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(tie)素體不銹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氏體不銹鋼的相等程度。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)(leng)加(jia)工(gong)(gong)過(guo)程中,10Cr17(430)鋼(gang)的(de)屈服(fu)強(qiang)度(du)快速(su)向抗(kang)拉(la)極限強(qiang)度(du)靠攏,見圖4-4。因(yin)為塑性(xing)變形(冷(leng)(leng)成(cheng)型(xing)(xing))的(de)發生,必(bi)須超過(guo)屈服(fu)點。屈服(fu)應力(li)和(he)極限抗(kang)拉(la)應力(li)的(de)會聚和(he)接近,容(rong)易引起開裂(lie),典型(xing)(xing)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼(gang)就是這(zhe)樣。隨著冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)(gong)程度(du)的(de)提高,塑性(xing)快速(su)下(xia)降,所以鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼(gang)成(cheng)型(xing)(xing)必(bi)須使用完全(quan)退火的(de)板材,即(ji)使如此,在成(cheng)型(xing)(xing)加(jia)工(gong)(gong)過(guo)程中,有時也需要中間退火。


圖 4.jpg


  鐵素體不(bu)(bu)銹鋼在旋壓或者輥式彎曲成型(xing)時(shi),冷加(jia)(jia)工程度的(de)不(bu)(bu)斷增(zeng)加(jia)(jia),塑性會(hui)逐漸下降,與普碳鋼相(xiang)比,更加(jia)(jia)需要中間退火。雖然如(ru)此,像06Cr11Ti(409)和10Cr17(430)鋼還是經常被用在如(ru)落料、折彎、深沖或旋壓等成型(xing)加(jia)(jia)工中。


  圖(tu)4-4和(he)圖(tu)4-5表(biao)明(ming),鐵素體(ti)型(xing)不銹鋼(gang)(gang)10Cr17(430)的(de)(de)(de)(de)抗拉強(qiang)度與屈服(fu)強(qiang)度之間的(de)(de)(de)(de)區域(yu)范圍,隨著冷加(jia)(jia)工變形量的(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia),抗拉強(qiang)度與屈服(fu)強(qiang)度之間的(de)(de)(de)(de)區域(yu)范圍明(ming)顯變窄(zhai)。這(zhe)是(shi)(shi)鐵素體(ti)型(xing)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)典型(xing)性(xing)質,它使其成型(xing)加(jia)(jia)工受到限(xian)制(與奧(ao)氏體(ti)合金相比較)。盡(jin)管10Cr17(430)型(xing)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)成型(xing)性(xing)比300型(xing)鋼(gang)(gang)為(wei)差(cha),但仍可對其進(jin)行(xing)沖(chong)切、彎(wan)曲、沖(chong)壓或旋壓等成型(xing)加(jia)(jia)工。10Cr17(430)型(xing)不銹鋼(gang)(gang)最重要的(de)(de)(de)(de)用途之一(yi)是(shi)(shi)用作(zuo)汽車裝(zhuang)飾件和(he)嵌條。


圖 5.jpg


  對于(yu)鐵素體不銹(xiu)鋼來(lai)說,其沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)成型性(xing)(xing)能與延(yan)伸率一般(ban)是(shi)隨著鉻含量的(de)(de)增加(jia)而降(jiang)低的(de)(de)。為了解決這一問題,當沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)成型鉻含量高的(de)(de)毛坯時(shi),沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)成型前可(ke)對其適當進(jin)行加(jia)熱,以(yi)提高其沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)成型性(xing)(xing)能和延(yan)伸率。在加(jia)熱的(de)(de)情況下(xia),金屬的(de)(de)延(yan)伸率會大大提高,而且所需成型力大大下(xia)降(jiang)。對那些不能冷成型加(jia)工(gong)的(de)(de)鋼種,采(cai)用加(jia)熱成型的(de)(de)方(fang)法就可(ke)順利進(jin)行了。


  鐵素體(ti)(ti)不銹鋼采用(yong)121~204℃的(de)熱成型,比其冷成型性能(neng)大為改善,尤其是高(gao)鉻(ge)鐵素體(ti)(ti)不銹鋼。


 鐵素體(ti)不銹鋼的(de)凸緣成型(xing)性(xing)(xing)能與n值(zhi)(zhi)(加工(gong)硬化指數(shu))有關,深(shen)沖加工(gong)性(xing)(xing)能與r值(zhi)(zhi)(塑性(xing)(xing)應變化)有關。其中r值(zhi)(zhi)由不同的(de)生產工(gong)藝下的(de)不同的(de)組織集合來(lai)(lai)決(jue)定。采(cai)取(qu)一(yi)些措施(shi)來(lai)(lai)顯著減少固溶(rong)碳和固溶(rong)氮,可大大改善r值(zhi)(zhi),并(bing)使(shi)深(shen)沖性(xing)(xing)能得(de)到大幅(fu)度的(de)提高。鐵素體(ti)不銹鋼成型(xing)方(fang)式的(de)適(shi)應性(xing)(xing),見表4-2。


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大(da)部分鐵(tie)素體不(bu)銹鋼在加(jia)工(gong)硬化(hua)方面的(de)行為與普通碳鋼相類似。由于(yu)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼具有較高的(de)起(qi)始屈服強,它們在起(qi)始成型加(jia)工(gong)時就需要(yao)較大(da)的(de)變形力(li)。


 在(zai)深沖(chong)成型過程(cheng)中(zhong),鉻-鎳不(bu)銹鋼(奧氏體)的(de)最(zui)佳沖(chong)壓變形率為40%~60%,而純鉻鐵素體不(bu)銹鋼的(de)最(zui)佳變形率剛為20%~30%.影響變形率大小的(de)主(zhu)要因素是(shi)模具(ju)圓角半(ban)徑,其次(ci)則與沖(chong)頭(tou)端部半(ban)徑大小有關。如(ru)果模具(ju)圓角半(ban)徑減小,則沖(chong)壓性(xing)能變壞。典型沖(chong)頭(tou)和沖(chong)模的(de)圓角半(ban)徑一般不(bu)小于金(jin)屬(shu)厚度的(de)5~10倍。


 馬氏體型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)就是常說的(de)普通Cr不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),一般具有相對(dui)較(jiao)高(gao)的(de)碳含(han)量(liang)(0.15%~1.2%),它們也(ye)屬于400系列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。在全(quan)退火狀(zhuang)態下,12Cr12(403)和(he)12Cr13(410)鋼(gang)(gang)的(de)成型特性,非常類(lei)似于某些鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。


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