠完(wan)全控(kong)制(zhi)(zhi)起皺觀象(xiang)。
用下面簡單的(de)公式就能夠計(ji)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。
如果收(shou)縮(suo)量不到25%,工件(jian)一般選用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼。如果壓縮(suo)在50%以下(xia)，可選用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼，但對收(shou)縮(suo)量較大(da)的工件(jian)，則選用(yong)06Cr19Ni10（304)或(huo)10C-18Ni12(305)鋼。
圖4-11是典型的間(jian)隙圓(yuan)角半徑(jing)要(yao)求示意圖。為了(le)計算(suan)坯料(liao)尺寸。
在(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)冷沖(chong)壓成型時，為了實現成型就(jiu)必須使用超過其(qi)(qi)屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)，但(dan)又(you)要低(di)于(yu)其(qi)(qi)抗拉強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)成型力。這就(jiu)是說，這個力的(de)(de)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)就(jiu)處于(yu)屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)和(he)抗拉強(qiang)度(du)(du)之間(jian)的(de)(de)較大范(fan)(fan)(fan)圍(wei)之內。屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)和(he)抗拉強(qiang)度(du)(du)之間(jian)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)越大，塑性變形的(de)(de)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)也(ye)就(jiu)越大，參見圖(tu)4-6。在(zai)退火狀態下，400系列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)有較低(di)的(de)(de)屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)和(he)抗拉強(qiang)度(du)(du)，這樣其(qi)(qi)加工范(fan)(fan)(fan)圍(wei)就(jiu)比較狹窄，而且400系列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)拉伸(shen)變形量也(ye)不(bu)(bu)及200和(he)300系列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
圖4-13表示冷加工成(cheng)型時，加工硬化(hua)對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)(he)(he)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的強(qiang)度和(he)(he)(he)塑(su)性(xing)(xing)的影(ying)響。很(hen)明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)(he)(he)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)有較大的塑(su)性(xing)(xing)范圍。盡管這兩種鋼(gang)的強(qiang)度增加要(yao)比10Cr17(430)快得多，但它們的韌(ren)性(xing)(xing)在冷加工中仍(reng)然可以保持很(hen)高。隨著鋼(gang)中Ni含量的增加，其加工硬化(hua)率下(xia)降(jiang)；隨著冷加工的進行，在很(hen)大程度上仍(reng)能保持較高的韌(ren)性(xing)(xing)。
沖壓(ya)(ya)成型時(shi)，不(bu)銹鋼坯(pi)料被壓(ya)(ya)環緊(jin)緊(jin)夾(jia)持在凹(ao)(ao)模上(shang)的(de)方(fang)法，可使(shi)坯(pi)料形成后的(de)工(gong)(gong)件被拉深而(er)又不(bu)會(hui)流入凹(ao)(ao)模內，這無疑會(hui)使(shi)工(gong)(gong)件的(de)壁(bi)厚(hou)減(jian)薄，由(you)于(yu)加(jia)工(gong)(gong)硬化作(zuo)用，減(jian)薄部(bu)分的(de)金(jin)屬強度可以(yi)等(deng)于(yu)或(huo)超過未(wei)經加(jia)工(gong)(gong)較厚(hou)的(de)部(bu)位。
為(wei)(wei)了將坯料形成為(wei)(wei)一(yi)定的形狀，工(gong)件某些部位的厚度(du)勢必會減薄。對于(yu)成型加工(gong)要求(qiu)某一(yi)區(qu)域(yu)(yu)金屬的塑性流動大于(yu)另一(yi)區(qu)域(yu)(yu)的工(gong)件來(lai)講(jiang)，就(jiu)是應(ying)用了這(zhe)一(yi)技(ji)術，特別是局(ju)部成型。
沖壓成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)時，在(zai)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)模(mo)(mo)頂(ding)端(duan)部位(wei)的(de)(de)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)應力、金屬塑性的(de)(de)流動和變(bian)形值都(dou)是最大(da)的(de)(de)。如果坯(pi)料(liao)在(zai)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)時發(fa)生破(po)(po)裂，那么其破(po)(po)裂一定發(fa)生在(zai)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)模(mo)(mo)頂(ding)端(duan)部位(wei)的(de)(de)區域。
大(da)量的(de)不銹鋼(gang)(gang)薄板均可采(cai)用(yong)沖壓方法進行成(cheng)型(xing)加(jia)工(gong)(gong)，但(dan)對成(cheng)型(xing)加(jia)工(gong)(gong)操作的(de)要(yao)(yao)求都非常嚴格(ge)。一種材料(liao)的(de)拉(la)伸成(cheng)型(xing)性能，可在材料(liao)生產的(de)實際使用(yong)中(zhong)測得。如果要(yao)(yao)精確地確定鋼(gang)(gang)種的(de)成(cheng)分與工(gong)(gong)藝對沖壓成(cheng)型(xing)性的(de)影響，則有(you)必要(yao)(yao)取得比“可－否(fou)”試驗更(geng)為(wei)精確的(de)結果。
在(zai)沖壓成型時(shi)，除(chu)材料因(yin)(yin)(yin)素(su)外還有許多變(bian)化因(yin)(yin)(yin)素(su)，那些(xie)(xie)處于成型性(xing)邊緣的(de)鋼種，都(dou)會因(yin)(yin)(yin)這(zhe)些(xie)(xie)變(bian)化因(yin)(yin)(yin)素(su)決定它們能否順利成型。這(zhe)些(xie)(xie)變(bian)化的(de)因(yin)(yin)(yin)素(su)有：壓環的(de)壓力(li)、成型速度(du)、潤滑劑、壓模清潔程度(du)以及(ji)模具磨損(sun)情(qing)況(kuang)等。對不銹鋼沖壓成型性(xing)評(ping)價的(de)試(shi)驗應盡可能簡(jian)單，而且要求(qiu)其再（重）現性(xing)要好。
沖壓成型(xing)(xing)和拉(la)伸成型(xing)(xing)特點(dian)的比較如圖4-14所示。
2. 沖壓(ya)成型實(shi)例
［實(shi)例4-1]如(ru)圖(tu)4-15所示，為12Cr17Ni7(301)不銹鋼(gang)制成的汽車輪罩示意(yi)圖(tu)，其中心部位就是(shi)有目(mu)的地采用(yong)了拉(la)伸法使其減薄并產生加工硬(ying)化作用(yong)的實(shi)例。
［實例(li)4-2]使工件承(cheng)受成型所(suo)能允許的(de)(de)最大(da)壓力，并通過加工硬化(hua)提(ti)高其強(qiang)度的(de)(de)例(li)子(zi)，如(ru)圖(tu)4-16所(suo)示(shi)。
圖4-16是(shi)小型飛機引擎(qing)消(xiao)音器(qi)端(duan)蓋的示意(yi)圖。該端(duan)蓋所用(yong)的材料(liao)是(shi)06Cr18Ni11Ti(321),在成(cheng)(cheng)型過程中，施加接近成(cheng)(cheng)型性極限所規定的最(zui)大壓力，使其加工硬(ying)化，以(yi)提高其剛(gang)度并(bing)獲得必要的抗疲勞強(qiang)度。
該(gai)端蓋是在一臺60t向后開口的(de)傾斜式機(ji)械沖床上(shang)經兩道(dao)工序制(zhi)成的(de)。沖床的(de)沖程為(wei)(wei)127mm,該(gai)模(mo)(mo)具是淬火(huo)硬度為(wei)(wei)洛氏59~62的(de)工具鋼(gang)沖模(mo)(mo)。
第一道工序(xu)如圖4-16(b)所示(shi)，為一組合(he)(he)型(xing)沖壓(ya)模(mo)。其(qi)作用(yong)(yong)是(shi)將(jiang)坯(pi)料先(xian)沖壓(ya)成型(xing)為帶槽的圓(yuan)盤形狀(zhuang)，使(shi)其(qi)內徑和外(wai)形符(fu)合(he)(he)工件(jian)要求。工件(jian)的外(wai)緣是(shi)用(yong)(yong)彈性夾(jia)具(ju)壓(ya)緊，工件(jian)內表面用(yong)(yong)一與沖壓(ya)中心(xin)對中的橡膠墊支撐。成型(xing)是(shi)按(an)照設計的順序(xu)進行的，即首先(xian)成型(xing)帶槽的圓(yuan)盤形狀(zhuang)，然后再對內外(wai)徑進行加工，這樣就(jiu)可以使(shi)所得的凸(tu)緣尺寸非(fei)常精(jing)確。
第二道工序如圖4-16(b)所示，主(zhu)要(yao)是(shi)加工工件的內(nei)緣（拉伸）和外緣（壓(ya)(ya)縮）。在該操作(zuo)過程中，消音器端蓋所承受的壓(ya)(ya)力是(shi)經彈性壓(ya)(ya)力墊傳(chuan)遞的。
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4-3] 不銹鋼具有較高的延伸率，所(suo)以在(zai)壓(ya)縮時，極易(yi)產生皺折。這樣(yang)，如何(he)選(xuan)擇金屬在(zai)成型(xing)時的流動方向(xiang)，就成為保證(zheng)高質(zhi)量要求工件成型(xing)的關鍵所(suo)在(zai)，理論和實踐告訴我(wo)們，其成型(xing)方式應(ying)選(xuan)用(yong)(yong)拉伸成型(xing)，而不能選(xuan)用(yong)(yong)壓(ya)縮成型(xing)。
圖4-17所示的(de)就是利用壓(ya)板定位和模具上刻槽(cao)，這(zhe)兩項措施來控制金屬流動的(de)實(shi)際例(li)子(zi)。
圖4-17所示的工件是用經退火的12Cr18Ni9(302不銹鋼(gang))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)于成型(xing)(xing)過程所形(xing)成的角必須緊(jin)靠(kao)壓(ya)板，這樣沖模就(jiu)不(bu)能將料固定成水平狀。在成型(xing)(xing)過程中毛坯(pi)的上(shang)、下邊緣均被壓(ya)板夾(jia)緊(jin)夾(jia)緊(jin)力(li)為36噸。由(you)于上(shang)壓(ya)板的長度是下壓(ya)板的兩倍，寬度為下壓(ya)板的2/3,這樣夾(jia)緊(jin)力(li)是在大(da)面積上(shang)分(fen)布的。所以(yi)大(da)部分(fen)金(jin)屬(shu)將會(hui)從寬端(duan)流(liu)向窄(zhai)端(duan)，這樣被加(jia)工金(jin)屬(shu)就(jiu)會(hui)產生皺紋。如(ru)果在上(shang)壓(ya)板上(shang)附加(jia)刻槽(cao)，為的是提高該端(duan)的夾(jia)緊(jin)力(li)，可使毛坯(pi)窄(zhai)端(duan)的大(da)部分(fen)金(jin)屬(shu)產生流(liu)動。為了促進毛坯(pi)窄(zhai)端(duan)金(jin)屬(shu)的流(liu)動，并在坯(pi)料下部涂以(yi)脂(zhi)肪酸非(fei)顏料型(xing)(xing)繪(hui)畫混合(he)劑，因下沖模半徑比較小(xiao)，產生撕裂而造成的金(jin)屬(shu)損耗僅為3%.
