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(bu)銹鋼薄板(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(shi)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(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有較(jiao)(jiao)高的(de)退火(huo)后(hou)強(qiang)度和加工硬化性能，所以和鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相比，需要(yao)更大的(de)加成型(xing)應力(li)(li)。而且，由于加工硬化的(de)原因，不(bu)僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)需要(yao)較(jiao)(jiao)高的(de)形變應力(li)(li)，而且需要(yao)提高金(jin)屬(shu)開始(shi)變形時的(de)起始(shi)應力(li)(li)。
由于(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)有很高(gao)的(de)(de)塑性，所(suo)以這些鋼(gang)(gang)的(de)(de)形變能(neng)力比鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)強，在(zai)(zai)冷(leng)加(jia)成型(xing)工(gong)作中(zhong)允許(xu)承(cheng)受(shou)很大的(de)(de)變形量。在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，加(jia)工(gong)硬化越快(kuai)的(de)(de)鋼(gang)(gang)種，如12Cr17Ni7(301)或(huo)者06Cr19Ni10（304),在(zai)(zai)同樣的(de)(de)作業中(zhong)能(neng)承(cheng)受(shou)最大的(de)(de)形變。奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)冷(leng)加(jia)工(gong)成型(xing)的(de)(de)成型(xing)性能(neng)是指沒有預(yu)先退火情況下(xia)的(de)(de)冷(leng)變形。但是，在(zai)(zai)連續加(jia)工(gong)過(guo)程中(zhong)，也許(xu)需要進行中(zhong)間退火，使(shi)其恢復(fu)到原有的(de)(de)塑性。
奧氏體不銹鋼(gang)優(you)良的成型性(xing)能，尤其在需(xu)持久極大的拉伸(shen)變形(xing)的脹形(xing)和(he)彎曲作業(ye)中(zhong)，以及需(xu)要(yao)高塑性(xing)的劇烈(lie)的深沖作業(ye)中(zhong)，表現尤為明顯(xian)。
通常(chang)(chang)，當(dang)Ni含量較低時，如(ru)12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)成(cheng)型(xing)加(jia)工(gong)會變(bian)得非常(chang)(chang)困難(nan)。在穩(wen)定(ding)化(hua)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)的(de)成(cheng)型(xing)特(te)性中(zhong)，穩(wen)定(ding)化(hua)元素的(de)存在，如(ru)Ti、Nb和(he)(he)Ta以及(ji)高含C量，起著(zhu)不利的(de)作(zuo)用。這是由(you)于微觀結構中(zhong)形成(cheng)像(xiang)Ti的(de)碳化(hua)物(wu)和(he)(he)氮化(hua)物(wu)的(de)第二相粒子的(de)原因。所以在06Cr18Ni11Ti(321)和(he)(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)的(de)成(cheng)型(xing)，沒有在06Cr19Ni10(304)和(he)(he) 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)成(cheng)型(xing)得順利。像(xiang)Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)易切削(xue)加(jia)工(gong)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)，塑性性能比較差，不能用于成(cheng)型(xing)加(jia)工(gong)。
圖4-12是在(zai)壓力成型時出現的減薄破裂(lie)照片。
1. 沖壓成型
沖(chong)壓(ya)(ya)包括拉(la)(la)伸和沖(chong)壓(ya)(ya)，拉(la)(la)伸會(hui)減小工(gong)件的(de)橫截面，而沖(chong)壓(ya)(ya)卻不(bu)(bu)能(neng)(neng)。換言之，沖(chong)壓(ya)(ya)允許材(cai)料(liao)在足夠(gou)張力(li)變形，這(zhe)張力(li)是(shi)由壓(ya)(ya)緊(jin)壓(ya)(ya)環面產(chan)(chan)生的(de)，為(wei)的(de)是(shi)防止(zhi)折皺產(chan)(chan)生。在沖(chong)壓(ya)(ya)成(cheng)型的(de)第一階段，材(cai)料(liao)經(jing)過90°拉(la)(la)彎，并會(hui)引起不(bu)(bu)同程度(du)的(de)加(jia)工(gong)硬化(hua)（這(zhe)要(yao)取決于(yu)沖(chong)壓(ya)(ya)環的(de)圓角和鋼(gang)加(jia)工(gong)硬化(hua)的(de)速度(du)。較小圓角將引起較大的(de)加(jia)工(gong)硬化(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)耐急彎性能(neng)(neng)變形比普通鉻鋼(gang)要(yao)好，特別是(shi)在帶鋼(gang)彎曲(qu)(qu)后(hou)再拉(la)(la)伸時更是(shi)這(zhe)樣。彎曲(qu)(qu)半徑的(de)變化(hua)，通常能(neng)(neng)夠(gou)是(shi)厚度(du)的(de)7倍，因此斷裂就成(cheng)為(wei)一個問題(ti)。
沖壓成(cheng)(cheng)型所(suo)選(xuan)用(yong)的(de)鋼種(zhong)決定了沖壓成(cheng)(cheng)型的(de)深度和獲得所(suo)要求形狀(zhuang)的(de)方法。如果要是(shi)進行多次成(cheng)(cheng)型，加工者就需(xu)要知(zhi)道毛坯在(zai)每一次成(cheng)(cheng)型操作(zuo)中沖壓的(de)深度，以及在(zai)沖壓成(cheng)(cheng)型之間是(shi)否需(xu)要退火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合(he)于制(zhi)(zhi)作1~2次(ci)沖壓拉伸(shen)成(cheng)型的工件（材料變形主要通過拉伸(shen)，只(zhi)發生(sheng)少量滑(hua)移）。其主要優點(dian)是一般情況下能夠使用較小(xiao)的毛坯直徑。為(wei)了限制(zhi)(zhi)材料滑(hua)移，通過改變壓緊裝置壓力，就(jiu)能夠完全控(kong)制(zhi)(zhi)起皺觀象(xiang)。
用(yong)下(xia)面簡(jian)單的公式就能夠計算出所選(xuan)用(yong)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。
如果收(shou)縮(suo)(suo)量不到25%,工(gong)件一般選用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼(gang)。如果壓縮(suo)(suo)在50%以下，可選用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼(gang)，但對收(shou)縮(suo)(suo)量較(jiao)大的(de)工(gong)件，則選用(yong)06Cr19Ni10（304)或(huo)10C-18Ni12(305)鋼(gang)。
圖4-11是典型的間(jian)隙(xi)圓角半徑要(yao)求示意圖。為(wei)了計(ji)算坯料尺(chi)寸。
在(zai)不銹鋼(gang)(gang)冷沖壓成型時，為(wei)了實現成型就(jiu)必須使用超(chao)過其(qi)(qi)屈(qu)(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)度(du)，但又要低于其(qi)(qi)抗拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)的成型力。這就(jiu)是說，這個力的范(fan)圍(wei)就(jiu)處(chu)于屈(qu)(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)度(du)和(he)(he)抗拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)之間的較大(da)范(fan)圍(wei)之內(nei)。屈(qu)(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)度(du)和(he)(he)抗拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)之間范(fan)圍(wei)越(yue)大(da)，塑(su)性變形的范(fan)圍(wei)也就(jiu)越(yue)大(da)，參見(jian)圖4-6。在(zai)退(tui)火狀態下，400系列不銹鋼(gang)(gang)有較低的屈(qu)(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)度(du)和(he)(he)抗拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)，這樣其(qi)(qi)加工(gong)范(fan)圍(wei)就(jiu)比較狹窄，而且400系列不銹鋼(gang)(gang)的拉(la)伸變形量也不及(ji)200和(he)(he)300系列不銹鋼(gang)(gang)。
圖4-13表(biao)示冷加(jia)(jia)工成型(xing)時，加(jia)(jia)工硬化對(dui)10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼(gang)(gang)的(de)強度和塑(su)性(xing)的(de)影響。很(hen)(hen)明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼(gang)(gang)有較大的(de)塑(su)性(xing)范圍。盡管這(zhe)兩種鋼(gang)(gang)的(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)要比10Cr17(430)快得多，但它們的(de)韌(ren)性(xing)在冷加(jia)(jia)工中仍然(ran)可(ke)以保(bao)持很(hen)(hen)高。隨著鋼(gang)(gang)中Ni含量的(de)增(zeng)加(jia)(jia)，其加(jia)(jia)工硬化率下降；隨著冷加(jia)(jia)工的(de)進行，在很(hen)(hen)大程度上(shang)仍能保(bao)持較高的(de)韌(ren)性(xing)。
沖壓成型時，不銹鋼坯料被(bei)壓環緊(jin)緊(jin)夾持(chi)在凹(ao)模(mo)上的(de)方法(fa)，可使坯料形成后(hou)的(de)工件(jian)被(bei)拉深(shen)而又不會流入凹(ao)模(mo)內，這(zhe)無(wu)疑會使工件(jian)的(de)壁厚(hou)減薄，由于加工硬化作用，減薄部(bu)分的(de)金屬強度可以等于或超過未(wei)經加工較厚(hou)的(de)部(bu)位。
為了將(jiang)坯料形(xing)成(cheng)(cheng)為一(yi)定(ding)的(de)形(xing)狀，工件(jian)某些部位的(de)厚度勢必會(hui)減(jian)薄。對于成(cheng)(cheng)型(xing)加工要求(qiu)某一(yi)區域金屬的(de)塑(su)性流動(dong)大于另一(yi)區域的(de)工件(jian)來講，就是應用(yong)了這(zhe)一(yi)技(ji)術(shu)，特別是局部成(cheng)(cheng)型(xing)。
沖壓成(cheng)(cheng)型時(shi)，在(zai)成(cheng)(cheng)型模頂端部(bu)位(wei)的(de)成(cheng)(cheng)型應力、金屬塑(su)性的(de)流動和變形值都是最大的(de)。如果坯(pi)料在(zai)成(cheng)(cheng)型時(shi)發生破裂，那么其(qi)破裂一定發生在(zai)成(cheng)(cheng)型模頂端部(bu)位(wei)的(de)區域。
大量的不(bu)銹(xiu)鋼薄板均可(ke)采(cai)用沖(chong)(chong)壓方法(fa)進行成(cheng)(cheng)(cheng)型加工，但對成(cheng)(cheng)(cheng)型加工操作的要(yao)求都(dou)非(fei)常嚴格(ge)。一種材料的拉(la)伸成(cheng)(cheng)(cheng)型性(xing)能，可(ke)在材料生(sheng)產的實際(ji)使用中(zhong)測(ce)得(de)。如果要(yao)精確(que)地確(que)定鋼種的成(cheng)(cheng)(cheng)分與工藝對沖(chong)(chong)壓成(cheng)(cheng)(cheng)型性(xing)的影響(xiang)，則有必要(yao)取得(de)比“可(ke)－否”試驗更為精確(que)的結果。
在沖壓(ya)成型時，除材料因素(su)(su)外還有(you)許多變化(hua)因素(su)(su)，那些處于成型性(xing)邊(bian)緣的(de)鋼(gang)種，都會(hui)因這(zhe)些變化(hua)因素(su)(su)決(jue)定它們能(neng)否順利成型。這(zhe)些變化(hua)的(de)因素(su)(su)有(you)：壓(ya)環的(de)壓(ya)力、成型速度、潤(run)滑劑、壓(ya)模清潔程度以及模具磨損情況等。對不銹(xiu)鋼(gang)沖壓(ya)成型性(xing)評價的(de)試(shi)驗應(ying)盡可能(neng)簡單，而且要求(qiu)其再（重）現性(xing)要好。
沖壓(ya)成型和拉(la)伸成型特點的比較如圖4-14所示(shi)。
2. 沖壓(ya)成型實例
［實例(li)(li)4-1]如(ru)圖4-15所示(shi)，為12Cr17Ni7(301)不銹鋼制成的汽(qi)車輪罩示(shi)意圖，其中心部(bu)位就是有目的地采用(yong)了拉伸法(fa)使其減薄并產生加工硬化作用(yong)的實例(li)(li)。
［實例4-2]使工(gong)件承受成型所能(neng)允(yun)許的最(zui)大壓(ya)力(li)，并通過加工(gong)硬(ying)化提高其(qi)強(qiang)度的例子，如圖4-16所示(shi)。
圖(tu)4-16是(shi)小型(xing)飛機引(yin)擎(qing)消音器端(duan)蓋(gai)的示意圖(tu)。該端(duan)蓋(gai)所(suo)用的材料是(shi)06Cr18Ni11Ti(321),在成(cheng)型(xing)過程(cheng)中，施加(jia)接近(jin)成(cheng)型(xing)性極限所(suo)規定的最(zui)大壓(ya)力，使其加(jia)工硬(ying)化，以提(ti)高其剛(gang)度并獲(huo)得必要(yao)的抗疲勞強度。
該端蓋是在(zai)一臺(tai)60t向后開口(kou)的傾斜式機械沖床上經兩道工序制成(cheng)的。沖床的沖程為(wei)127mm,該模具(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)序如(ru)圖(tu)4-16(b)所示，為一(yi)組合(he)(he)型沖壓(ya)模。其(qi)(qi)作用是將(jiang)坯(pi)料先沖壓(ya)成型為帶(dai)槽(cao)的(de)(de)(de)(de)圓盤形狀(zhuang)，使(shi)其(qi)(qi)內(nei)徑(jing)和外(wai)形符合(he)(he)工(gong)(gong)件要求。工(gong)(gong)件的(de)(de)(de)(de)外(wai)緣是用彈性夾具壓(ya)緊，工(gong)(gong)件內(nei)表面(mian)用一(yi)與沖壓(ya)中(zhong)心對(dui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)橡膠墊支(zhi)撐。成型是按(an)照設計的(de)(de)(de)(de)順序進(jin)(jin)行的(de)(de)(de)(de)，即首(shou)先成型帶(dai)槽(cao)的(de)(de)(de)(de)圓盤形狀(zhuang)，然后再對(dui)內(nei)外(wai)徑(jing)進(jin)(jin)行加工(gong)(gong)，這樣(yang)就可以使(shi)所得的(de)(de)(de)(de)凸緣尺寸(cun)非(fei)常精確。
第二道工序(xu)如圖4-16(b)所示，主要是加工工件的(de)內(nei)緣(yuan)（拉(la)伸）和(he)外緣(yuan)（壓縮）。在該操(cao)作過(guo)程(cheng)中，消(xiao)音器端蓋(gai)所承(cheng)受的(de)壓力(li)是經彈性壓力(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(li)4-3] 不(bu)銹鋼(gang)具有較(jiao)高的(de)延伸率(lv)，所以在壓縮時，極易產生(sheng)皺折。這樣(yang)，如何選擇金屬在成型(xing)(xing)時的(de)流動方(fang)向，就成為保證高質量(liang)要求工(gong)件成型(xing)(xing)的(de)關(guan)鍵(jian)所在，理論和(he)實(shi)踐告訴我(wo)們，其(qi)成型(xing)(xing)方(fang)式應選用(yong)拉(la)伸成型(xing)(xing)，而(er)不(bu)能(neng)選用(yong)壓縮成型(xing)(xing)。
圖4-17所示的就是利用壓板(ban)定位(wei)和模具上(shang)刻槽，這(zhe)兩項措施來(lai)控制金屬(shu)流動的實際例子。
圖4-17所示的工件是用經退火的12Cr18Ni9(302不(bu)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。
由于成型(xing)過程所形成的(de)(de)角必須緊(jin)(jin)(jin)靠壓(ya)(ya)(ya)板，這樣(yang)沖模(mo)就不能將(jiang)(jiang)料固定成水平狀。在(zai)成型(xing)過程中毛坯(pi)的(de)(de)上(shang)、下(xia)邊緣均被壓(ya)(ya)(ya)板夾緊(jin)(jin)(jin)夾緊(jin)(jin)(jin)力為(wei)(wei)(wei)36噸。由于上(shang)壓(ya)(ya)(ya)板的(de)(de)長(chang)度是(shi)下(xia)壓(ya)(ya)(ya)板的(de)(de)兩倍，寬度為(wei)(wei)(wei)下(xia)壓(ya)(ya)(ya)板的(de)(de)2/3,這樣(yang)夾緊(jin)(jin)(jin)力是(shi)在(zai)大(da)面積上(shang)分布的(de)(de)。所以大(da)部(bu)分金(jin)屬(shu)將(jiang)(jiang)會(hui)(hui)從寬端(duan)(duan)流(liu)(liu)向(xiang)窄端(duan)(duan)，這樣(yang)被加(jia)工金(jin)屬(shu)就會(hui)(hui)產生(sheng)(sheng)皺紋。如果(guo)在(zai)上(shang)壓(ya)(ya)(ya)板上(shang)附加(jia)刻槽，為(wei)(wei)(wei)的(de)(de)是(shi)提高該端(duan)(duan)的(de)(de)夾緊(jin)(jin)(jin)力，可使毛坯(pi)窄端(duan)(duan)的(de)(de)大(da)部(bu)分金(jin)屬(shu)產生(sheng)(sheng)流(liu)(liu)動。為(wei)(wei)(wei)了促進毛坯(pi)窄端(duan)(duan)金(jin)屬(shu)的(de)(de)流(liu)(liu)動，并在(zai)坯(pi)料下(xia)部(bu)涂以脂肪酸(suan)非顏料型(xing)繪畫(hua)混(hun)合劑，因下(xia)沖模(mo)半(ban)徑比較小，產生(sheng)(sheng)撕裂而造成的(de)(de)金(jin)屬(shu)損耗(hao)僅(jin)為(wei)(wei)(wei)3%.
