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(gang)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(gang))、022Cr19Ni10(304L不銹(xiu)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(bu)銹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(shi)，由于奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有(you)較高的退火后強度和(he)加工硬化(hua)性能，所以和(he)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相比，需要更大的加成型(xing)應力(li)。而且，由于加工硬化(hua)的原(yuan)因(yin)，不(bu)僅僅需要較高的形(xing)變應力(li)，而且需要提高金屬開始變形(xing)時的起始應力(li)。
由于奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)有(you)很(hen)高的(de)(de)(de)(de)(de)塑性(xing)，所以(yi)這些鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)變(bian)能(neng)力比鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)強(qiang)，在(zai)(zai)冷加(jia)(jia)成(cheng)型工作(zuo)中(zhong)允許(xu)承受很(hen)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)量。在(zai)(zai)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)，加(jia)(jia)工硬化越(yue)快的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)，如12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在(zai)(zai)同樣的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)業中(zhong)能(neng)承受最大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)變(bian)。奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)冷加(jia)(jia)工成(cheng)型的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)型性(xing)能(neng)是(shi)指沒有(you)預先退(tui)火情況下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)冷變(bian)形(xing)(xing)。但是(shi)，在(zai)(zai)連(lian)續(xu)加(jia)(jia)工過程中(zhong)，也許(xu)需要進(jin)行中(zhong)間退(tui)火，使其恢復到(dao)原有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)塑性(xing)。
奧氏體不(bu)銹鋼優良的(de)(de)成型性能，尤(you)其在需持(chi)久極大的(de)(de)拉伸(shen)變形(xing)的(de)(de)脹形(xing)和彎曲作(zuo)業(ye)中(zhong)，以及(ji)需要高塑性的(de)(de)劇烈的(de)(de)深沖(chong)作(zuo)業(ye)中(zhong)，表現尤(you)為明顯。
通常，當Ni含量(liang)較(jiao)低時，如12Cr17Ni7(301)(約(yue)6.5%Ni),奧氏體不銹(xiu)鋼成(cheng)型加工(gong)會變得非常困(kun)難(nan)。在(zai)穩定(ding)化(hua)鋼種(zhong)的(de)成(cheng)型特性(xing)(xing)中，穩定(ding)化(hua)元素的(de)存在(zai)，如Ti、Nb和(he)(he)Ta以(yi)及高(gao)含C量(liang)，起(qi)著(zhu)不利(li)的(de)作用(yong)。這(zhe)是由于微(wei)觀結構中形成(cheng)像(xiang)Ti的(de)碳化(hua)物和(he)(he)氮(dan)化(hua)物的(de)第(di)二(er)相粒(li)子的(de)原因。所(suo)以(yi)在(zai)06Cr18Ni11Ti(321)和(he)(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼種(zhong)的(de)成(cheng)型，沒有在(zai)06Cr19Ni10(304)和(he)(he) 10Cr18Ni12（305)鋼種(zhong)成(cheng)型得順利(li)。像(xiang)Y12Cr18Ni9(303)這(zhe)種(zhong)易切削加工(gong)鋼種(zhong)，塑性(xing)(xing)性(xing)(xing)能比較(jiao)差，不能用(yong)于成(cheng)型加工(gong)。
圖(tu)4-12是在壓力成型時出(chu)現的減薄(bo)破裂照片。
1. 沖壓成型
沖壓包括拉(la)伸和(he)沖壓，拉(la)伸會減(jian)小(xiao)工件的(de)(de)橫(heng)截面(mian)，而沖壓卻不(bu)能。換(huan)言之，沖壓允(yun)許材(cai)料在(zai)(zai)足夠張(zhang)力變(bian)形，這張(zhang)力是(shi)(shi)由壓緊壓環(huan)面(mian)產(chan)生的(de)(de)，為的(de)(de)是(shi)(shi)防(fang)止折皺產(chan)生。在(zai)(zai)沖壓成(cheng)型的(de)(de)第一階段，材(cai)料經過90°拉(la)彎(wan)，并會引(yin)起不(bu)同程度(du)的(de)(de)加工硬(ying)化（這要取決于(yu)沖壓環(huan)的(de)(de)圓(yuan)(yuan)角和(he)鋼(gang)加工硬(ying)化的(de)(de)速(su)度(du)。較小(xiao)圓(yuan)(yuan)角將引(yin)起較大(da)的(de)(de)加工硬(ying)化）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)耐急彎(wan)性(xing)能變(bian)形比普通鉻鋼(gang)要好(hao)，特別是(shi)(shi)在(zai)(zai)帶鋼(gang)彎(wan)曲(qu)后再拉(la)伸時更是(shi)(shi)這樣。彎(wan)曲(qu)半徑的(de)(de)變(bian)化，通常能夠是(shi)(shi)厚度(du)的(de)(de)7倍，因(yin)此(ci)斷裂就成(cheng)為一個問題。
沖壓(ya)成型(xing)所(suo)選用的鋼(gang)種(zhong)決定了沖壓(ya)成型(xing)的深度和獲得所(suo)要求形狀的方法。如果要是(shi)進(jin)行(xing)多(duo)次成型(xing)，加工者(zhe)就需要知道(dao)毛坯(pi)在(zai)每一次成型(xing)操作中沖壓(ya)的深度，以及在(zai)沖壓(ya)成型(xing)之間是(shi)否需要退(tui)火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適(shi)合于制作1~2次沖壓(ya)拉伸(shen)成型的(de)工件(jian)（材(cai)(cai)料變形主(zhu)要(yao)通過(guo)拉伸(shen)，只發生少量(liang)滑移）。其主(zhu)要(yao)優(you)點是一般情況下(xia)能(neng)(neng)夠(gou)使用(yong)較小的(de)毛(mao)坯直徑。為了限制材(cai)(cai)料滑移，通過(guo)改變壓(ya)緊裝(zhuang)置壓(ya)力，就(jiu)能(neng)(neng)夠(gou)完(wan)全控制起皺觀象。
用下面簡單的(de)公式就(jiu)能夠(gou)計(ji)算出(chu)所選用鋼(gang)種的(de)毛坯(pi)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(ru)果(guo)收(shou)縮量(liang)不到(dao)25%,工件(jian)一(yi)般選(xuan)用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼(gang)。如(ru)果(guo)壓縮在(zai)50%以下，可選(xuan)用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼(gang)，但對收(shou)縮量(liang)較大(da)的工件(jian)，則選(xuan)用(yong)06Cr19Ni10（304)或(huo)10C-18Ni12(305)鋼(gang)。
圖4-11是典型(xing)的間隙(xi)圓(yuan)角半徑要求示(shi)意圖。為(wei)了計算坯料尺寸。
在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)冷沖壓成(cheng)型(xing)時，為(wei)了實現(xian)成(cheng)型(xing)就(jiu)(jiu)必須使(shi)用超過其屈(qu)(qu)服(fu)強(qiang)度(du)，但又要(yao)低(di)于其抗(kang)(kang)拉強(qiang)度(du)的(de)成(cheng)型(xing)力(li)(li)。這就(jiu)(jiu)是說，這個力(li)(li)的(de)范(fan)(fan)圍(wei)就(jiu)(jiu)處于屈(qu)(qu)服(fu)強(qiang)度(du)和抗(kang)(kang)拉強(qiang)度(du)之(zhi)間(jian)的(de)較大(da)范(fan)(fan)圍(wei)之(zhi)內。屈(qu)(qu)服(fu)強(qiang)度(du)和抗(kang)(kang)拉強(qiang)度(du)之(zhi)間(jian)范(fan)(fan)圍(wei)越(yue)(yue)大(da)，塑性變形的(de)范(fan)(fan)圍(wei)也(ye)就(jiu)(jiu)越(yue)(yue)大(da)，參見圖(tu)4-6。在(zai)退火狀(zhuang)態(tai)下，400系(xi)(xi)(xi)列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)有較低(di)的(de)屈(qu)(qu)服(fu)強(qiang)度(du)和抗(kang)(kang)拉強(qiang)度(du)，這樣其加工范(fan)(fan)圍(wei)就(jiu)(jiu)比(bi)較狹窄，而且(qie)400系(xi)(xi)(xi)列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)拉伸變形量也(ye)不(bu)及200和300系(xi)(xi)(xi)列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
圖4-13表示冷加(jia)工成型時，加(jia)工硬化(hua)對(dui)10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)(he)(he)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)(de)強(qiang)度和(he)(he)(he)塑(su)性的(de)(de)影響。很(hen)明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)(he)(he)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)有較大的(de)(de)塑(su)性范圍。盡(jin)管這兩種鋼(gang)的(de)(de)強(qiang)度增(zeng)加(jia)要比(bi)10Cr17(430)快得多，但它(ta)們的(de)(de)韌(ren)性在(zai)冷加(jia)工中(zhong)仍然可以保持(chi)很(hen)高。隨著(zhu)鋼(gang)中(zhong)Ni含量的(de)(de)增(zeng)加(jia)，其加(jia)工硬化(hua)率(lv)下降；隨著(zhu)冷加(jia)工的(de)(de)進(jin)行(xing)，在(zai)很(hen)大程(cheng)度上仍能保持(chi)較高的(de)(de)韌(ren)性。
沖壓(ya)成型時，不銹鋼坯料(liao)被壓(ya)環緊(jin)緊(jin)夾持在凹模(mo)上的(de)方(fang)法，可(ke)(ke)使(shi)坯料(liao)形成后的(de)工件被拉深而又不會流(liu)入(ru)凹模(mo)內(nei)，這(zhe)無疑(yi)會使(shi)工件的(de)壁(bi)厚(hou)減薄，由于加工硬化作(zuo)用，減薄部(bu)分的(de)金屬(shu)強(qiang)度可(ke)(ke)以等于或超過未經(jing)加工較厚(hou)的(de)部(bu)位(wei)。
為了(le)將坯料形成為一定的形狀，工件(jian)某些部(bu)位的厚(hou)度(du)勢必會減薄。對于(yu)成型(xing)加工要求某一區域金屬的塑性(xing)流(liu)動大(da)于(yu)另一區域的工件(jian)來講，就是應用了(le)這一技術，特(te)別是局部(bu)成型(xing)。
沖壓成(cheng)型(xing)(xing)時，在(zai)成(cheng)型(xing)(xing)模頂(ding)(ding)端部位的成(cheng)型(xing)(xing)應力(li)、金屬塑性的流動和變形(xing)值都是最大的。如果坯料在(zai)成(cheng)型(xing)(xing)時發生破(po)裂(lie)，那么其破(po)裂(lie)一定(ding)發生在(zai)成(cheng)型(xing)(xing)模頂(ding)(ding)端部位的區域。
大量(liang)的不銹鋼薄板(ban)均可(ke)采用沖(chong)壓(ya)方法進行成(cheng)(cheng)型(xing)加工(gong)，但對成(cheng)(cheng)型(xing)加工(gong)操(cao)作的要(yao)求都非常嚴格。一種材(cai)料的拉伸成(cheng)(cheng)型(xing)性能，可(ke)在材(cai)料生(sheng)產的實(shi)際使用中測得(de)。如(ru)果(guo)要(yao)精確地(di)確定鋼種的成(cheng)(cheng)分與工(gong)藝對沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)性的影響，則有必要(yao)取得(de)比“可(ke)－否”試驗更為精確的結(jie)果(guo)。
在(zai)沖壓(ya)成型時(shi)，除(chu)材(cai)料(liao)因素外還有許多變(bian)化因素，那些處(chu)于成型性(xing)邊緣的(de)鋼種，都會因這(zhe)些變(bian)化因素決(jue)定它(ta)們能否(fou)順利(li)成型。這(zhe)些變(bian)化的(de)因素有：壓(ya)環的(de)壓(ya)力、成型速(su)度、潤滑劑(ji)、壓(ya)模清潔(jie)程度以(yi)及模具磨損情況(kuang)等。對不銹鋼沖壓(ya)成型性(xing)評(ping)價的(de)試(shi)驗應盡可能簡單，而(er)且要求其(qi)再（重）現性(xing)要好。
沖壓成(cheng)型和拉(la)伸成(cheng)型特(te)點的比較如圖(tu)4-14所示。
2. 沖壓(ya)成型(xing)實例
［實例4-1]如圖4-15所(suo)示(shi)，為12Cr17Ni7(301)不銹(xiu)鋼制成的汽車輪罩示(shi)意圖，其中(zhong)心部位就是(shi)有目的地(di)采用了拉(la)伸法使其減(jian)薄(bo)并產生加工(gong)硬化作用的實例。
［實例4-2]使工(gong)件承受成(cheng)型所能允許的最大壓力(li)，并(bing)通過加(jia)工(gong)硬化提高其強度(du)的例子(zi)，如圖(tu)4-16所示。
圖4-16是小型飛(fei)機引擎消(xiao)音器端蓋的(de)示意(yi)圖。該端蓋所(suo)用的(de)材(cai)料(liao)是06Cr18Ni11Ti(321),在(zai)成型過程中，施加接(jie)近成型性極(ji)限(xian)所(suo)規定的(de)最大(da)壓(ya)力，使其加工硬(ying)化(hua)，以提高其剛度并獲得必要(yao)的(de)抗(kang)疲(pi)勞強度。
該(gai)端蓋是在一(yi)臺60t向后開(kai)口的(de)傾斜式機(ji)械(xie)沖床上(shang)經兩(liang)道工序制成的(de)。沖床的(de)沖程為(wei)127mm,該(gai)模具是淬火硬(ying)度為(wei)洛氏59~62的(de)工具鋼沖模。
第一道工(gong)(gong)序如圖(tu)4-16(b)所(suo)示(shi)，為(wei)一組合型(xing)(xing)沖(chong)壓模。其作用(yong)是將坯料(liao)先沖(chong)壓成型(xing)(xing)為(wei)帶槽的(de)(de)圓盤(pan)形(xing)狀，使其內徑和(he)外形(xing)符合工(gong)(gong)件要求。工(gong)(gong)件的(de)(de)外緣(yuan)是用(yong)彈性夾具壓緊，工(gong)(gong)件內表面用(yong)一與(yu)沖(chong)壓中(zhong)心對中(zhong)的(de)(de)橡膠(jiao)墊支撐。成型(xing)(xing)是按照(zhao)設計的(de)(de)順序進(jin)行(xing)的(de)(de)，即首先成型(xing)(xing)帶槽的(de)(de)圓盤(pan)形(xing)狀，然后再對內外徑進(jin)行(xing)加工(gong)(gong)，這樣就可以使所(suo)得(de)的(de)(de)凸緣(yuan)尺(chi)寸(cun)非常(chang)精確。
第二道工(gong)序如(ru)圖4-16(b)所(suo)示，主要(yao)是(shi)加工(gong)工(gong)件的內緣（拉伸）和(he)外緣（壓(ya)縮）。在該操作過程中，消音器端蓋(gai)所(suo)承受的壓(ya)力是(shi)經彈性壓(ya)力墊傳(chuan)遞的。
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)(shi)例4-3] 不銹鋼具有(you)較高的延伸率，所(suo)以在壓縮時(shi)，極易產(chan)生皺(zhou)折。這樣，如(ru)何選擇金屬在成(cheng)型(xing)(xing)時(shi)的流動(dong)方向(xiang)，就成(cheng)為(wei)保證高質量要求工件(jian)成(cheng)型(xing)(xing)的關鍵所(suo)在，理論和(he)實(shi)(shi)踐(jian)告訴我們，其成(cheng)型(xing)(xing)方式應選用拉(la)伸成(cheng)型(xing)(xing)，而不能選用壓縮成(cheng)型(xing)(xing)。
圖4-17所示(shi)的(de)就是利用壓(ya)板定(ding)位和模具上刻槽，這兩項措施來控制(zhi)金屬流動的(de)實際例子(zi)。
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(you)于成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型過(guo)程(cheng)所形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的角(jiao)必(bi)須緊(jin)靠(kao)壓(ya)板(ban)，這(zhe)樣沖模(mo)就不能將(jiang)料(liao)固定成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)水(shui)平狀。在(zai)(zai)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型過(guo)程(cheng)中毛(mao)坯的上(shang)(shang)、下(xia)邊(bian)緣(yuan)均被壓(ya)板(ban)夾(jia)緊(jin)夾(jia)緊(jin)力(li)(li)為(wei)36噸。由(you)于上(shang)(shang)壓(ya)板(ban)的長度(du)是(shi)下(xia)壓(ya)板(ban)的兩(liang)倍，寬(kuan)度(du)為(wei)下(xia)壓(ya)板(ban)的2/3,這(zhe)樣夾(jia)緊(jin)力(li)(li)是(shi)在(zai)(zai)大(da)面積上(shang)(shang)分(fen)(fen)布的。所以(yi)大(da)部分(fen)(fen)金屬(shu)將(jiang)會從寬(kuan)端(duan)流向窄端(duan)，這(zhe)樣被加(jia)工金屬(shu)就會產生皺紋。如果在(zai)(zai)上(shang)(shang)壓(ya)板(ban)上(shang)(shang)附加(jia)刻槽，為(wei)的是(shi)提高該端(duan)的夾(jia)緊(jin)力(li)(li)，可使毛(mao)坯窄端(duan)的大(da)部分(fen)(fen)金屬(shu)產生流動。為(wei)了(le)促(cu)進(jin)毛(mao)坯窄端(duan)金屬(shu)的流動，并在(zai)(zai)坯料(liao)下(xia)部涂以(yi)脂(zhi)肪酸非顏料(liao)型繪畫(hua)混(hun)合劑，因下(xia)沖模(mo)半(ban)徑比較小，產生撕裂(lie)而造成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的金屬(shu)損耗(hao)僅為(wei)3%.
