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(bo)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(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(dan)是(shi)，由于奧氏體(ti)不銹鋼具有較(jiao)(jiao)高的(de)(de)退火后強度和加工硬化(hua)性(xing)能(neng)，所以和鐵素(su)體(ti)不銹鋼相比，需要(yao)(yao)更大的(de)(de)加成(cheng)型應(ying)力。而(er)且，由于加工硬化(hua)的(de)(de)原因，不僅僅需要(yao)(yao)較(jiao)(jiao)高的(de)(de)形變應(ying)力，而(er)且需要(yao)(yao)提高金屬開始變形時的(de)(de)起始應(ying)力。
由(you)于奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)有(you)(you)很高的(de)(de)(de)塑性(xing)，所以(yi)這些鋼(gang)的(de)(de)(de)形(xing)變能力(li)比鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)強，在(zai)冷加(jia)(jia)成型(xing)工作中(zhong)允許承受很大的(de)(de)(de)變形(xing)量(liang)。在(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)，加(jia)(jia)工硬(ying)化越(yue)快(kuai)的(de)(de)(de)鋼(gang)種，如(ru)12Cr17Ni7(301)或者(zhe)06Cr19Ni10（304),在(zai)同樣的(de)(de)(de)作業中(zhong)能承受最大的(de)(de)(de)形(xing)變。奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)冷加(jia)(jia)工成型(xing)的(de)(de)(de)成型(xing)性(xing)能是(shi)指沒有(you)(you)預先(xian)退火(huo)情況(kuang)下(xia)的(de)(de)(de)冷變形(xing)。但是(shi)，在(zai)連(lian)續(xu)加(jia)(jia)工過程中(zhong)，也許需要進行中(zhong)間退火(huo)，使其恢復(fu)到原有(you)(you)的(de)(de)(de)塑性(xing)。
奧(ao)氏體不銹鋼優(you)良的成型性(xing)(xing)能，尤其在需持久極大的拉伸變形的脹形和彎(wan)曲作(zuo)業中(zhong)，以(yi)及需要(yao)高(gao)塑性(xing)(xing)的劇烈(lie)的深沖(chong)作(zuo)業中(zhong)，表現尤為明(ming)顯(xian)。
通常，當Ni含(han)量(liang)較(jiao)低(di)時，如(ru)12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧氏體不(bu)銹鋼(gang)成(cheng)(cheng)型加(jia)工(gong)會變得(de)非常困難。在穩(wen)定化鋼(gang)種(zhong)的(de)成(cheng)(cheng)型特性(xing)中(zhong)，穩(wen)定化元(yuan)素的(de)存在，如(ru)Ti、Nb和(he)Ta以及(ji)高含(han)C量(liang)，起著(zhu)不(bu)利的(de)作用(yong)(yong)。這是(shi)由于(yu)微(wei)觀結構中(zhong)形(xing)成(cheng)(cheng)像Ti的(de)碳化物和(he)氮化物的(de)第(di)二(er)相粒子的(de)原(yuan)因。所以在06Cr18Ni11Ti(321)和(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)種(zhong)的(de)成(cheng)(cheng)型，沒(mei)有在06Cr19Ni10(304)和(he) 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)種(zhong)成(cheng)(cheng)型得(de)順利。像Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)易切削加(jia)工(gong)鋼(gang)種(zhong)，塑性(xing)性(xing)能比(bi)較(jiao)差，不(bu)能用(yong)(yong)于(yu)成(cheng)(cheng)型加(jia)工(gong)。
圖4-12是在壓(ya)力成型時出現的減(jian)薄(bo)破(po)裂照(zhao)片。
1. 沖壓(ya)成型
沖壓包括拉(la)伸和沖壓，拉(la)伸會減小工件的(de)(de)橫截面，而沖壓卻不(bu)能。換言之，沖壓允許材(cai)料在(zai)(zai)足夠張力(li)變形，這(zhe)張力(li)是由(you)壓緊(jin)壓環面產生的(de)(de)，為(wei)的(de)(de)是防止折皺產生。在(zai)(zai)沖壓成(cheng)(cheng)型的(de)(de)第一階段，材(cai)料經過90°拉(la)彎，并(bing)會引起不(bu)同程度的(de)(de)加(jia)工硬化(hua)（這(zhe)要取決于(yu)沖壓環的(de)(de)圓(yuan)角和鋼(gang)加(jia)工硬化(hua)的(de)(de)速度。較(jiao)小圓(yuan)角將引起較(jiao)大的(de)(de)加(jia)工硬化(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐急彎性(xing)能變形比普(pu)通鉻(ge)鋼(gang)要好，特別是在(zai)(zai)帶鋼(gang)彎曲(qu)后再拉(la)伸時更是這(zhe)樣。彎曲(qu)半徑(jing)的(de)(de)變化(hua)，通常能夠是厚度的(de)(de)7倍，因此斷裂(lie)就成(cheng)(cheng)為(wei)一個(ge)問(wen)題。
沖壓(ya)成(cheng)(cheng)型所(suo)選用的鋼(gang)種決(jue)定(ding)了沖壓(ya)成(cheng)(cheng)型的深(shen)度和獲得所(suo)要(yao)求形狀的方法。如果要(yao)是進行多(duo)次成(cheng)(cheng)型，加工者(zhe)就需要(yao)知(zhi)道毛(mao)坯在(zai)每(mei)一次成(cheng)(cheng)型操作(zuo)中(zhong)沖壓(ya)的深(shen)度，以(yi)及在(zai)沖壓(ya)成(cheng)(cheng)型之間(jian)是否需要(yao)退火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于制(zhi)作(zuo)1~2次沖壓(ya)拉伸成(cheng)型(xing)的工件（材料(liao)變(bian)形主要(yao)(yao)通過拉伸，只發(fa)生(sheng)少(shao)量滑移）。其主要(yao)(yao)優點是(shi)一(yi)般情況下(xia)能(neng)夠使用較小的毛(mao)坯直徑。為(wei)了限制(zhi)材料(liao)滑移，通過改變(bian)壓(ya)緊裝置壓(ya)力(li)，就能(neng)夠完全控制(zhi)起(qi)皺觀象。
用(yong)下面簡單的(de)公式就能夠計算出所選用(yong)鋼種的(de)毛坯的(de)直徑。
收縮量％＝100(D0-d)/D0
式中 D0--毛坯直徑，mm; d--沖壓件直徑，mm。
如果收縮量不到25%,工(gong)件一般選(xuan)用(yong)10Cr17(430)和(he)10Cr17Mo（434)鋼(gang)。如果壓縮在50%以下，可選(xuan)用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17N17(301)鋼(gang)，但對收縮量較(jiao)大的工(gong)件，則選(xuan)用(yong)06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼(gang)。
圖(tu)(tu)4-11是典型的間隙圓角半(ban)徑要求示意圖(tu)(tu)。為了計算坯料尺寸。
在(zai)(zai)不(bu)(bu)銹鋼(gang)冷(leng)沖壓成(cheng)型時，為了(le)實現成(cheng)型就(jiu)(jiu)(jiu)必須使用(yong)超過其(qi)屈服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度，但又要低于(yu)其(qi)抗(kang)(kang)(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度的(de)(de)成(cheng)型力(li)。這(zhe)就(jiu)(jiu)(jiu)是說，這(zhe)個力(li)的(de)(de)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)就(jiu)(jiu)(jiu)處于(yu)屈服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度和抗(kang)(kang)(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)較(jiao)大(da)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei)。屈服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度和抗(kang)(kang)(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度之(zhi)間(jian)(jian)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)越大(da)，塑性變(bian)形(xing)的(de)(de)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)也(ye)就(jiu)(jiu)(jiu)越大(da)，參見圖4-6。在(zai)(zai)退火狀(zhuang)態下，400系列不(bu)(bu)銹鋼(gang)有較(jiao)低的(de)(de)屈服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度和抗(kang)(kang)(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度，這(zhe)樣其(qi)加工范(fan)(fan)(fan)圍(wei)就(jiu)(jiu)(jiu)比較(jiao)狹窄，而且400系列不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)拉(la)伸變(bian)形(xing)量也(ye)不(bu)(bu)及200和300系列不(bu)(bu)銹鋼(gang)。
圖(tu)4-13表示冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)成型時，加(jia)(jia)工(gong)硬化對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼(gang)(gang)的(de)強(qiang)度(du)和塑性(xing)的(de)影響。很明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼(gang)(gang)有(you)較大的(de)塑性(xing)范圍。盡管這兩種(zhong)鋼(gang)(gang)的(de)強(qiang)度(du)增(zeng)加(jia)(jia)要比10Cr17(430)快得多，但它們的(de)韌性(xing)在冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)中(zhong)仍(reng)然可(ke)以保持很高(gao)。隨(sui)著鋼(gang)(gang)中(zhong)Ni含量的(de)增(zeng)加(jia)(jia)，其加(jia)(jia)工(gong)硬化率下降；隨(sui)著冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)的(de)進行，在很大程度(du)上(shang)仍(reng)能保持較高(gao)的(de)韌性(xing)。
沖(chong)壓成型時，不銹鋼坯料被壓環緊緊夾持在(zai)凹(ao)模上的(de)(de)方法，可使(shi)坯料形(xing)成后的(de)(de)工(gong)件被拉(la)深而又不會(hui)流入凹(ao)模內，這(zhe)無疑(yi)會(hui)使(shi)工(gong)件的(de)(de)壁厚(hou)減薄，由于加工(gong)硬化作用，減薄部分的(de)(de)金屬強(qiang)度可以(yi)等于或超過未(wei)經加工(gong)較厚(hou)的(de)(de)部位。
為(wei)了(le)將(jiang)坯料形成為(wei)一(yi)(yi)定的(de)形狀，工(gong)件(jian)某些部位的(de)厚度勢(shi)必會(hui)減(jian)薄。對于成型(xing)加(jia)工(gong)要求某一(yi)(yi)區域金屬的(de)塑性流動大于另(ling)一(yi)(yi)區域的(de)工(gong)件(jian)來講(jiang)，就是應用了(le)這(zhe)一(yi)(yi)技術，特別是局部成型(xing)。
沖壓(ya)成(cheng)型時，在成(cheng)型模頂端(duan)部位的(de)(de)成(cheng)型應力、金(jin)屬塑(su)性(xing)的(de)(de)流動和(he)變(bian)形值都是最大的(de)(de)。如(ru)果坯料在成(cheng)型時發(fa)生(sheng)破(po)(po)裂，那么(me)其破(po)(po)裂一(yi)定發(fa)生(sheng)在成(cheng)型模頂端(duan)部位的(de)(de)區域。
大量(liang)的(de)不銹(xiu)鋼薄板均可采用沖壓方(fang)法進行成(cheng)型(xing)(xing)(xing)加(jia)工，但對成(cheng)型(xing)(xing)(xing)加(jia)工操作的(de)要(yao)求都(dou)非常嚴格。一種(zhong)材料(liao)的(de)拉伸成(cheng)型(xing)(xing)(xing)性能，可在材料(liao)生(sheng)產的(de)實際使用中測得。如果(guo)要(yao)精確地確定鋼種(zhong)的(de)成(cheng)分與(yu)工藝對沖壓成(cheng)型(xing)(xing)(xing)性的(de)影響，則有必要(yao)取得比“可－否”試驗(yan)更為精確的(de)結果(guo)。
在沖壓(ya)成(cheng)型時，除(chu)材料因素(su)外還有許多變化因素(su)，那些處于成(cheng)型性邊緣的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)，都會因這些變化因素(su)決定它們能否順利成(cheng)型。這些變化的(de)(de)因素(su)有：壓(ya)環的(de)(de)壓(ya)力、成(cheng)型速度、潤滑劑、壓(ya)模(mo)清(qing)潔(jie)程度以及(ji)模(mo)具磨損情況等。對不(bu)銹鋼(gang)沖壓(ya)成(cheng)型性評價的(de)(de)試驗應盡可能簡單，而且要求其再（重）現性要好。
沖壓成型和拉伸成型特點的比較如圖4-14所示。
2. 沖壓(ya)成(cheng)型實例
［實(shi)例4-1]如圖(tu)(tu)4-15所示(shi)(shi)，為(wei)12Cr17Ni7(301)不銹鋼制成的汽(qi)車輪罩示(shi)(shi)意圖(tu)(tu)，其(qi)中(zhong)心(xin)部位就是有(you)目的地采用(yong)(yong)了拉伸法使其(qi)減(jian)薄并(bing)產(chan)生加工硬化作用(yong)(yong)的實(shi)例。
［實例(li)4-2]使(shi)工(gong)件承受成型所(suo)能允許的最大壓力，并通(tong)過(guo)加工(gong)硬(ying)化提(ti)高其強(qiang)度(du)的例(li)子(zi)，如圖4-16所(suo)示。
圖4-16是小型飛機引擎消音器端蓋的示意(yi)圖。該端蓋所用的材料是06Cr18Ni11Ti(321),在成型過程(cheng)中，施加(jia)接近成型性極限所規定的最大(da)壓力，使其加(jia)工硬化，以提(ti)高其剛(gang)度并獲得必要的抗疲勞強度。
該(gai)(gai)端蓋是(shi)在一臺(tai)60t向后開(kai)口的(de)傾斜式機械(xie)沖(chong)床上經(jing)兩道工(gong)序制成的(de)。沖(chong)床的(de)沖(chong)程(cheng)為127mm,該(gai)(gai)模(mo)具是(shi)淬火硬度為洛氏(shi)59~62的(de)工(gong)具鋼沖(chong)模(mo)。
第一道(dao)工序如(ru)圖4-16(b)所示，為一組(zu)合型沖壓模。其作(zuo)用是將坯(pi)料先(xian)沖壓成(cheng)型為帶(dai)槽的(de)圓(yuan)(yuan)盤(pan)形(xing)(xing)狀(zhuang)，使(shi)其內徑和外形(xing)(xing)符合工件(jian)要求。工件(jian)的(de)外緣是用彈性夾(jia)具壓緊，工件(jian)內表面用一與沖壓中(zhong)心對(dui)中(zhong)的(de)橡(xiang)膠墊支撐。成(cheng)型是按照設計的(de)順序進(jin)行的(de)，即首先(xian)成(cheng)型帶(dai)槽的(de)圓(yuan)(yuan)盤(pan)形(xing)(xing)狀(zhuang)，然(ran)后再對(dui)內外徑進(jin)行加工，這樣就(jiu)可以(yi)使(shi)所得(de)的(de)凸緣尺寸(cun)非常精確。
第(di)二道工(gong)序如圖(tu)4-16(b)所(suo)示，主(zhu)要是加工(gong)工(gong)件(jian)的內緣（拉伸）和外緣（壓縮）。在該操作過程中，消(xiao)音器端(duan)蓋所(suo)承(cheng)受(shou)的壓力(li)是經彈性壓力(li)墊傳遞的。
生產這種零件所用的原料是退火后的06Cr18Ni11Ti(321不銹鋼)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(bu)銹鋼具有(you)較高的延伸率，所(suo)以在壓縮(suo)時(shi)，極易產(chan)生皺折。這樣(yang)，如何選擇金屬在成(cheng)(cheng)型時(shi)的流動方向，就成(cheng)(cheng)為保證高質量要求工(gong)件成(cheng)(cheng)型的關鍵所(suo)在，理論和實踐告訴我們，其成(cheng)(cheng)型方式應(ying)選用拉伸成(cheng)(cheng)型，而不(bu)能(neng)選用壓縮(suo)成(cheng)(cheng)型。
圖4-17所示的就(jiu)是利用(yong)壓板定位和模具上(shang)刻槽(cao)，這兩項(xiang)措(cuo)施(shi)來控制金屬流動的實(shi)際(ji)例(li)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(cheng)型過程所(suo)形(xing)成(cheng)的(de)(de)角必須緊(jin)靠壓(ya)板，這樣(yang)沖模(mo)就不能將料固(gu)定成(cheng)水平狀(zhuang)。在(zai)成(cheng)型過程中毛(mao)(mao)坯(pi)的(de)(de)上(shang)(shang)、下(xia)邊緣均被(bei)壓(ya)板夾緊(jin)夾緊(jin)力(li)(li)為36噸。由于上(shang)(shang)壓(ya)板的(de)(de)長度(du)是下(xia)壓(ya)板的(de)(de)兩倍，寬度(du)為下(xia)壓(ya)板的(de)(de)2/3,這樣(yang)夾緊(jin)力(li)(li)是在(zai)大面積上(shang)(shang)分布(bu)的(de)(de)。所(suo)以大部(bu)分金(jin)(jin)(jin)屬將會從(cong)寬端(duan)流向窄端(duan)，這樣(yang)被(bei)加工金(jin)(jin)(jin)屬就會產(chan)生皺(zhou)紋。如(ru)果在(zai)上(shang)(shang)壓(ya)板上(shang)(shang)附加刻槽，為的(de)(de)是提高(gao)該端(duan)的(de)(de)夾緊(jin)力(li)(li)，可使(shi)毛(mao)(mao)坯(pi)窄端(duan)的(de)(de)大部(bu)分金(jin)(jin)(jin)屬產(chan)生流動。為了促進(jin)毛(mao)(mao)坯(pi)窄端(duan)金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)流動，并(bing)在(zai)坯(pi)料下(xia)部(bu)涂以脂(zhi)肪酸非顏料型繪畫混(hun)合劑，因下(xia)沖模(mo)半徑比較小，產(chan)生撕(si)裂而(er)造成(cheng)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬損(sun)耗僅為3%.
