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不銹鋼)、022Cr19Ni10(304L不銹(xiu)鋼(gang))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(xiu)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，由于奧氏(shi)體不銹鋼(gang)具有(you)較高(gao)(gao)的(de)退火后強(qiang)度和(he)加工硬化(hua)性能，所以和(he)鐵素體不銹鋼(gang)相比，需(xu)要(yao)(yao)更大的(de)加成型應(ying)力。而(er)且，由于加工硬化(hua)的(de)原因，不僅(jin)僅(jin)需(xu)要(yao)(yao)較高(gao)(gao)的(de)形變應(ying)力，而(er)且需(xu)要(yao)(yao)提(ti)高(gao)(gao)金屬開(kai)始(shi)(shi)變形時的(de)起始(shi)(shi)應(ying)力。
由于奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)有(you)很(hen)高的(de)(de)塑(su)(su)性，所(suo)以這些鋼(gang)的(de)(de)形變(bian)(bian)能(neng)力比鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)強(qiang)，在(zai)冷(leng)加(jia)(jia)成(cheng)型工作中(zhong)允許(xu)承受很(hen)大的(de)(de)變(bian)(bian)形量。在(zai)奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)，加(jia)(jia)工硬化越快的(de)(de)鋼(gang)種，如(ru)12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在(zai)同樣的(de)(de)作業中(zhong)能(neng)承受最大的(de)(de)形變(bian)(bian)。奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)冷(leng)加(jia)(jia)工成(cheng)型的(de)(de)成(cheng)型性能(neng)是(shi)指沒有(you)預先(xian)退火情況下的(de)(de)冷(leng)變(bian)(bian)形。但是(shi)，在(zai)連續加(jia)(jia)工過程中(zhong)，也(ye)許(xu)需要進行中(zhong)間退火，使其(qi)恢復到(dao)原有(you)的(de)(de)塑(su)(su)性。
奧氏體不銹(xiu)鋼優良的成型性能，尤(you)其在(zai)需持久極(ji)大的拉伸(shen)變形的脹形和彎曲(qu)作(zuo)業(ye)中，以及需要高塑(su)性的劇烈的深沖作(zuo)業(ye)中，表現尤(you)為(wei)明顯。
通常(chang)，當Ni含量較低時，如(ru)12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)成型(xing)加(jia)工會變得(de)非(fei)常(chang)困難。在穩定化鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)成型(xing)特性中，穩定化元素的(de)存在，如(ru)Ti、Nb和Ta以及高(gao)含C量，起(qi)著(zhu)不利(li)的(de)作用。這是由(you)于微觀結構中形成像(xiang)Ti的(de)碳化物(wu)和氮(dan)化物(wu)的(de)第二相(xiang)粒子(zi)的(de)原因。所以在06Cr18Ni11Ti(321)和06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)成型(xing)，沒(mei)有(you)在06Cr19Ni10(304)和 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)成型(xing)得(de)順利(li)。像(xiang)Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)(zhong)易(yi)切削(xue)加(jia)工鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)，塑性性能比較差，不能用于成型(xing)加(jia)工。
圖4-12是(shi)在(zai)壓力成型時出現的減薄破(po)裂照片。
1. 沖壓成型
沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)包(bao)括拉(la)伸和(he)沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)，拉(la)伸會減小工(gong)件的(de)(de)(de)(de)(de)橫截面，而沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)卻不(bu)(bu)能(neng)。換言之，沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)允(yun)許材料在(zai)足(zu)夠張力變形，這張力是由(you)壓(ya)緊壓(ya)環面產生的(de)(de)(de)(de)(de)，為的(de)(de)(de)(de)(de)是防止折(zhe)皺產生。在(zai)沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)成型的(de)(de)(de)(de)(de)第(di)一(yi)階段(duan)，材料經過90°拉(la)彎(wan)，并會引起不(bu)(bu)同(tong)程(cheng)度的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)硬化（這要(yao)取決于沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)環的(de)(de)(de)(de)(de)圓角和(he)鋼(gang)(gang)加(jia)(jia)工(gong)硬化的(de)(de)(de)(de)(de)速度。較(jiao)(jiao)小圓角將引起較(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)硬化）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)耐急彎(wan)性能(neng)變形比普通鉻鋼(gang)(gang)要(yao)好，特別(bie)是在(zai)帶鋼(gang)(gang)彎(wan)曲(qu)后(hou)再(zai)拉(la)伸時更是這樣。彎(wan)曲(qu)半徑的(de)(de)(de)(de)(de)變化，通常能(neng)夠是厚度的(de)(de)(de)(de)(de)7倍，因此斷裂就成為一(yi)個問題。
沖(chong)壓(ya)成型(xing)所(suo)選用的鋼種決定了沖(chong)壓(ya)成型(xing)的深度和獲得所(suo)要(yao)求形狀(zhuang)的方法。如果要(yao)是進行多次(ci)成型(xing)，加工者就需要(yao)知道(dao)毛坯在(zai)每一次(ci)成型(xing)操作中沖(chong)壓(ya)的深度，以及(ji)在(zai)沖(chong)壓(ya)成型(xing)之間是否需要(yao)退火(huo)。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于制(zhi)作1~2次沖壓(ya)拉伸成型(xing)的(de)(de)工件（材料變形主要通(tong)(tong)過(guo)(guo)拉伸，只發生(sheng)少(shao)量滑移）。其主要優點(dian)是一(yi)般情況(kuang)下能夠使用(yong)較小的(de)(de)毛坯直徑。為了(le)限制(zhi)材料滑移，通(tong)(tong)過(guo)(guo)改變壓(ya)緊(jin)裝置(zhi)壓(ya)力(li)，就能夠完全控制(zhi)起皺觀象。
用下面簡單的公式就能夠計算出所選用鋼(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。
如果(guo)收縮(suo)量不到25%,工件一(yi)般選(xuan)用10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼(gang)(gang)。如果(guo)壓縮(suo)在50%以(yi)下，可選(xuan)用12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼(gang)(gang)，但對收縮(suo)量較大的工件，則選(xuan)用06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼(gang)(gang)。
圖4-11是典(dian)型的間隙圓角(jiao)半徑(jing)要求示意(yi)圖。為了計算坯料(liao)尺寸。
在(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)冷沖壓成型時(shi)，為了實現成型就必須使(shi)用超過其(qi)屈服(fu)強度，但(dan)又要低于其(qi)抗拉(la)(la)強度的(de)(de)(de)成型力。這(zhe)(zhe)就是說，這(zhe)(zhe)個力的(de)(de)(de)范圍(wei)就處于屈服(fu)強度和(he)抗拉(la)(la)強度之間的(de)(de)(de)較(jiao)大(da)范圍(wei)之內。屈服(fu)強度和(he)抗拉(la)(la)強度之間范圍(wei)越大(da)，塑性(xing)變形(xing)的(de)(de)(de)范圍(wei)也就越大(da)，參見圖4-6。在(zai)(zai)退(tui)火狀(zhuang)態下，400系列(lie)(lie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)有較(jiao)低的(de)(de)(de)屈服(fu)強度和(he)抗拉(la)(la)強度，這(zhe)(zhe)樣其(qi)加工(gong)范圍(wei)就比較(jiao)狹窄，而(er)且(qie)400系列(lie)(lie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)拉(la)(la)伸變形(xing)量也不(bu)(bu)及200和(he)300系列(lie)(lie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
圖(tu)4-13表示冷加(jia)工(gong)(gong)成型時，加(jia)工(gong)(gong)硬化對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)強(qiang)度和塑(su)(su)性(xing)的(de)影響。很明(ming)顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼(gang)有較(jiao)大的(de)塑(su)(su)性(xing)范(fan)圍。盡(jin)管這(zhe)兩種鋼(gang)的(de)強(qiang)度增加(jia)要比10Cr17(430)快得多，但它們的(de)韌性(xing)在冷加(jia)工(gong)(gong)中仍(reng)(reng)然(ran)可以保持很高。隨(sui)著鋼(gang)中Ni含量的(de)增加(jia)，其加(jia)工(gong)(gong)硬化率下降；隨(sui)著冷加(jia)工(gong)(gong)的(de)進(jin)行，在很大程度上(shang)仍(reng)(reng)能保持較(jiao)高的(de)韌性(xing)。
沖壓(ya)成型(xing)時，不(bu)銹鋼坯(pi)料被壓(ya)環緊緊夾持在凹模上(shang)的(de)方(fang)法，可(ke)使坯(pi)料形成后的(de)工件被拉深(shen)而又不(bu)會(hui)流入凹模內(nei)，這(zhe)無疑會(hui)使工件的(de)壁厚減薄(bo)，由于加(jia)(jia)工硬(ying)化作用，減薄(bo)部(bu)分的(de)金屬強度可(ke)以(yi)等于或(huo)超過(guo)未經加(jia)(jia)工較厚的(de)部(bu)位。
為了將坯料形成為一(yi)定的(de)形狀，工件某些部位的(de)厚度勢必(bi)會減薄。對于(yu)成型加工要求(qiu)某一(yi)區域(yu)金(jin)屬的(de)塑性流動大于(yu)另一(yi)區域(yu)的(de)工件來講，就是(shi)應用了這一(yi)技術，特別是(shi)局部成型。
沖壓(ya)成(cheng)(cheng)型時(shi)，在成(cheng)(cheng)型模頂(ding)端部(bu)位(wei)的(de)(de)成(cheng)(cheng)型應力(li)、金屬塑性的(de)(de)流動和變形值都(dou)是最大的(de)(de)。如果坯料在成(cheng)(cheng)型時(shi)發(fa)(fa)生破裂，那么(me)其破裂一定發(fa)(fa)生在成(cheng)(cheng)型模頂(ding)端部(bu)位(wei)的(de)(de)區(qu)域(yu)。
大量的(de)(de)不(bu)銹鋼薄板均可(ke)采(cai)用沖壓(ya)(ya)方法進行成(cheng)型加(jia)工，但對成(cheng)型加(jia)工操作的(de)(de)要求都(dou)非常(chang)嚴格。一種材料(liao)的(de)(de)拉伸成(cheng)型性能，可(ke)在材料(liao)生(sheng)產(chan)的(de)(de)實際使用中測(ce)得。如果要精(jing)(jing)確(que)地確(que)定鋼種的(de)(de)成(cheng)分(fen)與工藝(yi)對沖壓(ya)(ya)成(cheng)型性的(de)(de)影響，則(ze)有必要取(qu)得比“可(ke)－否”試驗更(geng)為精(jing)(jing)確(que)的(de)(de)結果。
在沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)時，除材料因(yin)素外(wai)還有許多變(bian)化(hua)因(yin)素，那些(xie)處于(yu)成(cheng)型(xing)性邊緣(yuan)的鋼(gang)(gang)種，都會(hui)因(yin)這(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)因(yin)素決定它們能否順利成(cheng)型(xing)。這(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)的因(yin)素有：壓(ya)環的壓(ya)力、成(cheng)型(xing)速度(du)、潤滑劑(ji)、壓(ya)模(mo)清潔程度(du)以及模(mo)具磨損情況等。對不銹鋼(gang)(gang)沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)性評價的試驗應盡可(ke)能簡單，而且要(yao)求(qiu)其再(zai)（重）現(xian)性要(yao)好(hao)。
沖壓成型(xing)和拉伸成型(xing)特(te)點的比較如圖(tu)4-14所(suo)示。
2. 沖壓成(cheng)型實(shi)例
［實例4-1]如圖(tu)4-15所示(shi)，為12Cr17Ni7(301)不銹(xiu)鋼制成的汽車輪罩示(shi)意圖(tu)，其中(zhong)心部(bu)位(wei)就(jiu)是有(you)目(mu)的地(di)采用了拉伸法使其減薄并(bing)產生(sheng)加工(gong)硬(ying)化作(zuo)用的實例。
［實例4-2]使工件承受成型所能(neng)允許的最(zui)大(da)壓(ya)力，并通(tong)過加工硬化提高其強(qiang)度(du)的例子，如圖(tu)4-16所示。
圖(tu)4-16是(shi)(shi)小(xiao)型飛機引擎消音(yin)器端蓋的(de)示意圖(tu)。該端蓋所用的(de)材料是(shi)(shi)06Cr18Ni11Ti(321),在成型過程中，施加接近成型性(xing)極限所規定的(de)最(zui)大壓(ya)力，使其加工硬(ying)化，以提高其剛度(du)并獲得必要的(de)抗疲(pi)勞強度(du)。
該(gai)端(duan)蓋(gai)是(shi)在一臺60t向后開(kai)口的(de)傾斜式機械沖(chong)床上經兩道工(gong)序制成的(de)。沖(chong)床的(de)沖(chong)程為127mm,該(gai)模(mo)具是(shi)淬火硬(ying)度為洛氏59~62的(de)工(gong)具鋼(gang)沖(chong)模(mo)。
第一(yi)道工序如圖4-16(b)所示(shi)，為一(yi)組合型(xing)(xing)沖壓(ya)(ya)模。其(qi)作用(yong)是將坯料先沖壓(ya)(ya)成型(xing)(xing)為帶槽的(de)圓盤形(xing)狀，使其(qi)內(nei)徑和(he)外(wai)形(xing)符合工件要求。工件的(de)外(wai)緣(yuan)是用(yong)彈性夾具(ju)壓(ya)(ya)緊，工件內(nei)表面用(yong)一(yi)與沖壓(ya)(ya)中心對(dui)中的(de)橡膠墊支撐。成型(xing)(xing)是按照設計的(de)順序進(jin)(jin)行(xing)的(de)，即首先成型(xing)(xing)帶槽的(de)圓盤形(xing)狀，然后再(zai)對(dui)內(nei)外(wai)徑進(jin)(jin)行(xing)加工，這樣就可(ke)以使所得(de)的(de)凸緣(yuan)尺寸(cun)非常精確。
第二(er)道工序如圖(tu)4-16(b)所(suo)示，主要(yao)是加工工件的(de)內(nei)緣（拉伸）和(he)外緣（壓縮）。在該操(cao)作過程中，消音器(qi)端蓋所(suo)承(cheng)受的(de)壓力(li)是經(jing)彈性(xing)壓力(li)墊傳遞的(de)。
生產這種零件所用的原料是退火后的06Cr18Ni11Ti(321不銹(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4-3] 不銹鋼具(ju)有較高的(de)延伸率，所(suo)以在壓縮(suo)時(shi)，極易產生皺折。這樣，如何(he)選擇金屬在成(cheng)(cheng)型時(shi)的(de)流動(dong)方向，就成(cheng)(cheng)為保證高質量(liang)要(yao)求工件(jian)成(cheng)(cheng)型的(de)關(guan)鍵所(suo)在，理論和實踐告訴我(wo)們，其成(cheng)(cheng)型方式(shi)應選用拉伸成(cheng)(cheng)型，而(er)不能選用壓縮(suo)成(cheng)(cheng)型。
圖4-17所示的就(jiu)是利用(yong)壓(ya)板定位(wei)和(he)模具上刻槽，這兩(liang)項(xiang)措施(shi)來(lai)控制金屬流動(dong)的實際(ji)例(li)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(you)(you)于(yu)成型過(guo)程(cheng)所(suo)(suo)形成的(de)(de)(de)(de)(de)角必須緊(jin)靠壓板，這(zhe)樣沖模就不能將料(liao)固(gu)定成水(shui)平狀。在(zai)成型過(guo)程(cheng)中毛(mao)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)上、下(xia)邊緣均(jun)被壓板夾(jia)緊(jin)夾(jia)緊(jin)力為36噸。由(you)(you)于(yu)上壓板的(de)(de)(de)(de)(de)長度是下(xia)壓板的(de)(de)(de)(de)(de)兩倍，寬度為下(xia)壓板的(de)(de)(de)(de)(de)2/3,這(zhe)樣夾(jia)緊(jin)力是在(zai)大面(mian)積上分(fen)(fen)布(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)。所(suo)(suo)以大部分(fen)(fen)金(jin)(jin)屬(shu)將會從寬端(duan)流(liu)向窄(zhai)端(duan)，這(zhe)樣被加(jia)工金(jin)(jin)屬(shu)就會產(chan)生皺紋。如果(guo)在(zai)上壓板上附加(jia)刻槽，為的(de)(de)(de)(de)(de)是提高該端(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)緊(jin)力，可使毛(mao)坯(pi)窄(zhai)端(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)大部分(fen)(fen)金(jin)(jin)屬(shu)產(chan)生流(liu)動(dong)。為了(le)促進(jin)毛(mao)坯(pi)窄(zhai)端(duan)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)動(dong)，并在(zai)坯(pi)料(liao)下(xia)部涂以脂(zhi)肪酸非顏料(liao)型繪畫混合(he)劑，因下(xia)沖模半徑(jing)比較小，產(chan)生撕裂而造成的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)損耗(hao)僅為3%.
