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不銹鋼的相等程度。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(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)過程(cheng)中,10Cr17(430)鋼的(de)屈(qu)服(fu)(fu)強度快速向抗拉(la)極(ji)限強度靠攏(long),見圖4-4。因(yin)為塑(su)性變(bian)形(冷(leng)(leng)成(cheng)型)的(de)發生,必須超過屈(qu)服(fu)(fu)點。屈(qu)服(fu)(fu)應(ying)力和(he)極(ji)限抗拉(la)應(ying)力的(de)會聚(ju)和(he)接近,容(rong)易(yi)引起(qi)開裂,典型的(de)鐵素體不銹鋼就是這樣。隨著冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)程(cheng)度的(de)提高(gao),塑(su)性快速下降,所以鐵素體不銹鋼成(cheng)型必須使(shi)用(yong)完全退火(huo)的(de)板材(cai),即(ji)使(shi)如此,在成(cheng)型加(jia)(jia)工(gong)過程(cheng)中,有時也(ye)需要中間退火(huo)。
鐵(tie)素體不(bu)銹鋼在(zai)旋壓(ya)或者(zhe)輥式彎曲成(cheng)(cheng)型時,冷加(jia)工程度的(de)不(bu)斷增(zeng)加(jia),塑(su)性會(hui)逐漸下降,與(yu)普碳鋼相比,更加(jia)需要中間退火(huo)。雖然如(ru)此,像06Cr11Ti(409)和10Cr17(430)鋼還是經常(chang)被用在(zai)如(ru)落料、折彎、深沖或旋壓(ya)等成(cheng)(cheng)型加(jia)工中。
圖(tu)4-4和(he)圖(tu)4-5表明,鐵(tie)素體型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)10Cr17(430)的(de)(de)抗(kang)拉強度(du)與屈(qu)(qu)服強度(du)之(zhi)間的(de)(de)區(qu)域(yu)范圍(wei),隨著(zhu)冷加(jia)工變形(xing)量的(de)(de)增加(jia),抗(kang)拉強度(du)與屈(qu)(qu)服強度(du)之(zhi)間的(de)(de)區(qu)域(yu)范圍(wei)明顯(xian)變窄。這是(shi)鐵(tie)素體型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)典型(xing)性質(zhi),它使(shi)其成(cheng)(cheng)型(xing)加(jia)工受到限制(與奧氏體合金相比較)。盡(jin)管(guan)10Cr17(430)型(xing)鋼(gang)(gang)的(de)(de)成(cheng)(cheng)型(xing)性比300型(xing)鋼(gang)(gang)為差,但仍可對其進行沖切、彎曲、沖壓(ya)或(huo)旋壓(ya)等成(cheng)(cheng)型(xing)加(jia)工。10Cr17(430)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)最重要的(de)(de)用(yong)(yong)途之(zhi)一是(shi)用(yong)(yong)作汽車(che)裝飾件和(he)嵌條。
對(dui)于鐵(tie)素體不銹鋼來說(shuo),其(qi)沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)(xing)性能(neng)與延伸率(lv)一般是隨著鉻(ge)含(han)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)而降(jiang)低的(de)。為了解決(jue)這一問(wen)題,當沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)(xing)鉻(ge)含(han)量(liang)高的(de)毛坯時,沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)(xing)前(qian)可(ke)對(dui)其(qi)適(shi)當進(jin)行(xing)加(jia)熱(re),以提高其(qi)沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)(xing)性能(neng)和延伸率(lv)。在加(jia)熱(re)的(de)情(qing)況下,金屬的(de)延伸率(lv)會大大提高,而且所需成(cheng)型(xing)(xing)力大大下降(jiang)。對(dui)那些不能(neng)冷成(cheng)型(xing)(xing)加(jia)工的(de)鋼種,采用(yong)加(jia)熱(re)成(cheng)型(xing)(xing)的(de)方法就可(ke)順利進(jin)行(xing)了。
鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)采(cai)用121~204℃的熱(re)成(cheng)型,比(bi)其冷成(cheng)型性能大為改(gai)善,尤(you)其是(shi)高(gao)鉻鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)。
鐵(tie)素體不(bu)銹鋼的(de)(de)凸緣成型(xing)性(xing)能與(yu)n值(加(jia)工(gong)硬化(hua)(hua)指(zhi)數)有關,深沖(chong)加(jia)工(gong)性(xing)能與(yu)r值(塑性(xing)應變化(hua)(hua))有關。其中r值由不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)生產工(gong)藝(yi)下的(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)組織(zhi)集合來決定。采取(qu)一些措施來顯著減少固(gu)溶(rong)碳和固(gu)溶(rong)氮,可(ke)大(da)(da)大(da)(da)改善r值,并使深沖(chong)性(xing)能得(de)到大(da)(da)幅度(du)的(de)(de)提高。鐵(tie)素體不(bu)銹鋼成型(xing)方式的(de)(de)適應性(xing),見表4-2。
大部(bu)分鐵素(su)體不銹鋼(gang)在(zai)(zai)加工(gong)硬(ying)化方(fang)面的(de)行為與普通碳(tan)鋼(gang)相類似。由于(yu)鐵素(su)體不銹鋼(gang)具(ju)有較高的(de)起始(shi)屈服(fu)強,它們在(zai)(zai)起始(shi)成型加工(gong)時就需(xu)要(yao)較大的(de)變形力(li)。
在深(shen)沖(chong)(chong)成型過(guo)程中,鉻-鎳不銹鋼(奧氏體)的(de)(de)最佳沖(chong)(chong)壓變(bian)形(xing)率為40%~60%,而純(chun)鉻鐵素(su)體不銹鋼的(de)(de)最佳變(bian)形(xing)率剛為20%~30%.影響變(bian)形(xing)率大(da)小的(de)(de)主要因素(su)是模(mo)(mo)具圓角(jiao)半徑(jing),其次則與沖(chong)(chong)頭端部半徑(jing)大(da)小有(you)關。如(ru)果模(mo)(mo)具圓角(jiao)半徑(jing)減(jian)小,則沖(chong)(chong)壓性能(neng)變(bian)壞(huai)。典(dian)型沖(chong)(chong)頭和沖(chong)(chong)模(mo)(mo)的(de)(de)圓角(jiao)半徑(jing)一般不小于金屬(shu)厚度(du)的(de)(de)5~10倍。
馬氏體型不銹鋼就是常說的(de)普(pu)通(tong)Cr不銹鋼,一(yi)般具有(you)相對(dui)較高(gao)的(de)碳含(han)量(liang)(0.15%~1.2%),它(ta)們也(ye)屬于400系列不銹鋼。在全退火狀態下,12Cr12(403)和12Cr13(410)鋼的(de)成型特性,非常類似于某些(xie)鐵素體不銹鋼。
含碳量(liang)較高(gao)的馬(ma)氏體不(bu)銹鋼,如30Cr13(420)、17Cr16Ni2(431)和108Cr17(440C)就(jiu)不(bu)推薦(jian)用冷成型方式來(lai)加工。