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(zai)冷加(jia)工(gong)過程(cheng)中,10Cr17(430)鋼的(de)屈(qu)服(fu)強度(du)快(kuai)速向(xiang)抗拉極(ji)限(xian)強度(du)靠攏,見圖4-4。因(yin)為(wei)塑性(xing)變(bian)形(冷成型(xing))的(de)發(fa)生,必(bi)須超過屈(qu)服(fu)點。屈(qu)服(fu)應力和極(ji)限(xian)抗拉應力的(de)會聚和接近,容(rong)易引起開裂,典型(xing)的(de)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼就是這樣。隨著冷加(jia)工(gong)程(cheng)度(du)的(de)提高,塑性(xing)快(kuai)速下降,所以鐵素體(ti)不(bu)銹鋼成型(xing)必(bi)須使用完全退(tui)火的(de)板材,即使如此,在(zai)成型(xing)加(jia)工(gong)過程(cheng)中,有(you)時也需(xu)要(yao)中間退(tui)火。


圖 4.jpg


  鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在旋(xuan)壓或者輥式彎(wan)曲成型時,冷加(jia)工程度的不(bu)斷增加(jia),塑性會逐(zhu)漸下降,與普(pu)碳(tan)鋼(gang)(gang)相(xiang)比,更加(jia)需(xu)要中間退火(huo)。雖然如(ru)(ru)此,像06Cr11Ti(409)和10Cr17(430)鋼(gang)(gang)還是經常被用在如(ru)(ru)落料(liao)、折彎(wan)、深沖或旋(xuan)壓等成型加(jia)工中。


  圖(tu)(tu)4-4和(he)圖(tu)(tu)4-5表明,鐵素體型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)10Cr17(430)的抗拉強度(du)與屈服(fu)(fu)強度(du)之(zhi)間的區域范圍(wei),隨著冷加工變形量的增加,抗拉強度(du)與屈服(fu)(fu)強度(du)之(zhi)間的區域范圍(wei)明顯變窄(zhai)。這(zhe)是(shi)鐵素體型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的典型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)性質,它使其成(cheng)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)加工受到限制(與奧氏體合金相比(bi)較)。盡管10Cr17(430)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)鋼(gang)(gang)(gang)的成(cheng)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)性比(bi)300型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)鋼(gang)(gang)(gang)為差,但仍可對其進行(xing)沖切、彎(wan)曲、沖壓(ya)或旋壓(ya)等成(cheng)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)加工。10Cr17(430)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)最(zui)重(zhong)要的用(yong)途(tu)之(zhi)一是(shi)用(yong)作汽車裝(zhuang)飾(shi)件和(he)嵌條。


圖 5.jpg


  對于(yu)鐵素體(ti)不銹鋼來(lai)說,其沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)成(cheng)型(xing)(xing)性能與(yu)延(yan)伸率(lv)(lv)一(yi)(yi)般(ban)是隨著鉻含(han)量(liang)的(de)(de)增加而降低的(de)(de)。為了(le)(le)解決這一(yi)(yi)問(wen)題,當(dang)沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)成(cheng)型(xing)(xing)鉻含(han)量(liang)高(gao)(gao)的(de)(de)毛坯時(shi),沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)成(cheng)型(xing)(xing)前(qian)可對其適當(dang)進行(xing)加熱(re),以提(ti)高(gao)(gao)其沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)成(cheng)型(xing)(xing)性能和延(yan)伸率(lv)(lv)。在(zai)加熱(re)的(de)(de)情況下,金屬的(de)(de)延(yan)伸率(lv)(lv)會大(da)大(da)提(ti)高(gao)(gao),而且所需成(cheng)型(xing)(xing)力大(da)大(da)下降。對那些不能冷成(cheng)型(xing)(xing)加工的(de)(de)鋼種,采用(yong)加熱(re)成(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)方法就可順(shun)利(li)進行(xing)了(le)(le)。


  鐵(tie)素體(ti)不銹鋼采(cai)用121~204℃的熱成(cheng)型,比其(qi)(qi)冷成(cheng)型性能大為改善,尤其(qi)(qi)是高鉻鐵(tie)素體(ti)不銹鋼。


 鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)凸緣(yuan)成型(xing)性(xing)能(neng)與n值(zhi)(加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)(hua)指數)有關,深沖加(jia)工(gong)性(xing)能(neng)與r值(zhi)(塑性(xing)應變化(hua)(hua))有關。其中r值(zhi)由不(bu)同的(de)(de)生產工(gong)藝下的(de)(de)不(bu)同的(de)(de)組織(zhi)集合來決(jue)定。采取一些措施來顯(xian)著(zhu)減少固溶碳和(he)固溶氮,可(ke)大大改善r值(zhi),并使深沖性(xing)能(neng)得到大幅度的(de)(de)提高(gao)。鐵素體不(bu)銹鋼(gang)成型(xing)方(fang)式的(de)(de)適應性(xing),見表4-2。


表 2.jpg


大部(bu)分鐵素(su)(su)體(ti)不銹鋼在(zai)加(jia)工(gong)硬化方面的行為與普通碳鋼相類似。由(you)于(yu)鐵素(su)(su)體(ti)不銹鋼具有較(jiao)高的起始屈(qu)服(fu)強,它們在(zai)起始成型加(jia)工(gong)時(shi)就需(xu)要較(jiao)大的變(bian)形力。


 在(zai)深(shen)沖成(cheng)型過程中,鉻-鎳不(bu)銹(xiu)鋼(奧氏體)的(de)最佳沖壓(ya)變(bian)形率為(wei)40%~60%,而純(chun)鉻鐵素(su)(su)體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)最佳變(bian)形率剛為(wei)20%~30%.影響變(bian)形率大小(xiao)的(de)主要因素(su)(su)是模(mo)(mo)具(ju)圓(yuan)角(jiao)半徑(jing)(jing),其次(ci)則(ze)與沖頭端部半徑(jing)(jing)大小(xiao)有關。如(ru)果(guo)模(mo)(mo)具(ju)圓(yuan)角(jiao)半徑(jing)(jing)減小(xiao),則(ze)沖壓(ya)性能變(bian)壞。典型沖頭和沖模(mo)(mo)的(de)圓(yuan)角(jiao)半徑(jing)(jing)一般不(bu)小(xiao)于金屬厚度(du)的(de)5~10倍。


 馬(ma)氏體型(xing)不銹(xiu)(xiu)鋼就是常說的(de)(de)普通Cr不銹(xiu)(xiu)鋼,一(yi)般具有相對(dui)較高的(de)(de)碳含量(0.15%~1.2%),它(ta)們也屬于400系列不銹(xiu)(xiu)鋼。在全退(tui)火狀態下,12Cr12(403)和12Cr13(410)鋼的(de)(de)成型(xing)特(te)性,非常類似(si)于某(mou)些鐵素體不銹(xiu)(xiu)鋼。


含碳量(liang)較高的(de)馬氏(shi)體(ti)不銹鋼,如30Cr13(420)、17Cr16Ni2(431)和(he)108Cr17(440C)就不推薦用冷成型方(fang)式來加工。