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(xiu)鋼(gang)薄板(ban)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不銹鋼)、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。有一部分奧氏體不銹鋼(gang)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，由于奧氏體不(bu)銹鋼具(ju)有較高的(de)退火后強度(du)和(he)加(jia)工硬(ying)(ying)化性能(neng)，所以和(he)鐵素體不(bu)銹鋼相比，需要更大(da)的(de)加(jia)成(cheng)型應力。而(er)且(qie)(qie)，由于加(jia)工硬(ying)(ying)化的(de)原因，不(bu)僅(jin)僅(jin)需要較高的(de)形(xing)變應力，而(er)且(qie)(qie)需要提高金屬開始變形(xing)時的(de)起始應力。
由于奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼有很(hen)高的(de)塑(su)性(xing)，所以這些(xie)鋼的(de)形(xing)(xing)變能力比鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼強(qiang)，在(zai)(zai)冷(leng)加成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)工作中允(yun)許(xu)承受很(hen)大的(de)變形(xing)(xing)量。在(zai)(zai)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼中，加工硬化越快的(de)鋼種(zhong)，如12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在(zai)(zai)同(tong)樣的(de)作業(ye)中能承受最大的(de)形(xing)(xing)變。奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼冷(leng)加工成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的(de)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性(xing)能是指沒有預(yu)先退火情況下的(de)冷(leng)變形(xing)(xing)。但是，在(zai)(zai)連續加工過(guo)程中，也許(xu)需要進行(xing)中間退火，使(shi)其恢復到原有的(de)塑(su)性(xing)。
奧氏體不銹鋼優良(liang)的成型性能，尤(you)其在需持久極大的拉伸變形的脹形和彎(wan)曲(qu)作(zuo)業中(zhong)，以及(ji)需要(yao)高塑性的劇烈(lie)的深沖(chong)作(zuo)業中(zhong)，表現(xian)尤(you)為明顯。
通常(chang)，當Ni含(han)量(liang)較(jiao)低時，如(ru)12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)成型(xing)(xing)加工會變得非(fei)常(chang)困難。在(zai)穩(wen)定化(hua)鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)成型(xing)(xing)特性(xing)中(zhong)，穩(wen)定化(hua)元素的(de)存(cun)在(zai)，如(ru)Ti、Nb和(he)Ta以(yi)及高(gao)含(han)C量(liang)，起(qi)著不(bu)利的(de)作用。這是由于微觀結構中(zhong)形成像Ti的(de)碳(tan)化(hua)物和(he)氮化(hua)物的(de)第二相粒子的(de)原因。所(suo)以(yi)在(zai)06Cr18Ni11Ti(321)和(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)成型(xing)(xing)，沒有在(zai)06Cr19Ni10(304)和(he) 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)(gang)種(zhong)成型(xing)(xing)得順(shun)利。像Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)易切削加工鋼(gang)(gang)種(zhong)，塑性(xing)性(xing)能(neng)比較(jiao)差，不(bu)能(neng)用于成型(xing)(xing)加工。
圖4-12是在壓力成型時(shi)出現(xian)的減薄(bo)破(po)裂照片(pian)。
1. 沖壓成型
沖(chong)壓(ya)(ya)包(bao)括拉(la)伸和沖(chong)壓(ya)(ya)，拉(la)伸會減小工(gong)件的(de)(de)橫截面，而沖(chong)壓(ya)(ya)卻不(bu)能。換言之，沖(chong)壓(ya)(ya)允許(xu)材料在足夠(gou)張力(li)變形，這(zhe)張力(li)是(shi)由壓(ya)(ya)緊壓(ya)(ya)環(huan)(huan)面產生的(de)(de)，為的(de)(de)是(shi)防止折皺產生。在沖(chong)壓(ya)(ya)成(cheng)型的(de)(de)第(di)一階段，材料經過90°拉(la)彎(wan)，并(bing)會引起(qi)不(bu)同程(cheng)度(du)的(de)(de)加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)（這(zhe)要(yao)取決于沖(chong)壓(ya)(ya)環(huan)(huan)的(de)(de)圓角和鋼(gang)加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)的(de)(de)速度(du)。較(jiao)(jiao)小圓角將引起(qi)較(jiao)(jiao)大的(de)(de)加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)耐(nai)急彎(wan)性能變形比普(pu)通鉻鋼(gang)要(yao)好(hao)，特別(bie)是(shi)在帶鋼(gang)彎(wan)曲后(hou)再拉(la)伸時更是(shi)這(zhe)樣。彎(wan)曲半(ban)徑(jing)的(de)(de)變化(hua)，通常能夠(gou)是(shi)厚(hou)度(du)的(de)(de)7倍，因此(ci)斷裂就成(cheng)為一個問(wen)題。
沖壓成型所選用的鋼種(zhong)決(jue)定了沖壓成型的深(shen)度(du)(du)和獲得所要求形狀的方法。如果(guo)要是(shi)進行多次成型，加(jia)工者就需要知道毛坯在(zai)每一次成型操作(zuo)中沖壓的深(shen)度(du)(du)，以及(ji)在(zai)沖壓成型之間(jian)是(shi)否需要退火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于制作(zuo)1~2次(ci)沖壓(ya)拉伸成型的工(gong)件（材料(liao)變形主要(yao)通過(guo)拉伸，只發生少量滑移）。其主要(yao)優點(dian)是一(yi)般(ban)情況下能(neng)夠使用較小(xiao)的毛坯直徑(jing)。為(wei)了限制材料(liao)滑移，通過(guo)改變壓(ya)緊裝置壓(ya)力(li)，就能(neng)夠完全控制起皺觀象。
用下面簡(jian)單的公式(shi)就能夠(gou)計算出所選用鋼種的毛坯的直徑。
收縮量％＝100(D0-d)/D0
式中 D0--毛坯直徑，mm; d--沖壓件直徑，mm。
如果(guo)收(shou)(shou)縮(suo)量(liang)不到25%,工(gong)件一(yi)般(ban)選(xuan)用10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼。如果(guo)壓縮(suo)在50%以(yi)下(xia)，可選(xuan)用12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼，但對收(shou)(shou)縮(suo)量(liang)較大的工(gong)件，則選(xuan)用06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼。
圖(tu)(tu)4-11是典型的間(jian)隙圓角半徑(jing)要求示(shi)意(yi)圖(tu)(tu)。為了計算坯(pi)料尺(chi)寸。
在(zai)不(bu)(bu)銹鋼冷沖壓成(cheng)型時，為(wei)了實現成(cheng)型就必須使用(yong)超過其屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)，但又要低于其抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)的(de)成(cheng)型力(li)。這就是(shi)說(shuo)，這個力(li)的(de)范圍(wei)(wei)就處于屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)和(he)抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)之間(jian)的(de)較(jiao)(jiao)大范圍(wei)(wei)之內。屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)和(he)抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)之間(jian)范圍(wei)(wei)越大，塑性(xing)變形的(de)范圍(wei)(wei)也就越大，參(can)見圖4-6。在(zai)退火狀態下，400系(xi)列不(bu)(bu)銹鋼有較(jiao)(jiao)低的(de)屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)和(he)抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)，這樣其加(jia)工范圍(wei)(wei)就比較(jiao)(jiao)狹窄(zhai)，而且400系(xi)列不(bu)(bu)銹鋼的(de)拉(la)伸(shen)變形量也不(bu)(bu)及200和(he)300系(xi)列不(bu)(bu)銹鋼。
圖4-13表示冷加(jia)(jia)工(gong)(gong)成型時，加(jia)(jia)工(gong)(gong)硬化(hua)對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼的(de)(de)(de)強度和(he)塑性的(de)(de)(de)影響。很(hen)明(ming)顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼有(you)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)塑性范圍(wei)。盡(jin)管這兩種鋼的(de)(de)(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)要比10Cr17(430)快得多，但它們的(de)(de)(de)韌性在冷加(jia)(jia)工(gong)(gong)中(zhong)仍(reng)然可以保持(chi)很(hen)高。隨(sui)著鋼中(zhong)Ni含(han)量的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，其加(jia)(jia)工(gong)(gong)硬化(hua)率下降；隨(sui)著冷加(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)(de)進行(xing)，在很(hen)大(da)程度上仍(reng)能保持(chi)較(jiao)高的(de)(de)(de)韌性。
沖壓(ya)成型時，不銹鋼(gang)坯料被壓(ya)環緊(jin)緊(jin)夾持在凹模上的方法，可使坯料形(xing)成后(hou)的工(gong)件被拉深而(er)又(you)不會流入(ru)凹模內(nei)，這無疑會使工(gong)件的壁厚減(jian)薄(bo)，由于加工(gong)硬(ying)化作(zuo)用(yong)，減(jian)薄(bo)部(bu)(bu)分(fen)的金屬強(qiang)度可以(yi)等于或超(chao)過未經加工(gong)較厚的部(bu)(bu)位。
為了將坯料形成(cheng)(cheng)為一定的形狀，工(gong)件某些部位的厚(hou)度勢必(bi)會減(jian)薄。對于(yu)成(cheng)(cheng)型加工(gong)要(yao)求(qiu)某一區域(yu)金屬的塑(su)性流動大于(yu)另一區域(yu)的工(gong)件來(lai)講，就是(shi)應用了這一技術，特別是(shi)局部成(cheng)(cheng)型。
沖壓成(cheng)型(xing)時(shi)，在成(cheng)型(xing)模頂(ding)端(duan)部位的成(cheng)型(xing)應(ying)力(li)、金屬塑性(xing)的流動和(he)變形(xing)值都(dou)是最(zui)大(da)的。如果(guo)坯(pi)料在成(cheng)型(xing)時(shi)發生破裂，那么其破裂一定發生在成(cheng)型(xing)模頂(ding)端(duan)部位的區域。
大量(liang)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼薄(bo)板均可(ke)(ke)(ke)采(cai)用沖壓方法進行成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)加工，但對成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)加工操作(zuo)的(de)要求都非常嚴格(ge)。一種(zhong)材料的(de)拉伸成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性(xing)能，可(ke)(ke)(ke)在(zai)材料生產的(de)實際使(shi)用中測(ce)得。如(ru)果要精(jing)確(que)地確(que)定(ding)鋼種(zhong)的(de)成(cheng)(cheng)分(fen)與工藝對沖壓成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性(xing)的(de)影響，則有必要取得比“可(ke)(ke)(ke)－否(fou)”試(shi)驗更為(wei)精(jing)確(que)的(de)結(jie)果。
在沖壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型時，除材料因素外還(huan)有(you)許多變化因素，那些處(chu)于成(cheng)(cheng)(cheng)型性邊緣的(de)(de)鋼種，都(dou)會因這些變化因素決定(ding)它們能否(fou)順利成(cheng)(cheng)(cheng)型。這些變化的(de)(de)因素有(you)：壓(ya)環的(de)(de)壓(ya)力、成(cheng)(cheng)(cheng)型速度、潤滑劑、壓(ya)模清潔程度以及模具磨損情況等。對不銹(xiu)鋼沖壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型性評價的(de)(de)試驗應盡可能簡單，而(er)且要(yao)求其再（重）現性要(yao)好。
沖壓成型和拉(la)伸成型特點的(de)比較如圖(tu)4-14所示。
2. 沖壓成型實例
［實例4-1]如圖4-15所示(shi)，為12Cr17Ni7(301)不(bu)銹鋼制成的(de)汽車輪罩示(shi)意圖，其中心部位就是有目的(de)地采用(yong)了拉伸法使其減(jian)薄并(bing)產生(sheng)加工硬化作(zuo)用(yong)的(de)實例。
［實例(li)4-2]使工件承受(shou)成型(xing)所能(neng)允許的最大壓力，并通過(guo)加(jia)工硬(ying)化提(ti)高其強度的例(li)子，如圖(tu)4-16所示。
圖(tu)4-16是小型(xing)飛機引擎消音器端蓋(gai)的示意圖(tu)。該端蓋(gai)所用的材料是06Cr18Ni11Ti(321),在成型(xing)過程中，施加接近成型(xing)性極限所規定的最(zui)大壓(ya)力，使其加工硬化(hua)，以提高其剛度(du)并獲得必(bi)要的抗疲勞強(qiang)度(du)。
該(gai)端蓋是在一臺60t向(xiang)后開(kai)口的傾斜式(shi)機械沖床上經兩道工序制成的。沖床的沖程為(wei)127mm,該(gai)模具(ju)是淬火硬度為(wei)洛氏59~62的工具(ju)鋼沖模。
第一(yi)道工(gong)(gong)序(xu)如圖4-16(b)所示，為(wei)一(yi)組合型(xing)沖壓模。其作用(yong)是(shi)將坯料先沖壓成型(xing)為(wei)帶槽(cao)的(de)圓(yuan)盤形(xing)狀(zhuang)，使其內徑(jing)和外(wai)(wai)形(xing)符合工(gong)(gong)件(jian)要(yao)求。工(gong)(gong)件(jian)的(de)外(wai)(wai)緣(yuan)是(shi)用(yong)彈性夾具(ju)壓緊，工(gong)(gong)件(jian)內表面用(yong)一(yi)與沖壓中(zhong)心對中(zhong)的(de)橡膠墊支撐(cheng)。成型(xing)是(shi)按(an)照(zhao)設計(ji)的(de)順序(xu)進行(xing)的(de)，即首(shou)先成型(xing)帶槽(cao)的(de)圓(yuan)盤形(xing)狀(zhuang)，然后(hou)再(zai)對內外(wai)(wai)徑(jing)進行(xing)加工(gong)(gong)，這樣(yang)就(jiu)可以使所得的(de)凸緣(yuan)尺寸非常精確。
第二道工(gong)序如圖4-16(b)所示(shi)，主要是(shi)加工(gong)工(gong)件的(de)(de)內(nei)緣（拉伸）和(he)外緣（壓(ya)縮）。在該操作過(guo)程中，消音器(qi)端蓋所承受的(de)(de)壓(ya)力(li)是(shi)經彈(dan)性壓(ya)力(li)墊(dian)傳遞的(de)(de)。
生產這種零件所用的原料是退火后的06Cr18Ni11Ti(321不(bu)銹(xiu)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(li)4-3] 不(bu)銹鋼具有較高的(de)延伸(shen)率，所(suo)以在壓(ya)縮時(shi)，極易產(chan)生皺折(zhe)。這樣，如何選(xuan)擇金屬(shu)在成(cheng)型(xing)(xing)時(shi)的(de)流(liu)動方向，就(jiu)成(cheng)為保證高質量(liang)要求工件成(cheng)型(xing)(xing)的(de)關(guan)鍵所(suo)在，理(li)論和(he)實踐告訴我們(men)，其成(cheng)型(xing)(xing)方式(shi)應選(xuan)用拉伸(shen)成(cheng)型(xing)(xing)，而不(bu)能選(xuan)用壓(ya)縮成(cheng)型(xing)(xing)。
圖(tu)4-17所示的(de)就是利用壓(ya)板定位和模具上刻槽，這(zhe)兩項(xiang)措施來(lai)控制(zhi)金屬流(liu)動(dong)的(de)實際例子。
圖4-17所示的工件是用經退火的12Cr18Ni9(302不銹(xiu)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(yu)成(cheng)型(xing)過程所(suo)(suo)形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)角必須(xu)緊(jin)靠壓板，這(zhe)樣(yang)沖(chong)模就(jiu)不能(neng)將料(liao)(liao)固定成(cheng)水(shui)平狀。在成(cheng)型(xing)過程中毛(mao)坯(pi)(pi)(pi)(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)、下(xia)邊緣(yuan)均被壓板夾(jia)緊(jin)夾(jia)緊(jin)力為(wei)36噸。由于(yu)上(shang)壓板的(de)(de)(de)(de)(de)(de)長度(du)是下(xia)壓板的(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩倍，寬度(du)為(wei)下(xia)壓板的(de)(de)(de)(de)(de)(de)2/3,這(zhe)樣(yang)夾(jia)緊(jin)力是在大面積上(shang)分(fen)布的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。所(suo)(suo)以(yi)大部(bu)分(fen)金屬(shu)將會從(cong)寬端流向窄(zhai)端，這(zhe)樣(yang)被加工(gong)金屬(shu)就(jiu)會產(chan)生皺紋(wen)。如果在上(shang)壓板上(shang)附加刻槽(cao)，為(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是提(ti)高該(gai)端的(de)(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)緊(jin)力，可使毛(mao)坯(pi)(pi)(pi)(pi)窄(zhai)端的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大部(bu)分(fen)金屬(shu)產(chan)生流動(dong)(dong)。為(wei)了(le)促進毛(mao)坯(pi)(pi)(pi)(pi)窄(zhai)端金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流動(dong)(dong)，并(bing)在坯(pi)(pi)(pi)(pi)料(liao)(liao)下(xia)部(bu)涂以(yi)脂肪酸(suan)非顏料(liao)(liao)型(xing)繪畫混(hun)合劑，因(yin)下(xia)沖(chong)模半徑比較小，產(chan)生撕裂而造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)損耗僅為(wei)3%.
