鐵素體不銹鋼就是平常所說的鉻不銹鋼(包含在400系中),碳含量較低(C<0.1%),盡管部分鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼含有少量的添加合金鉬和穩定元素鈦,但與碳鋼相比較,鐵素體不銹鋼具有與碳鋼不同的力學性能,它們的冷成型方法與碳鋼有所不同。鐵素體不銹鋼冷成型加工和奧氏體不銹鋼是一樣的,但是變形的情況有差異。與碳鋼比較,鐵素體不銹鋼的屈服強度比較高,這就意味著同樣的、一定量的變形需要更大的變形力,較高的抗拉極限強度意味著在材料破裂之前需要高的負載,低的延伸率意味著斷裂之前只允許有較低的塑性變形。盡管其成型需要較高的起始變形應力,但在變形進行過程中不需要負載/應力的增加,因為鐵素體不銹鋼的加工硬化程度遠達不到奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼的相等程度。鐵素體不銹鋼具有較低的缺口塑性,這就意味著施加負載時的速度應該低于低合金或者普通碳鋼。在振動負載和低溫情況下變形,鐵素體不銹鋼有開裂的傾向。


  在冷加(jia)工(gong)(gong)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong),10Cr17(430)鋼的屈服(fu)強度(du)快速(su)向抗拉極限強度(du)靠攏,見圖4-4。因為(wei)塑性(xing)變形(xing)(冷成型(xing))的發生,必(bi)須(xu)超過(guo)屈服(fu)點(dian)。屈服(fu)應力和極限抗拉應力的會聚和接近,容易引起開裂,典型(xing)的鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼就是這樣。隨(sui)著冷加(jia)工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)度(du)的提高,塑性(xing)快速(su)下降(jiang),所(suo)以鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼成型(xing)必(bi)須(xu)使用完(wan)全(quan)退火(huo)的板(ban)材(cai),即使如(ru)此,在成型(xing)加(jia)工(gong)(gong)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong),有(you)時也需要(yao)中(zhong)間(jian)退火(huo)。


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  鐵素體不銹鋼在(zai)旋壓或(huo)者輥式彎曲成型(xing)時,冷加工程度的(de)不斷增(zeng)加,塑性會逐漸(jian)下降,與普碳鋼相比,更加需要中(zhong)間退火。雖然如此,像06Cr11Ti(409)和10Cr17(430)鋼還是(shi)經常被用在(zai)如落料、折彎、深沖或(huo)旋壓等(deng)成型(xing)加工中(zhong)。


  圖(tu)4-4和圖(tu)4-5表明,鐵素(su)體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)10Cr17(430)的(de)(de)(de)抗拉強度與屈(qu)服(fu)強度之間的(de)(de)(de)區域范圍,隨著冷加(jia)工(gong)變(bian)形量的(de)(de)(de)增加(jia),抗拉強度與屈(qu)服(fu)強度之間的(de)(de)(de)區域范圍明顯變(bian)窄。這是鐵素(su)體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)典型(xing)性(xing)質,它(ta)使其成(cheng)型(xing)加(jia)工(gong)受到限制(與奧氏體(ti)合(he)金(jin)相比(bi)較(jiao))。盡(jin)管(guan)10Cr17(430)型(xing)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)成(cheng)型(xing)性(xing)比(bi)300型(xing)鋼(gang)(gang)為差(cha),但仍可對其進行(xing)沖(chong)切(qie)、彎曲、沖(chong)壓或旋壓等成(cheng)型(xing)加(jia)工(gong)。10Cr17(430)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)最(zui)重要的(de)(de)(de)用途之一是用作汽車裝飾件和嵌(qian)條。


圖 5.jpg


  對于(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼來說,其(qi)(qi)(qi)沖壓成(cheng)(cheng)型性(xing)能與延伸(shen)率一般是隨著鉻(ge)含量的(de)(de)增加(jia)而降低的(de)(de)。為了解決這(zhe)一問題,當沖壓成(cheng)(cheng)型鉻(ge)含量高(gao)(gao)的(de)(de)毛坯時,沖壓成(cheng)(cheng)型前可(ke)對其(qi)(qi)(qi)適(shi)當進行(xing)加(jia)熱(re),以提(ti)高(gao)(gao)其(qi)(qi)(qi)沖壓成(cheng)(cheng)型性(xing)能和延伸(shen)率。在(zai)加(jia)熱(re)的(de)(de)情況下,金屬的(de)(de)延伸(shen)率會大(da)大(da)提(ti)高(gao)(gao),而且所(suo)需成(cheng)(cheng)型力大(da)大(da)下降。對那(nei)些(xie)不能冷(leng)成(cheng)(cheng)型加(jia)工的(de)(de)鋼種(zhong),采用加(jia)熱(re)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)方法就可(ke)順利進行(xing)了。


  鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼采用121~204℃的熱成型,比其冷(leng)成型性能大(da)為(wei)改善,尤其是高(gao)鉻鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼。


 鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)凸(tu)緣成型(xing)性能與n值(加(jia)工(gong)硬化指數)有關(guan),深沖加(jia)工(gong)性能與r值(塑(su)性應變化)有關(guan)。其中(zhong)r值由(you)不(bu)同(tong)的(de)生產(chan)工(gong)藝下(xia)的(de)不(bu)同(tong)的(de)組織(zhi)集合(he)來決定。采取一(yi)些措施來顯(xian)著減(jian)少固(gu)溶(rong)碳(tan)和固(gu)溶(rong)氮,可大(da)大(da)改(gai)善r值,并(bing)使深沖性能得到(dao)大(da)幅(fu)度(du)的(de)提高。鐵素體不(bu)銹鋼(gang)成型(xing)方式(shi)的(de)適應性,見表(biao)4-2。


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大部分鐵素體(ti)不(bu)銹鋼在加工硬化方(fang)面的行為與普通碳鋼相類(lei)似。由于鐵素體(ti)不(bu)銹鋼具有較(jiao)高的起始(shi)屈服強,它們在起始(shi)成型加工時就需要較(jiao)大的變形力。


 在深沖成型過程中(zhong),鉻(ge)(ge)-鎳不銹(xiu)鋼(gang)(奧氏體)的(de)(de)最(zui)佳沖壓變形(xing)率為40%~60%,而純鉻(ge)(ge)鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)最(zui)佳變形(xing)率剛(gang)為20%~30%.影響變形(xing)率大小(xiao)的(de)(de)主要因素(su)(su)是(shi)模具圓(yuan)角半徑(jing)(jing),其次則(ze)與沖頭端部半徑(jing)(jing)大小(xiao)有(you)關。如果模具圓(yuan)角半徑(jing)(jing)減小(xiao),則(ze)沖壓性能(neng)變壞。典型沖頭和(he)沖模的(de)(de)圓(yuan)角半徑(jing)(jing)一(yi)般不小(xiao)于金屬厚度的(de)(de)5~10倍。


 馬(ma)氏體型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)就是常說(shuo)的普通Cr不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),一般具有相對較(jiao)高的碳含量(0.15%~1.2%),它們(men)也(ye)屬(shu)于(yu)400系列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。在全(quan)退(tui)火(huo)狀態下,12Cr12(403)和12Cr13(410)鋼(gang)(gang)的成型特性(xing),非常類(lei)似(si)于(yu)某些(xie)鐵素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。


含碳量(liang)較(jiao)高的(de)馬氏(shi)體不銹鋼,如(ru)30Cr13(420)、17Cr16Ni2(431)和(he)108Cr17(440C)就不推薦用冷(leng)成型方式來加工(gong)。