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%),盡管部分鐵素體不銹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氏體(ti)不銹鋼(gang)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(leng)加(jia)工(gong)過程中(zhong),10Cr17(430)鋼的(de)屈服強(qiang)度(du)快(kuai)速(su)向(xiang)抗拉(la)極限(xian)(xian)強(qiang)度(du)靠(kao)攏,見圖(tu)4-4。因為(wei)塑性(xing)(xing)變形(冷(leng)成型)的(de)發生,必須(xu)(xu)超過屈服點。屈服應力和極限(xian)(xian)抗拉(la)應力的(de)會聚和接(jie)近,容易引(yin)起(qi)開(kai)裂,典型的(de)鐵素(su)體不銹鋼就(jiu)是(shi)這樣。隨著(zhu)冷(leng)加(jia)工(gong)程度(du)的(de)提高,塑性(xing)(xing)快(kuai)速(su)下降(jiang),所以鐵素(su)體不銹鋼成型必須(xu)(xu)使用完全退(tui)火(huo)的(de)板(ban)材,即使如此,在成型加(jia)工(gong)過程中(zhong),有時也需要(yao)中(zhong)間退(tui)火(huo)。
鐵素(su)體不銹(xiu)鋼在(zai)旋(xuan)壓(ya)或者輥(gun)式彎曲成型(xing)時,冷加(jia)工程度的不斷(duan)增加(jia),塑性(xing)會逐(zhu)漸下降(jiang),與普碳鋼相比,更加(jia)需要(yao)中(zhong)間退火。雖然如此,像06Cr11Ti(409)和10Cr17(430)鋼還是經常(chang)被用(yong)在(zai)如落料、折彎、深沖(chong)或旋(xuan)壓(ya)等成型(xing)加(jia)工中(zhong)。
圖4-4和圖4-5表明,鐵素體型(xing)(xing)(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)10Cr17(430)的(de)(de)(de)(de)(de)抗拉強(qiang)度與(yu)(yu)屈服強(qiang)度之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)域范圍,隨著冷(leng)加(jia)工(gong)變(bian)形量的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia),抗拉強(qiang)度與(yu)(yu)屈服強(qiang)度之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)域范圍明顯變(bian)窄。這是(shi)鐵素體型(xing)(xing)(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)典型(xing)(xing)(xing)(xing)性質,它使其成型(xing)(xing)(xing)(xing)加(jia)工(gong)受(shou)到限制(與(yu)(yu)奧氏體合(he)金相(xiang)比較)。盡管10Cr17(430)型(xing)(xing)(xing)(xing)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)成型(xing)(xing)(xing)(xing)性比300型(xing)(xing)(xing)(xing)鋼(gang)(gang)為(wei)差,但仍可對(dui)其進行沖切、彎曲(qu)、沖壓或旋壓等(deng)成型(xing)(xing)(xing)(xing)加(jia)工(gong)。10Cr17(430)型(xing)(xing)(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)最重要的(de)(de)(de)(de)(de)用途(tu)之一是(shi)用作(zuo)汽車(che)裝飾件和嵌條(tiao)。
對于(yu)鐵素(su)體不銹鋼來說,其(qi)沖壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性能(neng)與延伸(shen)率一(yi)般是隨(sui)著(zhu)鉻(ge)含(han)量的增(zeng)加(jia)(jia)而(er)降低的。為了解決這一(yi)問題,當沖壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)鉻(ge)含(han)量高的毛坯時,沖壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)前可(ke)(ke)對其(qi)適當進(jin)行加(jia)(jia)熱(re),以提高其(qi)沖壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性能(neng)和延伸(shen)率。在加(jia)(jia)熱(re)的情況下,金屬的延伸(shen)率會大大提高,而(er)且所需成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)力大大下降。對那些不能(neng)冷(leng)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)加(jia)(jia)工的鋼種,采(cai)用加(jia)(jia)熱(re)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的方法就可(ke)(ke)順利(li)進(jin)行了。
鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼采用121~204℃的熱成型(xing),比其冷(leng)成型(xing)性能大為改善(shan),尤其是高鉻鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼。
鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼的凸緣成型性能(neng)與(yu)n值(zhi)(zhi)(加工硬化指(zhi)數(shu))有關(guan),深(shen)沖加工性能(neng)與(yu)r值(zhi)(zhi)(塑性應變化)有關(guan)。其中r值(zhi)(zhi)由不同(tong)的生(sheng)產工藝(yi)下的不同(tong)的組織集合來決定。采取一些措(cuo)施來顯著(zhu)減少固(gu)溶(rong)碳和(he)固(gu)溶(rong)氮,可大大改善r值(zhi)(zhi),并使(shi)深(shen)沖性能(neng)得到大幅度(du)的提高。鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼成型方式的適應性,見表4-2。
大部(bu)分(fen)鐵素體不銹(xiu)鋼在(zai)加工硬化方(fang)面的(de)行為(wei)與普(pu)通(tong)碳鋼相類似。由于(yu)鐵素體不銹(xiu)鋼具(ju)有(you)較高的(de)起始屈服(fu)強,它們在(zai)起始成型加工時就需要較大的(de)變形力。
在(zai)深沖成型過程中,鉻(ge)-鎳不(bu)(bu)銹鋼(奧氏體)的(de)最佳沖壓(ya)變(bian)形率(lv)為40%~60%,而(er)純鉻(ge)鐵素體不(bu)(bu)銹鋼的(de)最佳變(bian)形率(lv)剛為20%~30%.影響(xiang)變(bian)形率(lv)大(da)小(xiao)(xiao)的(de)主要(yao)因素是(shi)模(mo)具(ju)圓角半徑(jing),其次(ci)則與沖頭(tou)(tou)端部半徑(jing)大(da)小(xiao)(xiao)有關(guan)。如果(guo)模(mo)具(ju)圓角半徑(jing)減小(xiao)(xiao),則沖壓(ya)性能變(bian)壞。典型沖頭(tou)(tou)和沖模(mo)的(de)圓角半徑(jing)一般不(bu)(bu)小(xiao)(xiao)于金屬厚度的(de)5~10倍(bei)。
馬氏體型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)就是常說的普通(tong)Cr不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang),一(yi)般具(ju)有相(xiang)對較高的碳含量(0.15%~1.2%),它們也屬于400系列不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)。在全退火狀態下,12Cr12(403)和12Cr13(410)鋼(gang)的成型(xing)特性,非常類(lei)似于某些鐵素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)。
含(han)碳量較高的馬(ma)氏體不銹鋼(gang),如30Cr13(420)、17Cr16Ni2(431)和108Cr17(440C)就不推薦(jian)用(yong)冷成型方式(shi)來加工(gong)。