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(shi)，由(you)于奧氏體不銹鋼具有較高(gao)的退(tui)火后(hou)強度和(he)加(jia)工硬化(hua)性(xing)能(neng)，所以(yi)和(he)鐵素體不銹鋼相比，需要(yao)更大的加(jia)成型應力。而且(qie)，由(you)于加(jia)工硬化(hua)的原因，不僅僅需要(yao)較高(gao)的形變應力，而且(qie)需要(yao)提高(gao)金屬(shu)開始變形時(shi)的起始應力。
由(you)于奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)有很高的(de)塑(su)性(xing)，所以這些鋼(gang)(gang)的(de)形變能(neng)(neng)力比鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)強，在(zai)冷(leng)加(jia)成型工(gong)(gong)作中允許承受很大(da)的(de)變形量。在(zai)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中，加(jia)工(gong)(gong)硬化越快的(de)鋼(gang)(gang)種，如12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在(zai)同樣的(de)作業(ye)中能(neng)(neng)承受最大(da)的(de)形變。奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)冷(leng)加(jia)工(gong)(gong)成型的(de)成型性(xing)能(neng)(neng)是指沒(mei)有預先(xian)退(tui)火(huo)情況下的(de)冷(leng)變形。但(dan)是，在(zai)連續(xu)加(jia)工(gong)(gong)過程中，也許需要進(jin)行中間退(tui)火(huo)，使其恢復到原有的(de)塑(su)性(xing)。
奧氏體不銹鋼優良的成型性能，尤(you)其在(zai)需持久極大的拉(la)伸(shen)變形(xing)的脹形(xing)和彎曲作業中(zhong)，以及需要高(gao)塑性的劇(ju)烈的深(shen)沖作業中(zhong)，表(biao)現尤(you)為(wei)明顯。
通常(chang)，當Ni含(han)量(liang)較低時，如12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)加(jia)工(gong)會(hui)變得(de)非常(chang)困難。在(zai)穩(wen)定(ding)化鋼(gang)種(zhong)(zhong)的成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)特(te)性中，穩(wen)定(ding)化元素的存(cun)在(zai)，如Ti、Nb和Ta以(yi)(yi)及(ji)高含(han)C量(liang)，起(qi)著不(bu)利的作用。這是由于微觀結構中形成(cheng)(cheng)(cheng)像Ti的碳(tan)化物(wu)和氮化物(wu)的第二(er)相(xiang)粒子的原因。所(suo)以(yi)(yi)在(zai)06Cr18Ni11Ti(321)和06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)種(zhong)(zhong)的成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)，沒(mei)有在(zai)06Cr19Ni10(304)和 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)種(zhong)(zhong)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)得(de)順(shun)利。像Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)(zhong)易切削加(jia)工(gong)鋼(gang)種(zhong)(zhong)，塑性性能(neng)比較差(cha)，不(bu)能(neng)用于成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)加(jia)工(gong)。
圖4-12是(shi)在壓力成型時出(chu)現的減薄破裂照片。
1. 沖壓成(cheng)型
沖壓(ya)包(bao)括拉伸和沖壓(ya)，拉伸會(hui)減小工(gong)件的(de)(de)橫(heng)截(jie)面，而沖壓(ya)卻不能。換言之(zhi)，沖壓(ya)允許材料在(zai)足夠(gou)張力變形(xing)，這(zhe)張力是(shi)由(you)壓(ya)緊壓(ya)環面產生的(de)(de)，為的(de)(de)是(shi)防止(zhi)折皺產生。在(zai)沖壓(ya)成(cheng)型的(de)(de)第一(yi)(yi)階段，材料經(jing)過90°拉彎(wan)，并會(hui)引(yin)起(qi)(qi)不同(tong)程度的(de)(de)加工(gong)硬化(hua)(hua)（這(zhe)要(yao)取決于沖壓(ya)環的(de)(de)圓(yuan)角和鋼(gang)(gang)加工(gong)硬化(hua)(hua)的(de)(de)速度。較小圓(yuan)角將引(yin)起(qi)(qi)較大的(de)(de)加工(gong)硬化(hua)(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)奧氏體不銹鋼(gang)(gang)耐急彎(wan)性能變形(xing)比普通鉻鋼(gang)(gang)要(yao)好，特別是(shi)在(zai)帶鋼(gang)(gang)彎(wan)曲后再拉伸時更(geng)是(shi)這(zhe)樣。彎(wan)曲半徑的(de)(de)變化(hua)(hua)，通常能夠(gou)是(shi)厚度的(de)(de)7倍，因此斷裂就成(cheng)為一(yi)(yi)個問題。
沖壓(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)所(suo)選用的鋼種決(jue)定了沖壓(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)的深(shen)度和獲得所(suo)要求(qiu)形狀的方法。如果要是(shi)進行多次(ci)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)，加工者就需(xu)要知道毛坯在每(mei)一次(ci)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)操作中沖壓(ya)的深(shen)度，以及(ji)在沖壓(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)之間(jian)是(shi)否需(xu)要退火(huo)。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于制作1~2次沖壓拉(la)伸(shen)(shen)成型(xing)的(de)工(gong)件（材(cai)料變形主(zhu)(zhu)要通(tong)過拉(la)伸(shen)(shen)，只發(fa)生(sheng)少量滑(hua)移）。其主(zhu)(zhu)要優點是一般情(qing)況下能夠(gou)使用較小的(de)毛(mao)坯直徑。為了限制材(cai)料滑(hua)移，通(tong)過改變壓緊(jin)裝(zhuang)置壓力，就能夠(gou)完全控制起皺(zhou)觀(guan)象(xiang)。
用(yong)下面(mian)簡單的公式(shi)就能夠計算出所選用(yong)鋼種的毛坯的直徑(jing)。
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(dao)25%,工(gong)件一般選用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼(gang)(gang)。如果(guo)壓縮(suo)在50%以下，可(ke)選用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼(gang)(gang)，但對收縮(suo)量較大的工(gong)件，則選用(yong)06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼(gang)(gang)。
圖4-11是典(dian)型(xing)的(de)間隙(xi)圓角(jiao)半徑(jing)要求示(shi)意(yi)圖。為了計算坯料尺寸(cun)。
在(zai)不銹鋼(gang)冷沖(chong)壓成型(xing)時(shi)，為(wei)了實現成型(xing)就(jiu)必須使用超過其(qi)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)(du)，但(dan)又要低(di)于(yu)其(qi)抗(kang)(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)成型(xing)力。這(zhe)就(jiu)是說，這(zhe)個力的(de)范圍(wei)就(jiu)處(chu)于(yu)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)(du)和抗(kang)(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)(du)之間(jian)的(de)較大(da)范圍(wei)之內(nei)。屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)(du)和抗(kang)(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)(du)之間(jian)范圍(wei)越(yue)大(da)，塑性變(bian)(bian)形的(de)范圍(wei)也就(jiu)越(yue)大(da)，參見圖4-6。在(zai)退火狀態下，400系(xi)列不銹鋼(gang)有較低(di)的(de)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)(du)和抗(kang)(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)(du)，這(zhe)樣其(qi)加工(gong)范圍(wei)就(jiu)比(bi)較狹窄，而且400系(xi)列不銹鋼(gang)的(de)拉(la)伸變(bian)(bian)形量也不及200和300系(xi)列不銹鋼(gang)。
圖(tu)4-13表示(shi)冷加(jia)(jia)(jia)工(gong)成型時，加(jia)(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼的(de)(de)(de)強度和塑性(xing)(xing)的(de)(de)(de)影(ying)響。很(hen)明(ming)顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼有較大的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)范圍。盡(jin)管(guan)這兩種鋼的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)(jia)要比10Cr17(430)快得多，但它們的(de)(de)(de)韌性(xing)(xing)在冷加(jia)(jia)(jia)工(gong)中(zhong)仍然可以(yi)保持很(hen)高。隨著(zhu)鋼中(zhong)Ni含量的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)(jia)，其加(jia)(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)率下(xia)降(jiang)；隨著(zhu)冷加(jia)(jia)(jia)工(gong)的(de)(de)(de)進(jin)行，在很(hen)大程度上仍能(neng)保持較高的(de)(de)(de)韌性(xing)(xing)。
沖壓成(cheng)型時，不銹鋼坯料被壓環緊(jin)緊(jin)夾持在凹模上的方法，可使(shi)坯料形(xing)成(cheng)后的工件被拉深而又不會(hui)流入凹模內，這無(wu)疑(yi)會(hui)使(shi)工件的壁厚(hou)減薄(bo)(bo)，由于(yu)加工硬化作用(yong)，減薄(bo)(bo)部分的金(jin)屬強(qiang)度可以等于(yu)或(huo)超過未經加工較厚(hou)的部位。
為(wei)了將坯料(liao)形(xing)成為(wei)一定(ding)的形(xing)狀，工(gong)(gong)件(jian)某些部位的厚度(du)勢必(bi)會減薄。對于成型加工(gong)(gong)要求某一區(qu)域(yu)金屬的塑性(xing)流動大于另一區(qu)域(yu)的工(gong)(gong)件(jian)來講，就是應用了這一技(ji)術，特(te)別是局部成型。
沖壓成(cheng)型(xing)時，在(zai)(zai)成(cheng)型(xing)模(mo)頂端(duan)部位的(de)成(cheng)型(xing)應力、金屬塑性的(de)流(liu)動和(he)變形值都(dou)是最大的(de)。如果坯料在(zai)(zai)成(cheng)型(xing)時發生破(po)(po)裂(lie)，那么其破(po)(po)裂(lie)一定發生在(zai)(zai)成(cheng)型(xing)模(mo)頂端(duan)部位的(de)區域。
大量的(de)不銹鋼薄板均可(ke)采(cai)用沖壓(ya)方法(fa)進行成型(xing)加(jia)工，但對成型(xing)加(jia)工操作的(de)要(yao)求都非常嚴(yan)格(ge)。一種(zhong)材料的(de)拉伸成型(xing)性能，可(ke)在材料生產的(de)實際使(shi)用中測(ce)得。如果要(yao)精確(que)(que)地確(que)(que)定(ding)鋼種(zhong)的(de)成分與工藝對沖壓(ya)成型(xing)性的(de)影響，則有必要(yao)取得比(bi)“可(ke)－否(fou)”試驗更為精確(que)(que)的(de)結(jie)果。
在沖壓(ya)(ya)成(cheng)型(xing)時，除材料(liao)因素(su)(su)外還有(you)許(xu)多(duo)變(bian)化(hua)因素(su)(su)，那些(xie)處于成(cheng)型(xing)性(xing)邊緣的鋼(gang)種(zhong)，都(dou)會因這(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)因素(su)(su)決定它(ta)們能否順利成(cheng)型(xing)。這(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)的因素(su)(su)有(you)：壓(ya)(ya)環(huan)的壓(ya)(ya)力、成(cheng)型(xing)速(su)度(du)、潤滑(hua)劑、壓(ya)(ya)模清潔程(cheng)度(du)以及(ji)模具(ju)磨損(sun)情(qing)況等。對不(bu)銹鋼(gang)沖壓(ya)(ya)成(cheng)型(xing)性(xing)評價(jia)的試驗(yan)應盡可能簡單，而且要求其(qi)再（重）現性(xing)要好。
沖壓成型(xing)(xing)和(he)拉伸成型(xing)(xing)特(te)點(dian)的比較如圖4-14所示(shi)。
2. 沖壓(ya)成型實例
［實例4-1]如圖(tu)4-15所示，為12Cr17Ni7(301)不銹鋼制成(cheng)的(de)汽(qi)車輪(lun)罩示意圖(tu)，其(qi)中心部位就(jiu)是有目的(de)地(di)采用了(le)拉伸法使其(qi)減薄(bo)并產生加工硬化作用的(de)實例。
［實例(li)4-2]使(shi)工件承受成型所(suo)能允許的最大壓力，并(bing)通過(guo)加工硬化提高其強度的例(li)子，如圖4-16所(suo)示。
圖(tu)4-16是小(xiao)型(xing)飛(fei)機引擎消音器(qi)端蓋的(de)(de)示意圖(tu)。該端蓋所用的(de)(de)材料是06Cr18Ni11Ti(321),在成型(xing)過程(cheng)中，施加(jia)接近成型(xing)性極(ji)限所規定(ding)的(de)(de)最大壓力(li)，使其加(jia)工(gong)硬化，以提高其剛度并(bing)獲得必要的(de)(de)抗(kang)疲勞強度。
該端蓋是在一(yi)臺60t向后開(kai)口的(de)(de)(de)傾斜(xie)式機械沖床上經兩道工序制成的(de)(de)(de)。沖床的(de)(de)(de)沖程為127mm,該模具是淬火硬度為洛氏59~62的(de)(de)(de)工具鋼沖模。
第一(yi)道(dao)工序(xu)如圖(tu)4-16(b)所示，為一(yi)組(zu)合型(xing)沖(chong)壓(ya)(ya)模。其(qi)(qi)作用(yong)是(shi)將坯料先(xian)沖(chong)壓(ya)(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)為帶槽的(de)圓(yuan)盤(pan)形(xing)(xing)狀(zhuang)，使(shi)其(qi)(qi)內(nei)徑和外形(xing)(xing)符合工件(jian)要求。工件(jian)的(de)外緣(yuan)是(shi)用(yong)彈性(xing)夾具壓(ya)(ya)緊，工件(jian)內(nei)表面用(yong)一(yi)與沖(chong)壓(ya)(ya)中心(xin)對中的(de)橡膠墊支撐。成(cheng)(cheng)型(xing)是(shi)按照設計的(de)順序(xu)進(jin)行的(de)，即(ji)首先(xian)成(cheng)(cheng)型(xing)帶槽的(de)圓(yuan)盤(pan)形(xing)(xing)狀(zhuang)，然后再對內(nei)外徑進(jin)行加工，這(zhe)樣就可(ke)以使(shi)所得(de)的(de)凸緣(yuan)尺寸非常精(jing)確。
第二道(dao)工(gong)序如(ru)圖(tu)4-16(b)所(suo)示，主要是加工(gong)工(gong)件的(de)內(nei)緣(yuan)（拉(la)伸）和(he)外緣(yuan)（壓縮(suo)）。在該操作過程中，消(xiao)音(yin)器端蓋所(suo)承受的(de)壓力是經彈性壓力墊傳(chuan)遞的(de)。
生產這種零件所用的原料是退火后的06Cr18Ni11Ti(321不銹鋼(gang))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(shi)例4-3] 不(bu)銹鋼具(ju)有較高的延伸率，所以在(zai)壓縮時(shi)，極易產生皺折(zhe)。這樣，如(ru)何(he)選(xuan)(xuan)擇金屬在(zai)成(cheng)(cheng)型時(shi)的流動方向，就成(cheng)(cheng)為(wei)保證高質量(liang)要(yao)求工件成(cheng)(cheng)型的關(guan)鍵所在(zai)，理論(lun)和實(shi)踐(jian)告訴我們，其成(cheng)(cheng)型方式應選(xuan)(xuan)用拉伸成(cheng)(cheng)型，而不(bu)能選(xuan)(xuan)用壓縮成(cheng)(cheng)型。
圖4-17所示的(de)就是利用(yong)壓板(ban)定位和模具(ju)上刻槽，這兩項措施來控制金(jin)屬(shu)流動的(de)實際例子。
圖4-17所示的工件是用經退火的12Cr18Ni9(302不銹(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。
由于成(cheng)型(xing)過程所形成(cheng)的(de)(de)角必須緊靠壓(ya)板(ban)，這(zhe)樣沖(chong)模(mo)(mo)就不(bu)能將(jiang)料固(gu)定(ding)成(cheng)水平狀。在(zai)成(cheng)型(xing)過程中毛(mao)坯(pi)(pi)的(de)(de)上(shang)、下邊緣均被壓(ya)板(ban)夾(jia)緊夾(jia)緊力(li)(li)為(wei)36噸。由于上(shang)壓(ya)板(ban)的(de)(de)長度是(shi)下壓(ya)板(ban)的(de)(de)兩倍，寬度為(wei)下壓(ya)板(ban)的(de)(de)2/3,這(zhe)樣夾(jia)緊力(li)(li)是(shi)在(zai)大(da)(da)面積上(shang)分(fen)布(bu)的(de)(de)。所以(yi)(yi)大(da)(da)部(bu)分(fen)金(jin)屬將(jiang)會從寬端流(liu)(liu)向窄(zhai)端，這(zhe)樣被加工金(jin)屬就會產(chan)(chan)生(sheng)皺(zhou)紋。如果在(zai)上(shang)壓(ya)板(ban)上(shang)附加刻槽，為(wei)的(de)(de)是(shi)提高(gao)該端的(de)(de)夾(jia)緊力(li)(li)，可使(shi)毛(mao)坯(pi)(pi)窄(zhai)端的(de)(de)大(da)(da)部(bu)分(fen)金(jin)屬產(chan)(chan)生(sheng)流(liu)(liu)動。為(wei)了促進毛(mao)坯(pi)(pi)窄(zhai)端金(jin)屬的(de)(de)流(liu)(liu)動，并在(zai)坯(pi)(pi)料下部(bu)涂以(yi)(yi)脂肪酸非顏料型(xing)繪畫混合劑，因下沖(chong)模(mo)(mo)半(ban)徑比較(jiao)小，產(chan)(chan)生(sheng)撕(si)裂而造成(cheng)的(de)(de)金(jin)屬損(sun)耗僅為(wei)3%.
