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(xiu)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(ao)氏體不(bu)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。


  在冷(leng)加(jia)(jia)工過程中,10Cr17(430)鋼(gang)的(de)(de)(de)屈服強(qiang)度快速向抗(kang)拉(la)極限強(qiang)度靠攏(long),見圖4-4。因為(wei)塑性變形(xing)(冷(leng)成型(xing))的(de)(de)(de)發生,必(bi)須(xu)超過屈服點。屈服應力(li)(li)和(he)極限抗(kang)拉(la)應力(li)(li)的(de)(de)(de)會(hui)聚和(he)接近,容易引起開裂,典(dian)型(xing)的(de)(de)(de)鐵(tie)素體不銹鋼(gang)就是(shi)這樣。隨(sui)著(zhu)冷(leng)加(jia)(jia)工程度的(de)(de)(de)提高,塑性快速下(xia)降(jiang),所以鐵(tie)素體不銹鋼(gang)成型(xing)必(bi)須(xu)使用完全退火的(de)(de)(de)板材,即使如此(ci),在成型(xing)加(jia)(jia)工過程中,有時(shi)也需(xu)要中間退火。


圖 4.jpg


  鐵素體不銹鋼在旋(xuan)壓或者輥式彎(wan)曲成型(xing)時(shi),冷加工(gong)(gong)程度的(de)不斷(duan)增加,塑性會逐漸(jian)下降,與普(pu)碳鋼相(xiang)比,更加需要中間退(tui)火。雖然如此,像(xiang)06Cr11Ti(409)和10Cr17(430)鋼還(huan)是(shi)經常被用(yong)在如落料、折彎(wan)、深沖或旋(xuan)壓等成型(xing)加工(gong)(gong)中。


  圖4-4和圖4-5表明(ming),鐵(tie)素體型(xing)(xing)(xing)不銹(xiu)(xiu)鋼10Cr17(430)的抗(kang)拉強度(du)(du)(du)與(yu)屈(qu)(qu)服強度(du)(du)(du)之(zhi)間(jian)的區域范(fan)圍(wei),隨著冷(leng)加工變形量(liang)的增加,抗(kang)拉強度(du)(du)(du)與(yu)屈(qu)(qu)服強度(du)(du)(du)之(zhi)間(jian)的區域范(fan)圍(wei)明(ming)顯(xian)變窄(zhai)。這(zhe)是(shi)鐵(tie)素體型(xing)(xing)(xing)不銹(xiu)(xiu)鋼的典型(xing)(xing)(xing)性質,它使(shi)其成型(xing)(xing)(xing)加工受到限制(與(yu)奧氏體合金相(xiang)比較(jiao))。盡管10Cr17(430)型(xing)(xing)(xing)鋼的成型(xing)(xing)(xing)性比300型(xing)(xing)(xing)鋼為差,但(dan)仍可對其進行沖切、彎曲、沖壓或旋壓等(deng)成型(xing)(xing)(xing)加工。10Cr17(430)型(xing)(xing)(xing)不銹(xiu)(xiu)鋼最重(zhong)要的用途之(zhi)一是(shi)用作(zuo)汽車裝飾件(jian)和嵌條。


圖 5.jpg


  對于(yu)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)來說,其(qi)沖壓(ya)成型(xing)性(xing)能與延(yan)伸率一般是隨著鉻含(han)量的(de)(de)增加(jia)(jia)而降低的(de)(de)。為了解決這一問(wen)題,當沖壓(ya)成型(xing)鉻含(han)量高(gao)的(de)(de)毛坯時,沖壓(ya)成型(xing)前可(ke)對其(qi)適(shi)當進行加(jia)(jia)熱(re),以提(ti)高(gao)其(qi)沖壓(ya)成型(xing)性(xing)能和延(yan)伸率。在加(jia)(jia)熱(re)的(de)(de)情況(kuang)下,金屬的(de)(de)延(yan)伸率會(hui)大大提(ti)高(gao),而且(qie)所需成型(xing)力大大下降。對那些不(bu)能冷成型(xing)加(jia)(jia)工的(de)(de)鋼(gang)種,采用加(jia)(jia)熱(re)成型(xing)的(de)(de)方法就可(ke)順利進行了。


  鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼采用121~204℃的熱成型(xing),比(bi)其冷(leng)成型(xing)性能(neng)大為改善,尤(you)其是高(gao)鉻鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼。


 鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的凸緣成型性(xing)能與(yu)n值(zhi)(加工(gong)硬化(hua)指數)有(you)(you)關(guan),深(shen)沖加工(gong)性(xing)能與(yu)r值(zhi)(塑性(xing)應變(bian)化(hua))有(you)(you)關(guan)。其中r值(zhi)由(you)不(bu)同(tong)(tong)的生產工(gong)藝下的不(bu)同(tong)(tong)的組(zu)織集(ji)合(he)來(lai)決定(ding)。采取一些(xie)措施來(lai)顯著減少固(gu)溶碳和固(gu)溶氮(dan),可(ke)大大改善r值(zhi),并使深(shen)沖性(xing)能得到大幅(fu)度的提高(gao)。鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)成型方式(shi)的適(shi)應性(xing),見表4-2。


表 2.jpg


大(da)部分鐵素體不銹鋼(gang)在加工硬化(hua)方面(mian)的行為與普通碳鋼(gang)相類似。由(you)于鐵素體不銹鋼(gang)具有較(jiao)(jiao)高的起(qi)始屈服強,它們在起(qi)始成型(xing)加工時就需要較(jiao)(jiao)大(da)的變(bian)形(xing)力。


 在(zai)深沖(chong)成(cheng)型過程中,鉻-鎳不(bu)銹鋼(奧氏體)的(de)最佳沖(chong)壓(ya)變(bian)形(xing)率為40%~60%,而純鉻鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼的(de)最佳變(bian)形(xing)率剛為20%~30%.影響變(bian)形(xing)率大小(xiao)的(de)主要(yao)因素(su)是模(mo)具(ju)圓角(jiao)半徑(jing),其(qi)次則(ze)與沖(chong)頭(tou)端部半徑(jing)大小(xiao)有關。如果模(mo)具(ju)圓角(jiao)半徑(jing)減小(xiao),則(ze)沖(chong)壓(ya)性(xing)能(neng)變(bian)壞。典型沖(chong)頭(tou)和沖(chong)模(mo)的(de)圓角(jiao)半徑(jing)一(yi)般不(bu)小(xiao)于金屬厚度的(de)5~10倍。


 馬氏體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)就是常(chang)說的(de)(de)(de)普通(tong)Cr不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang),一般具(ju)有(you)相對較高的(de)(de)(de)碳含量(0.15%~1.2%),它們也屬于400系列不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)。在全退火狀態(tai)下,12Cr12(403)和12Cr13(410)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)成型特(te)性,非(fei)常(chang)類似于某(mou)些鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)。


含碳量較(jiao)高的(de)馬(ma)氏體不銹鋼,如30Cr13(420)、17Cr16Ni2(431)和108Cr17(440C)就不推薦用(yong)冷成型方(fang)式來加工。