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(xiu)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(xiu)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，由于奧氏體不銹鋼具(ju)有較(jiao)高的退火后強(qiang)度和(he)加(jia)工(gong)硬(ying)化性能，所以和(he)鐵素體不銹鋼相比，需要(yao)更(geng)大的加(jia)成型應力。而且，由于加(jia)工(gong)硬(ying)化的原因，不僅僅需要(yao)較(jiao)高的形變應力，而且需要(yao)提高金屬開始(shi)變形時(shi)的起始(shi)應力。
由于奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)有很高的(de)(de)(de)(de)塑性，所以這些(xie)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)變能(neng)力比鐵(tie)素體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)強，在冷加成(cheng)型(xing)工作中允(yun)許承受(shou)很大的(de)(de)(de)(de)變形(xing)(xing)量。在奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中，加工硬(ying)化越(yue)快的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種，如12Cr17Ni7(301)或(huo)者06Cr19Ni10（304),在同樣的(de)(de)(de)(de)作業中能(neng)承受(shou)最大的(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)變。奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)冷加工成(cheng)型(xing)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)型(xing)性能(neng)是(shi)指(zhi)沒有預(yu)先退(tui)火(huo)情況下的(de)(de)(de)(de)冷變形(xing)(xing)。但(dan)是(shi)，在連續(xu)加工過程中，也許需要進行中間退(tui)火(huo)，使其恢復到原有的(de)(de)(de)(de)塑性。
奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)優良的(de)(de)成型性能，尤其在需(xu)持久極大的(de)(de)拉伸(shen)變(bian)形(xing)的(de)(de)脹形(xing)和彎(wan)曲作業中(zhong)，以及需(xu)要(yao)高塑性的(de)(de)劇烈的(de)(de)深沖作業中(zhong)，表現尤為(wei)明顯。
通(tong)常(chang)(chang)，當(dang)Ni含量(liang)較低時，如12Cr17Ni7(301)(約(yue)6.5%Ni),奧氏體不銹鋼成型(xing)(xing)加工(gong)(gong)會變得非常(chang)(chang)困難。在(zai)穩(wen)定化鋼種(zhong)的(de)成型(xing)(xing)特(te)性(xing)中，穩(wen)定化元素的(de)存在(zai)，如Ti、Nb和Ta以(yi)及(ji)高(gao)含C量(liang)，起著不利的(de)作用(yong)。這是(shi)由于微觀結構中形成像Ti的(de)碳化物(wu)和氮(dan)化物(wu)的(de)第二(er)相(xiang)粒子的(de)原因。所以(yi)在(zai)06Cr18Ni11Ti(321)和06Cr18Ni11Nb（347)鋼種(zhong)的(de)成型(xing)(xing)，沒有(you)在(zai)06Cr19Ni10(304)和 10Cr18Ni12（305)鋼種(zhong)成型(xing)(xing)得順利。像Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)易切(qie)削加工(gong)(gong)鋼種(zhong)，塑(su)性(xing)性(xing)能比(bi)較差，不能用(yong)于成型(xing)(xing)加工(gong)(gong)。
圖4-12是(shi)在壓力成型時出現的減薄破裂(lie)照片。
1. 沖(chong)壓成型
沖(chong)(chong)壓(ya)包括(kuo)拉(la)(la)伸(shen)和(he)沖(chong)(chong)壓(ya)，拉(la)(la)伸(shen)會(hui)減小(xiao)工(gong)(gong)件(jian)的(de)(de)(de)(de)橫(heng)截面(mian)，而沖(chong)(chong)壓(ya)卻(que)不能(neng)。換言之，沖(chong)(chong)壓(ya)允許材料在足夠張(zhang)(zhang)力(li)(li)變形，這張(zhang)(zhang)力(li)(li)是由壓(ya)緊壓(ya)環面(mian)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)，為的(de)(de)(de)(de)是防止折皺產(chan)生。在沖(chong)(chong)壓(ya)成型的(de)(de)(de)(de)第一階段，材料經過90°拉(la)(la)彎，并會(hui)引起(qi)不同(tong)程度的(de)(de)(de)(de)加工(gong)(gong)硬(ying)化(hua)（這要取決于沖(chong)(chong)壓(ya)環的(de)(de)(de)(de)圓(yuan)角(jiao)和(he)鋼加工(gong)(gong)硬(ying)化(hua)的(de)(de)(de)(de)速度。較小(xiao)圓(yuan)角(jiao)將引起(qi)較大(da)的(de)(de)(de)(de)加工(gong)(gong)硬(ying)化(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)奧氏體不銹鋼耐急彎性能(neng)變形比普通鉻鋼要好(hao)，特(te)別是在帶鋼彎曲(qu)后再拉(la)(la)伸(shen)時更是這樣。彎曲(qu)半徑的(de)(de)(de)(de)變化(hua)，通常能(neng)夠是厚度的(de)(de)(de)(de)7倍，因此斷(duan)裂就成為一個問(wen)題。
沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)所選用(yong)的(de)鋼種(zhong)決定了沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)的(de)深度和(he)獲得(de)所要求(qiu)形狀的(de)方法。如(ru)果要是進行多次成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)，加工者就需要知(zhi)道毛坯在每一次成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)操作中(zhong)沖(chong)壓(ya)的(de)深度，以及在沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)之間(jian)是否需要退火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于制作1~2次沖(chong)壓(ya)拉伸成(cheng)型(xing)的工件（材(cai)料(liao)變形主要通過(guo)拉伸，只(zhi)發生少量滑移(yi)(yi)）。其主要優點是(shi)一般情況下能(neng)夠使用較小的毛坯直徑。為(wei)了(le)限制材(cai)料(liao)滑移(yi)(yi)，通過(guo)改變壓(ya)緊裝置壓(ya)力，就能(neng)夠完全控(kong)制起皺觀(guan)象。
用下面(mian)簡單的公式(shi)就(jiu)能夠計(ji)算出(chu)所選用鋼種的毛(mao)坯(pi)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(ru)果(guo)收(shou)縮量不到25%,工件(jian)一(yi)般選用10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼。如(ru)果(guo)壓縮在50%以下，可選用12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼，但對收(shou)縮量較大的工件(jian)，則選用06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼。
圖(tu)4-11是(shi)典型的間(jian)隙圓角半徑要求示(shi)意圖(tu)。為(wei)了計算(suan)坯(pi)料尺寸。
在(zai)(zai)不(bu)銹鋼冷沖壓成型時，為了實現成型就必須使用(yong)超(chao)過其(qi)屈(qu)(qu)(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度，但又要(yao)低于其(qi)抗拉(la)強(qiang)(qiang)(qiang)度的(de)成型力(li)。這就是說，這個力(li)的(de)范圍就處(chu)于屈(qu)(qu)(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度和抗拉(la)強(qiang)(qiang)(qiang)度之(zhi)間(jian)的(de)較大(da)范圍之(zhi)內(nei)。屈(qu)(qu)(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度和抗拉(la)強(qiang)(qiang)(qiang)度之(zhi)間(jian)范圍越(yue)大(da)，塑(su)性變(bian)形(xing)的(de)范圍也就越(yue)大(da)，參見圖4-6。在(zai)(zai)退火(huo)狀態下，400系(xi)列不(bu)銹鋼有較低的(de)屈(qu)(qu)(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度和抗拉(la)強(qiang)(qiang)(qiang)度，這樣其(qi)加工范圍就比較狹窄，而且400系(xi)列不(bu)銹鋼的(de)拉(la)伸變(bian)形(xing)量也不(bu)及200和300系(xi)列不(bu)銹鋼。
圖4-13表示冷(leng)加工(gong)成型時，加工(gong)硬(ying)(ying)化對(dui)10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)(he)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的強(qiang)度(du)和(he)(he)塑性的影響。很(hen)明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)(he)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)有較大(da)的塑性范圍。盡管這(zhe)兩種(zhong)鋼(gang)的強(qiang)度(du)增(zeng)加要比(bi)10Cr17(430)快得多，但它們(men)的韌性在冷(leng)加工(gong)中仍(reng)然(ran)可以保持(chi)很(hen)高(gao)。隨著(zhu)鋼(gang)中Ni含(han)量的增(zeng)加，其加工(gong)硬(ying)(ying)化率下(xia)降；隨著(zhu)冷(leng)加工(gong)的進行，在很(hen)大(da)程度(du)上(shang)仍(reng)能保持(chi)較高(gao)的韌性。
沖壓成型時，不銹鋼(gang)坯料被壓環緊緊夾持在(zai)凹模上的方(fang)法(fa)，可使坯料形(xing)成后的工(gong)件被拉深(shen)而又不會(hui)流入凹模內，這無疑會(hui)使工(gong)件的壁厚減(jian)薄(bo)，由(you)于加工(gong)硬化作(zuo)用，減(jian)薄(bo)部(bu)分的金屬強度可以等于或(huo)超過(guo)未經(jing)加工(gong)較厚的部(bu)位。
為了將坯料形成為一定的形狀，工件(jian)某些(xie)部(bu)位(wei)的厚(hou)度(du)勢(shi)必(bi)會減薄。對于成型(xing)加工要求(qiu)某一區域金屬的塑性流動大于另一區域的工件(jian)來講，就是應用了這一技術，特別是局部(bu)成型(xing)。
沖壓成(cheng)型(xing)時，在成(cheng)型(xing)模頂端部位的(de)(de)成(cheng)型(xing)應力、金屬塑(su)性的(de)(de)流動和變(bian)形(xing)值都是最大的(de)(de)。如果坯料(liao)在成(cheng)型(xing)時發生(sheng)(sheng)破裂，那么(me)其破裂一定發生(sheng)(sheng)在成(cheng)型(xing)模頂端部位的(de)(de)區域(yu)。
大(da)量的不銹鋼薄板均可采用沖壓方(fang)法進行成型(xing)(xing)加工(gong)，但對成型(xing)(xing)加工(gong)操作(zuo)的要(yao)求都非常嚴格。一(yi)種材料的拉伸(shen)成型(xing)(xing)性能，可在材料生產的實(shi)際使(shi)用中測得。如果(guo)要(yao)精確地確定鋼種的成分與工(gong)藝對沖壓成型(xing)(xing)性的影響，則有必要(yao)取得比“可－否(fou)”試驗更為精確的結果(guo)。
在沖(chong)(chong)壓成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)時(shi)，除材料因(yin)素(su)(su)外還(huan)有許多(duo)變(bian)化因(yin)素(su)(su)，那些(xie)處于(yu)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性(xing)邊緣(yuan)的(de)(de)(de)鋼種，都會因(yin)這些(xie)變(bian)化因(yin)素(su)(su)決定它們(men)能否順(shun)利(li)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)。這些(xie)變(bian)化的(de)(de)(de)因(yin)素(su)(su)有：壓環的(de)(de)(de)壓力、成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)速度、潤滑劑、壓模清潔(jie)程度以(yi)及模具磨(mo)損情況(kuang)等(deng)。對不銹鋼沖(chong)(chong)壓成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性(xing)評價的(de)(de)(de)試驗應盡可能簡單(dan)，而且要(yao)求(qiu)其再（重）現(xian)性(xing)要(yao)好。
沖壓(ya)成型和拉伸(shen)成型特點的(de)比較如圖4-14所示。
2. 沖(chong)壓成(cheng)型實例
［實例4-1]如圖4-15所示，為(wei)12Cr17Ni7(301)不銹鋼(gang)制(zhi)成的(de)(de)汽車輪(lun)罩示意圖，其(qi)(qi)中心部(bu)位就是(shi)有目的(de)(de)地采用(yong)了拉伸(shen)法(fa)使(shi)其(qi)(qi)減薄并產生加工硬化(hua)作用(yong)的(de)(de)實例。
［實例(li)4-2]使(shi)工件承受成型所能允許的最大壓力，并通過加工硬化(hua)提(ti)高其強度的例(li)子，如(ru)圖4-16所示。
圖4-16是小型飛機引擎(qing)消音器端(duan)蓋的(de)示(shi)意圖。該端(duan)蓋所(suo)用的(de)材料是06Cr18Ni11Ti(321),在成(cheng)型過(guo)程中(zhong)，施加接近(jin)成(cheng)型性極限所(suo)規定的(de)最(zui)大壓力，使(shi)其加工硬化，以提高其剛(gang)度并獲得必(bi)要的(de)抗疲勞強度。
該端(duan)蓋是在一臺60t向后開口的(de)傾斜式機械(xie)沖床(chuang)上經(jing)兩道(dao)工(gong)序制成的(de)。沖床(chuang)的(de)沖程為127mm,該模具是淬火(huo)硬(ying)度為洛氏59~62的(de)工(gong)具鋼(gang)沖模。
第一道工序如(ru)圖4-16(b)所(suo)示，為一組合(he)型(xing)沖(chong)壓(ya)模。其(qi)作(zuo)用(yong)(yong)是(shi)將坯料(liao)先沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)為帶槽(cao)的(de)(de)圓(yuan)盤形(xing)狀(zhuang)(zhuang)，使(shi)其(qi)內徑(jing)和外(wai)形(xing)符合(he)工件要求(qiu)。工件的(de)(de)外(wai)緣(yuan)是(shi)用(yong)(yong)彈(dan)性夾具壓(ya)緊，工件內表面用(yong)(yong)一與沖(chong)壓(ya)中心對(dui)中的(de)(de)橡膠(jiao)墊支撐。成(cheng)型(xing)是(shi)按照設計的(de)(de)順序進行的(de)(de)，即首(shou)先成(cheng)型(xing)帶槽(cao)的(de)(de)圓(yuan)盤形(xing)狀(zhuang)(zhuang)，然(ran)后再對(dui)內外(wai)徑(jing)進行加工，這樣(yang)就可(ke)以使(shi)所(suo)得的(de)(de)凸緣(yuan)尺寸非常(chang)精(jing)確。
第二道(dao)工(gong)序(xu)如圖4-16(b)所示(shi)，主要是加工(gong)工(gong)件(jian)的(de)(de)內緣(yuan)（拉(la)伸）和外(wai)緣(yuan)（壓縮）。在該操作過(guo)程中，消音(yin)器端蓋所承受(shou)的(de)(de)壓力(li)是經(jing)彈性壓力(li)墊傳(chuan)遞的(de)(de)。
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] 不銹(xiu)鋼具有較高的(de)(de)延伸率，所以在(zai)壓縮時(shi)，極易(yi)產生皺(zhou)折。這樣，如(ru)何選(xuan)擇金屬在(zai)成(cheng)型(xing)(xing)時(shi)的(de)(de)流動方(fang)向，就成(cheng)為保證(zheng)高質(zhi)量要(yao)求(qiu)工件成(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)關鍵所在(zai)，理論和實踐告訴我(wo)們，其成(cheng)型(xing)(xing)方(fang)式應選(xuan)用拉伸成(cheng)型(xing)(xing)，而(er)不能選(xuan)用壓縮成(cheng)型(xing)(xing)。
圖4-17所示(shi)的(de)就是利用(yong)壓板定位和模具(ju)上刻(ke)槽，這兩(liang)項(xiang)措(cuo)施來控(kong)制金(jin)屬(shu)流動的(de)實際(ji)例(li)子。
圖4-17所示的工件是用經退火的12Cr18Ni9(302不銹鋼)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)型過程所形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)角必須緊(jin)(jin)(jin)靠壓(ya)(ya)(ya)板(ban)(ban)，這(zhe)樣沖(chong)模(mo)(mo)就(jiu)不能將料固定(ding)成(cheng)水平狀。在(zai)(zai)成(cheng)型過程中毛(mao)(mao)坯的(de)(de)(de)(de)上(shang)(shang)、下(xia)邊緣均被(bei)壓(ya)(ya)(ya)板(ban)(ban)夾(jia)緊(jin)(jin)(jin)夾(jia)緊(jin)(jin)(jin)力為(wei)(wei)36噸。由(you)于上(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)長度是下(xia)壓(ya)(ya)(ya)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)兩倍，寬度為(wei)(wei)下(xia)壓(ya)(ya)(ya)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)2/3,這(zhe)樣夾(jia)緊(jin)(jin)(jin)力是在(zai)(zai)大面積上(shang)(shang)分(fen)布的(de)(de)(de)(de)。所以(yi)大部(bu)分(fen)金屬(shu)將會從寬端(duan)流(liu)(liu)向窄(zhai)端(duan)，這(zhe)樣被(bei)加(jia)工金屬(shu)就(jiu)會產(chan)生皺紋。如果(guo)在(zai)(zai)上(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)板(ban)(ban)上(shang)(shang)附加(jia)刻(ke)槽，為(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)是提高該(gai)端(duan)的(de)(de)(de)(de)夾(jia)緊(jin)(jin)(jin)力，可使毛(mao)(mao)坯窄(zhai)端(duan)的(de)(de)(de)(de)大部(bu)分(fen)金屬(shu)產(chan)生流(liu)(liu)動(dong)。為(wei)(wei)了促進毛(mao)(mao)坯窄(zhai)端(duan)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)動(dong)，并在(zai)(zai)坯料下(xia)部(bu)涂以(yi)脂肪酸非顏料型繪畫(hua)混合(he)劑，因(yin)下(xia)沖(chong)模(mo)(mo)半徑比較小，產(chan)生撕裂而造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)損耗僅為(wei)(wei)3%.
