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(bo)板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(bu)銹鋼(gang))、022Cr19Ni10(304L不銹鋼)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(ao)氏體不銹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(you)于奧氏體不銹鋼具有(you)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)的(de)退(tui)火后強(qiang)度和加工硬化性能，所以和鐵素體不銹鋼相比，需(xu)要更大的(de)加成(cheng)型應力。而且，由(you)于加工硬化的(de)原(yuan)因，不僅僅需(xu)要較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)的(de)形變應力，而且需(xu)要提高(gao)(gao)金屬(shu)開(kai)始變形時的(de)起(qi)始應力。
由于奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)有(you)很高(gao)的(de)(de)(de)塑性，所以這些(xie)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)形(xing)變(bian)能力比鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)強(qiang)，在(zai)冷(leng)(leng)加成(cheng)型(xing)工(gong)作(zuo)中允許(xu)承(cheng)受很大的(de)(de)(de)變(bian)形(xing)量。在(zai)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中，加工(gong)硬化越快的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種，如12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在(zai)同樣的(de)(de)(de)作(zuo)業中能承(cheng)受最大的(de)(de)(de)形(xing)變(bian)。奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)冷(leng)(leng)加工(gong)成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)成(cheng)型(xing)性能是指沒(mei)有(you)預先退火(huo)情(qing)況下的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)變(bian)形(xing)。但是，在(zai)連續加工(gong)過程(cheng)中，也許(xu)需要進行中間(jian)退火(huo)，使其(qi)恢復到原有(you)的(de)(de)(de)塑性。
奧氏體不銹鋼優良(liang)的成(cheng)型(xing)性能(neng)，尤其在(zai)需持久極大的拉伸變(bian)形的脹形和彎曲作業中(zhong)，以及(ji)需要(yao)高塑性的劇(ju)烈的深沖作業中(zhong)，表現尤為(wei)明顯。
通常(chang)，當Ni含量較低時(shi)，如12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)成(cheng)型(xing)(xing)加工(gong)會變得(de)非常(chang)困難(nan)。在(zai)(zai)穩定(ding)化鋼(gang)(gang)種的(de)(de)(de)成(cheng)型(xing)(xing)特性中，穩定(ding)化元素的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)，如Ti、Nb和(he)Ta以及(ji)高含C量，起(qi)著不(bu)利(li)的(de)(de)(de)作用。這(zhe)是由于(yu)微觀結構中形成(cheng)像(xiang)Ti的(de)(de)(de)碳化物(wu)和(he)氮(dan)化物(wu)的(de)(de)(de)第二(er)相(xiang)粒子的(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)。所(suo)以在(zai)(zai)06Cr18Ni11Ti(321)和(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)(gang)種的(de)(de)(de)成(cheng)型(xing)(xing)，沒有在(zai)(zai)06Cr19Ni10(304)和(he) 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)(gang)種成(cheng)型(xing)(xing)得(de)順利(li)。像(xiang)Y12Cr18Ni9(303)這(zhe)種易(yi)切削加工(gong)鋼(gang)(gang)種，塑(su)性性能比較差，不(bu)能用于(yu)成(cheng)型(xing)(xing)加工(gong)。
圖4-12是在壓(ya)力成型時出現的減(jian)薄破裂(lie)照片(pian)。
1. 沖壓成型
沖(chong)(chong)壓(ya)包(bao)括拉伸和沖(chong)(chong)壓(ya)，拉伸會減(jian)小工件的(de)橫(heng)截面，而沖(chong)(chong)壓(ya)卻(que)不能。換言之，沖(chong)(chong)壓(ya)允許(xu)材料在足夠張力變形，這張力是(shi)由壓(ya)緊壓(ya)環面產生的(de)，為(wei)的(de)是(shi)防止(zhi)折皺產生。在沖(chong)(chong)壓(ya)成型的(de)第一(yi)階段，材料經過(guo)90°拉彎(wan)，并會引起不同程度(du)(du)的(de)加(jia)(jia)工硬(ying)化(hua)（這要取(qu)決于沖(chong)(chong)壓(ya)環的(de)圓(yuan)角(jiao)和鋼加(jia)(jia)工硬(ying)化(hua)的(de)速度(du)(du)。較小圓(yuan)角(jiao)將引起較大的(de)加(jia)(jia)工硬(ying)化(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)奧氏體不銹鋼耐急(ji)彎(wan)性能變形比普通鉻(ge)鋼要好，特別是(shi)在帶(dai)鋼彎(wan)曲(qu)后(hou)再拉伸時更是(shi)這樣。彎(wan)曲(qu)半徑(jing)的(de)變化(hua)，通常能夠是(shi)厚(hou)度(du)(du)的(de)7倍(bei)，因此斷裂就成為(wei)一(yi)個問(wen)題。
沖(chong)壓(ya)(ya)成(cheng)型所(suo)選用的(de)(de)鋼種(zhong)決定了沖(chong)壓(ya)(ya)成(cheng)型的(de)(de)深(shen)度和獲得所(suo)要(yao)(yao)求形狀的(de)(de)方法。如果要(yao)(yao)是進行多次成(cheng)型，加工者(zhe)就需要(yao)(yao)知(zhi)道(dao)毛(mao)坯(pi)在每一(yi)次成(cheng)型操作(zuo)中(zhong)沖(chong)壓(ya)(ya)的(de)(de)深(shen)度，以及在沖(chong)壓(ya)(ya)成(cheng)型之間是否(fou)需要(yao)(yao)退火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼(gang)適合(he)于(yu)制(zhi)作1~2次沖壓拉伸成型的工件（材料變形主要通過拉伸，只發生少量(liang)滑(hua)移）。其主要優點(dian)是一般情況下(xia)能(neng)夠使用較小的毛坯(pi)直徑。為(wei)了限制(zhi)材料滑(hua)移，通過改變壓緊裝置壓力，就能(neng)夠完全控(kong)制(zhi)起皺(zhou)觀象。
用下(xia)面簡單的公(gong)式就(jiu)能夠計算(suan)出所選用鋼(gang)種的毛坯的直徑。
收縮量％＝100(D0-d)/D0
式中 D0--毛坯直徑，mm; d--沖壓件直徑，mm。
如(ru)果收縮量不到25%,工件一(yi)般選(xuan)用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼(gang)。如(ru)果壓縮在50%以下，可選(xuan)用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼(gang)，但對(dui)收縮量較大的工件，則選(xuan)用(yong)06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼(gang)。
圖4-11是典型(xing)的間(jian)隙圓角半徑要(yao)求示意圖。為了計算(suan)坯料尺寸。
在不銹鋼冷沖壓(ya)成型(xing)時，為了(le)實現成型(xing)就(jiu)(jiu)(jiu)必須(xu)使用超過其屈服(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)，但又要低(di)于其抗(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)的(de)成型(xing)力。這就(jiu)(jiu)(jiu)是說，這個力的(de)范(fan)圍(wei)就(jiu)(jiu)(jiu)處于屈服(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)和(he)抗(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)之間(jian)的(de)較(jiao)大范(fan)圍(wei)之內。屈服(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)和(he)抗(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)之間(jian)范(fan)圍(wei)越大，塑性變形的(de)范(fan)圍(wei)也(ye)就(jiu)(jiu)(jiu)越大，參見圖4-6。在退火狀(zhuang)態下，400系(xi)列(lie)不銹鋼有較(jiao)低(di)的(de)屈服(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)和(he)抗(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)，這樣其加工(gong)范(fan)圍(wei)就(jiu)(jiu)(jiu)比較(jiao)狹窄(zhai)，而且400系(xi)列(lie)不銹鋼的(de)拉(la)伸變形量也(ye)不及(ji)200和(he)300系(xi)列(lie)不銹鋼。
圖4-13表示冷加(jia)(jia)(jia)工(gong)成(cheng)型(xing)時，加(jia)(jia)(jia)工(gong)硬化(hua)對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的強度和(he)塑(su)性的影響。很(hen)明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)有較(jiao)大的塑(su)性范(fan)圍。盡管這兩種(zhong)鋼(gang)的強度增(zeng)加(jia)(jia)(jia)要比10Cr17(430)快得多，但它們的韌(ren)性在冷加(jia)(jia)(jia)工(gong)中仍(reng)然可以保持很(hen)高(gao)。隨(sui)著鋼(gang)中Ni含量的增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，其加(jia)(jia)(jia)工(gong)硬化(hua)率下降(jiang)；隨(sui)著冷加(jia)(jia)(jia)工(gong)的進(jin)行(xing)，在很(hen)大程(cheng)度上仍(reng)能保持較(jiao)高(gao)的韌(ren)性。
沖壓(ya)成型(xing)時(shi)，不銹鋼坯料被壓(ya)環緊(jin)緊(jin)夾持在凹模上的方(fang)法，可(ke)使(shi)坯料形成后(hou)的工件被拉深而又不會流入凹模內(nei)，這無(wu)疑(yi)會使(shi)工件的壁(bi)厚減(jian)薄(bo)，由(you)于加工硬化作用，減(jian)薄(bo)部分的金(jin)屬(shu)強(qiang)度可(ke)以等于或超過未(wei)經(jing)加工較厚的部位。
為了將坯料(liao)形成(cheng)(cheng)為一定的(de)形狀，工(gong)件(jian)某些部位(wei)的(de)厚度勢必會(hui)減(jian)薄。對(dui)于成(cheng)(cheng)型(xing)加工(gong)要求某一區域(yu)金屬(shu)的(de)塑性流動(dong)大于另一區域(yu)的(de)工(gong)件(jian)來講，就是應用了這一技術(shu)，特別(bie)是局部成(cheng)(cheng)型(xing)。
沖壓成(cheng)(cheng)型(xing)時(shi)，在成(cheng)(cheng)型(xing)模頂端部位(wei)的(de)成(cheng)(cheng)型(xing)應力(li)、金(jin)屬塑性的(de)流動和變形值都是(shi)最大的(de)。如果坯料在成(cheng)(cheng)型(xing)時(shi)發生(sheng)(sheng)破(po)裂，那么其(qi)破(po)裂一定(ding)發生(sheng)(sheng)在成(cheng)(cheng)型(xing)模頂端部位(wei)的(de)區域。
大量的(de)(de)不銹鋼薄板均(jun)可(ke)采用(yong)沖壓方法進行(xing)成(cheng)型(xing)加(jia)工，但對成(cheng)型(xing)加(jia)工操(cao)作的(de)(de)要求都非常(chang)嚴(yan)格(ge)。一種材料的(de)(de)拉伸成(cheng)型(xing)性能，可(ke)在(zai)材料生產的(de)(de)實(shi)際使用(yong)中測得。如果要精(jing)確(que)地確(que)定鋼種的(de)(de)成(cheng)分與工藝對沖壓成(cheng)型(xing)性的(de)(de)影響(xiang)，則有必要取得比“可(ke)－否”試驗更(geng)為精(jing)確(que)的(de)(de)結果。
在沖壓成型(xing)時，除材料(liao)因(yin)素(su)外還有(you)許多變(bian)化(hua)(hua)因(yin)素(su)，那些(xie)處于成型(xing)性(xing)邊緣的鋼(gang)種(zhong)，都會因(yin)這(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)(hua)因(yin)素(su)決(jue)定它(ta)們能否順利成型(xing)。這(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)(hua)的因(yin)素(su)有(you)：壓環(huan)的壓力、成型(xing)速度、潤滑劑、壓模清潔程度以及模具磨損情況等。對不銹鋼(gang)沖壓成型(xing)性(xing)評價的試驗應(ying)盡可能簡單，而且(qie)要求其再（重）現性(xing)要好(hao)。
沖壓成型(xing)和(he)拉伸成型(xing)特點的比較如圖4-14所示(shi)。
2. 沖(chong)壓成型實例
［實例(li)4-1]如圖(tu)4-15所(suo)示(shi)，為12Cr17Ni7(301)不銹鋼(gang)制成(cheng)的(de)汽車(che)輪罩示(shi)意圖(tu)，其中心(xin)部位(wei)就是有目(mu)的(de)地采用(yong)了拉伸(shen)法(fa)使其減(jian)薄并產(chan)生(sheng)加工硬(ying)化(hua)作(zuo)用(yong)的(de)實例(li)。
［實例4-2]使(shi)工(gong)件(jian)承受成型所能允許的(de)最(zui)大壓力，并(bing)通過加工(gong)硬(ying)化提高其強度的(de)例子，如圖4-16所示。
圖(tu)4-16是(shi)小(xiao)型(xing)飛機引擎消音器端(duan)蓋(gai)的(de)(de)示意(yi)圖(tu)。該端(duan)蓋(gai)所用(yong)的(de)(de)材料是(shi)06Cr18Ni11Ti(321),在成型(xing)過程中，施加接近成型(xing)性(xing)極限所規定的(de)(de)最(zui)大壓力(li)，使(shi)其(qi)加工硬化，以(yi)提高其(qi)剛度(du)并獲得必要的(de)(de)抗疲勞強(qiang)度(du)。
該端蓋是(shi)在一臺60t向后(hou)開(kai)口的(de)傾斜(xie)式機械沖(chong)床上經(jing)兩(liang)道工(gong)序制成的(de)。沖(chong)床的(de)沖(chong)程(cheng)為(wei)127mm,該模具是(shi)淬火硬度(du)為(wei)洛氏(shi)59~62的(de)工(gong)具鋼沖(chong)模。
第一(yi)道工(gong)(gong)序(xu)如(ru)圖4-16(b)所示，為(wei)一(yi)組(zu)合(he)型(xing)沖(chong)壓(ya)(ya)模。其(qi)作用是將坯料先(xian)沖(chong)壓(ya)(ya)成型(xing)為(wei)帶槽(cao)的(de)圓盤形(xing)狀(zhuang)，使(shi)其(qi)內(nei)(nei)徑和(he)外(wai)(wai)形(xing)符合(he)工(gong)(gong)件要(yao)求。工(gong)(gong)件的(de)外(wai)(wai)緣是用彈性(xing)夾具壓(ya)(ya)緊，工(gong)(gong)件內(nei)(nei)表面用一(yi)與沖(chong)壓(ya)(ya)中心(xin)對中的(de)橡膠墊支(zhi)撐。成型(xing)是按照設計的(de)順(shun)序(xu)進行的(de)，即首(shou)先(xian)成型(xing)帶槽(cao)的(de)圓盤形(xing)狀(zhuang)，然后(hou)再(zai)對內(nei)(nei)外(wai)(wai)徑進行加工(gong)(gong)，這樣就可以使(shi)所得的(de)凸(tu)緣尺寸非常精確。
第(di)二道工(gong)(gong)序如圖4-16(b)所(suo)示，主要是加工(gong)(gong)工(gong)(gong)件的(de)內緣（拉伸）和(he)外緣（壓(ya)(ya)縮）。在該(gai)操作過程(cheng)中，消音器端(duan)蓋所(suo)承受(shou)的(de)壓(ya)(ya)力是經彈性(xing)壓(ya)(ya)力墊傳(chuan)遞的(de)。
生產這種零件所用的原料是退火后的06Cr18Ni11Ti(321不(bu)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(gao)的(de)延伸率，所以在壓縮時，極(ji)易(yi)產生皺(zhou)折。這(zhe)樣，如(ru)何選(xuan)擇金屬在成型(xing)時的(de)流動方向，就成為保證高(gao)質量要(yao)求工件成型(xing)的(de)關鍵所在，理論和實踐告訴我們，其(qi)成型(xing)方式應選(xuan)用拉伸成型(xing)，而不能選(xuan)用壓縮成型(xing)。
圖4-17所示的(de)就是利用壓板(ban)定(ding)位和模具(ju)上刻槽(cao)，這兩項措施(shi)來控制金屬(shu)流(liu)動的(de)實際例子。
圖4-17所示的工件是用經退火的12Cr18Ni9(302不銹鋼)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。
由于成(cheng)型過程(cheng)所(suo)(suo)形成(cheng)的(de)角必須緊靠壓(ya)板，這樣(yang)(yang)沖(chong)模就(jiu)(jiu)不能將料(liao)固定成(cheng)水平狀。在成(cheng)型過程(cheng)中毛(mao)坯的(de)上(shang)、下(xia)邊緣均被壓(ya)板夾(jia)緊夾(jia)緊力為(wei)36噸(dun)。由于上(shang)壓(ya)板的(de)長度是(shi)(shi)下(xia)壓(ya)板的(de)兩(liang)倍(bei)，寬度為(wei)下(xia)壓(ya)板的(de)2/3,這樣(yang)(yang)夾(jia)緊力是(shi)(shi)在大(da)面積上(shang)分(fen)布的(de)。所(suo)(suo)以大(da)部分(fen)金(jin)屬(shu)將會從寬端(duan)流向窄端(duan)，這樣(yang)(yang)被加(jia)工金(jin)屬(shu)就(jiu)(jiu)會產(chan)生皺紋。如果(guo)在上(shang)壓(ya)板上(shang)附加(jia)刻槽，為(wei)的(de)是(shi)(shi)提高該(gai)端(duan)的(de)夾(jia)緊力，可使毛(mao)坯窄端(duan)的(de)大(da)部分(fen)金(jin)屬(shu)產(chan)生流動(dong)。為(wei)了(le)促進毛(mao)坯窄端(duan)金(jin)屬(shu)的(de)流動(dong)，并(bing)在坯料(liao)下(xia)部涂以脂肪(fang)酸非顏料(liao)型繪畫混合劑(ji)，因下(xia)沖(chong)模半徑比較(jiao)小(xiao)，產(chan)生撕裂而造成(cheng)的(de)金(jin)屬(shu)損耗僅為(wei)3%.
