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(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(shi)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。
但是，由于(yu)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼具有較高(gao)的(de)退火(huo)后強度(du)和加(jia)工硬(ying)化(hua)性(xing)能，所以(yi)和鐵素體(ti)不銹鋼相比，需要(yao)更大的(de)加(jia)成型應力(li)。而且，由于(yu)加(jia)工硬(ying)化(hua)的(de)原(yuan)因，不僅僅需要(yao)較高(gao)的(de)形變(bian)應力(li)，而且需要(yao)提高(gao)金屬開始變(bian)形時的(de)起始應力(li)。
由于奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)有很高(gao)的(de)塑性(xing)，所以(yi)這(zhe)些鋼(gang)(gang)的(de)形變(bian)能力比鐵素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)強，在冷加成型工作中(zhong)允(yun)許(xu)承受很大(da)的(de)變(bian)形量。在奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)，加工硬化越快的(de)鋼(gang)(gang)種，如12Cr17Ni7(301)或(huo)者06Cr19Ni10（304),在同樣的(de)作業(ye)中(zhong)能承受最大(da)的(de)形變(bian)。奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)冷加工成型的(de)成型性(xing)能是指沒有預先退(tui)火情(qing)況下的(de)冷變(bian)形。但是，在連續(xu)加工過程中(zhong)，也許(xu)需(xu)要進行中(zhong)間(jian)退(tui)火，使其恢復到原有的(de)塑性(xing)。
奧氏(shi)體不(bu)銹鋼優良(liang)的(de)成(cheng)型(xing)性(xing)能，尤其(qi)在需(xu)持久極(ji)大的(de)拉伸變形的(de)脹形和彎曲作(zuo)業(ye)中(zhong)(zhong)，以及需(xu)要高塑性(xing)的(de)劇烈的(de)深沖作(zuo)業(ye)中(zhong)(zhong)，表現尤為明(ming)顯。
通常(chang)，當(dang)Ni含(han)(han)量較低(di)時，如(ru)12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)加(jia)工會變得非常(chang)困難(nan)。在穩(wen)定化鋼(gang)(gang)種的(de)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)特性(xing)中，穩(wen)定化元(yuan)素的(de)存在，如(ru)Ti、Nb和(he)Ta以(yi)及(ji)高含(han)(han)C量，起(qi)著不(bu)利的(de)作用。這是由于微觀結構中形成(cheng)(cheng)(cheng)像Ti的(de)碳化物和(he)氮(dan)化物的(de)第二相(xiang)粒(li)子(zi)的(de)原(yuan)因。所以(yi)在06Cr18Ni11Ti(321)和(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)(gang)種的(de)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)，沒有在06Cr19Ni10(304)和(he) 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)(gang)種成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)得順(shun)利。像Y12Cr18Ni9(303)這種易切(qie)削加(jia)工鋼(gang)(gang)種，塑性(xing)性(xing)能比較差，不(bu)能用于成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)加(jia)工。
圖4-12是在壓力成型時出現的減薄破裂照片。
1. 沖壓(ya)成型(xing)
沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)包括拉伸(shen)和沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)，拉伸(shen)會減小工件的(de)(de)橫截面(mian)，而沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)卻(que)不(bu)能。換言之，沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)允許材料(liao)在(zai)足夠張力變(bian)形(xing)，這張力是(shi)由(you)壓(ya)(ya)(ya)(ya)緊壓(ya)(ya)(ya)(ya)環面(mian)產生的(de)(de)，為(wei)的(de)(de)是(shi)防止(zhi)折皺產生。在(zai)沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)成(cheng)型的(de)(de)第(di)一階段，材料(liao)經(jing)過(guo)90°拉彎，并會引起不(bu)同程(cheng)度(du)(du)(du)的(de)(de)加(jia)工硬化(hua)（這要取決于沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)環的(de)(de)圓(yuan)角(jiao)和鋼加(jia)工硬化(hua)的(de)(de)速度(du)(du)(du)。較(jiao)小圓(yuan)角(jiao)將引起較(jiao)大(da)的(de)(de)加(jia)工硬化(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)奧氏體不(bu)銹鋼耐(nai)急彎性(xing)能變(bian)形(xing)比普通鉻鋼要好，特別(bie)是(shi)在(zai)帶鋼彎曲(qu)后再(zai)拉伸(shen)時更是(shi)這樣。彎曲(qu)半徑的(de)(de)變(bian)化(hua)，通常能夠是(shi)厚度(du)(du)(du)的(de)(de)7倍，因此斷裂(lie)就成(cheng)為(wei)一個問題。
沖(chong)(chong)壓成型(xing)(xing)所(suo)選用的鋼種決定了沖(chong)(chong)壓成型(xing)(xing)的深度和(he)獲得所(suo)要(yao)求形狀的方法。如(ru)果(guo)要(yao)是進行多次成型(xing)(xing)，加工者就需(xu)要(yao)知道毛(mao)坯(pi)在(zai)每一(yi)次成型(xing)(xing)操(cao)作(zuo)中沖(chong)(chong)壓的深度，以及在(zai)沖(chong)(chong)壓成型(xing)(xing)之(zhi)間是否需(xu)要(yao)退火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼(gang)適合于制作1~2次沖壓拉(la)伸(shen)成型的(de)工件（材料變形主(zhu)要(yao)通過拉(la)伸(shen)，只發生少(shao)量滑移(yi)）。其主(zhu)要(yao)優點是一般情況下(xia)能夠(gou)使用(yong)較小的(de)毛坯直徑。為了限制材料滑移(yi)，通過改變壓緊裝(zhuang)置(zhi)壓力，就能夠(gou)完全控制起皺觀象。
用(yong)下(xia)面簡單的公式就能(neng)夠計算出所選用(yong)鋼(gang)種的毛坯的直(zhi)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(guo)收縮量不到25%,工件一般選(xuan)用10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼。如果(guo)壓(ya)縮在50%以(yi)下，可選(xuan)用12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼，但對收縮量較大(da)的工件，則(ze)選(xuan)用06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼。
圖(tu)4-11是典(dian)型的(de)間(jian)隙圓角半徑要求示意圖(tu)。為了計算坯料尺寸。
在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)冷(leng)沖壓成型(xing)(xing)時，為(wei)了實(shi)現成型(xing)(xing)就必須使用超過其屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)，但又要低于(yu)其抗拉(la)強(qiang)度(du)的(de)(de)成型(xing)(xing)力(li)。這(zhe)(zhe)(zhe)就是說(shuo)，這(zhe)(zhe)(zhe)個力(li)的(de)(de)范(fan)(fan)圍(wei)就處于(yu)屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)和(he)(he)抗拉(la)強(qiang)度(du)之(zhi)(zhi)間的(de)(de)較(jiao)大(da)范(fan)(fan)圍(wei)之(zhi)(zhi)內。屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)和(he)(he)抗拉(la)強(qiang)度(du)之(zhi)(zhi)間范(fan)(fan)圍(wei)越大(da)，塑性變(bian)形的(de)(de)范(fan)(fan)圍(wei)也就越大(da)，參見圖4-6。在(zai)退火(huo)狀態下(xia)，400系(xi)列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)有較(jiao)低的(de)(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)和(he)(he)抗拉(la)強(qiang)度(du)，這(zhe)(zhe)(zhe)樣其加工(gong)范(fan)(fan)圍(wei)就比較(jiao)狹窄，而(er)且400系(xi)列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)拉(la)伸變(bian)形量也不(bu)及200和(he)(he)300系(xi)列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。
圖4-13表示冷(leng)(leng)加(jia)(jia)(jia)工成型時，加(jia)(jia)(jia)工硬化對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼的(de)(de)強(qiang)度(du)和塑性(xing)的(de)(de)影響。很(hen)明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼有較(jiao)(jiao)大的(de)(de)塑性(xing)范圍。盡管這(zhe)兩種鋼的(de)(de)強(qiang)度(du)增加(jia)(jia)(jia)要比10Cr17(430)快得多，但它們的(de)(de)韌性(xing)在冷(leng)(leng)加(jia)(jia)(jia)工中仍然(ran)可以保持很(hen)高。隨著(zhu)鋼中Ni含量的(de)(de)增加(jia)(jia)(jia)，其(qi)加(jia)(jia)(jia)工硬化率下降；隨著(zhu)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)(jia)工的(de)(de)進行，在很(hen)大程度(du)上仍能(neng)保持較(jiao)(jiao)高的(de)(de)韌性(xing)。
沖壓成(cheng)型時，不銹鋼(gang)坯(pi)料被(bei)壓環緊(jin)緊(jin)夾持在凹(ao)模上的(de)(de)(de)方法，可使坯(pi)料形(xing)成(cheng)后的(de)(de)(de)工(gong)(gong)件被(bei)拉深而(er)又不會(hui)流入凹(ao)模內(nei)，這(zhe)無疑會(hui)使工(gong)(gong)件的(de)(de)(de)壁厚減薄，由于(yu)加(jia)工(gong)(gong)硬(ying)化作(zuo)用，減薄部(bu)(bu)分的(de)(de)(de)金屬強度可以等于(yu)或(huo)超過(guo)未經(jing)加(jia)工(gong)(gong)較厚的(de)(de)(de)部(bu)(bu)位。
為(wei)(wei)了(le)將(jiang)坯(pi)料(liao)形成(cheng)為(wei)(wei)一(yi)定的(de)形狀，工件(jian)某些部(bu)(bu)位的(de)厚度(du)勢必會減薄。對于成(cheng)型(xing)加工要求(qiu)某一(yi)區(qu)域金屬的(de)塑性流動大于另一(yi)區(qu)域的(de)工件(jian)來講(jiang)，就是(shi)應用(yong)了(le)這一(yi)技(ji)術，特別是(shi)局部(bu)(bu)成(cheng)型(xing)。
沖(chong)壓成(cheng)型(xing)(xing)時，在成(cheng)型(xing)(xing)模(mo)頂(ding)端(duan)(duan)部(bu)位的成(cheng)型(xing)(xing)應力、金屬塑(su)性的流動(dong)和(he)變形值都是最大的。如(ru)果(guo)坯(pi)料(liao)在成(cheng)型(xing)(xing)時發生(sheng)(sheng)破裂(lie)，那么其破裂(lie)一定發生(sheng)(sheng)在成(cheng)型(xing)(xing)模(mo)頂(ding)端(duan)(duan)部(bu)位的區域。
大(da)量的(de)(de)不銹鋼薄(bo)板均可(ke)采用沖(chong)壓(ya)(ya)方法進行成型加工，但對成型加工操作的(de)(de)要求都(dou)非常嚴格(ge)。一種材料的(de)(de)拉伸成型性能，可(ke)在材料生產的(de)(de)實際使用中測得。如(ru)果要精確地確定鋼種的(de)(de)成分與工藝對沖(chong)壓(ya)(ya)成型性的(de)(de)影響，則有(you)必要取得比“可(ke)－否”試驗更為精確的(de)(de)結(jie)果。
在沖壓成型(xing)時，除材料(liao)因(yin)(yin)素外還有許(xu)多(duo)變化因(yin)(yin)素，那些處于成型(xing)性邊(bian)緣的鋼種，都會因(yin)(yin)這些變化因(yin)(yin)素決(jue)定它(ta)們能否(fou)順利成型(xing)。這些變化的因(yin)(yin)素有：壓環的壓力、成型(xing)速度、潤滑劑、壓模(mo)清潔(jie)程度以及(ji)模(mo)具(ju)磨損情況(kuang)等(deng)。對不(bu)銹鋼沖壓成型(xing)性評(ping)價的試(shi)驗應(ying)盡可能簡(jian)單，而且要求(qiu)其再（重）現性要好。
沖壓成(cheng)型和拉伸成(cheng)型特(te)點的(de)比(bi)較(jiao)如圖(tu)4-14所(suo)示。
2. 沖壓成型實例
［實例4-1]如圖(tu)4-15所示(shi)，為(wei)12Cr17Ni7(301)不銹鋼制成的(de)汽車輪罩示(shi)意(yi)圖(tu)，其(qi)中心部(bu)位就是有(you)目的(de)地采用(yong)了(le)拉伸法(fa)使其(qi)減薄并產生加(jia)工硬化作用(yong)的(de)實例。
［實(shi)例4-2]使工(gong)件承(cheng)受成型所能(neng)允(yun)許的最大(da)壓力，并通(tong)過加工(gong)硬(ying)化提(ti)高其強度的例子(zi)，如圖4-16所示。
圖4-16是小型(xing)飛機引擎消音器端(duan)蓋的(de)示意圖。該端(duan)蓋所用(yong)的(de)材料是06Cr18Ni11Ti(321),在成型(xing)過程中，施加接近成型(xing)性極限所規定的(de)最大壓力，使其加工硬化(hua)，以(yi)提高(gao)其剛度并獲(huo)得(de)必要的(de)抗疲(pi)勞強度。
該端蓋(gai)是(shi)在一臺60t向后(hou)開口的傾(qing)斜(xie)式機(ji)械沖(chong)床上經兩道工序制成的。沖(chong)床的沖(chong)程為(wei)127mm,該模具(ju)是(shi)淬(cui)火硬度為(wei)洛氏(shi)59~62的工具(ju)鋼沖(chong)模。
第一道工(gong)序如圖4-16(b)所(suo)示，為(wei)一組合(he)型(xing)沖(chong)壓(ya)模。其作用是將坯(pi)料先沖(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)為(wei)帶槽的(de)(de)圓(yuan)(yuan)盤形狀，使其內徑和外(wai)形符合(he)工(gong)件(jian)要求。工(gong)件(jian)的(de)(de)外(wai)緣(yuan)是用彈性(xing)夾(jia)具壓(ya)緊，工(gong)件(jian)內表面用一與沖(chong)壓(ya)中(zhong)心對中(zhong)的(de)(de)橡膠墊支撐。成(cheng)型(xing)是按照設計的(de)(de)順序進行的(de)(de)，即首先成(cheng)型(xing)帶槽的(de)(de)圓(yuan)(yuan)盤形狀，然(ran)后再對內外(wai)徑進行加(jia)工(gong)，這樣就可以使所(suo)得的(de)(de)凸緣(yuan)尺寸(cun)非常精確。
第二道(dao)工序如(ru)圖(tu)4-16(b)所(suo)示，主要(yao)是(shi)加工工件的(de)內(nei)緣(yuan)（拉伸）和外緣(yuan)（壓(ya)縮）。在該(gai)操作過(guo)程中(zhong)，消音(yin)器端(duan)蓋所(suo)承受的(de)壓(ya)力是(shi)經彈性壓(ya)力墊(dian)傳遞(di)的(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] 不銹鋼具(ju)有較高的(de)延伸(shen)(shen)率，所以在(zai)壓縮(suo)時，極易(yi)產(chan)生皺(zhou)折(zhe)。這樣，如何選擇(ze)金屬在(zai)成(cheng)型(xing)(xing)(xing)(xing)時的(de)流動(dong)方向(xiang)，就成(cheng)為(wei)保證(zheng)高質量要(yao)求工(gong)件成(cheng)型(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)關鍵所在(zai)，理論和(he)實踐告訴我們(men)，其成(cheng)型(xing)(xing)(xing)(xing)方式應選用(yong)拉(la)伸(shen)(shen)成(cheng)型(xing)(xing)(xing)(xing)，而不能選用(yong)壓縮(suo)成(cheng)型(xing)(xing)(xing)(xing)。
圖4-17所示(shi)的就是利用壓板定位和模具(ju)上刻槽，這兩項措施來控制金(jin)屬(shu)流動的實(shi)際例子。
圖4-17所示的工件是用經退火的12Cr18Ni9(302不銹(xiu)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(guo)程所(suo)形成(cheng)的(de)(de)(de)角(jiao)必須緊靠(kao)壓(ya)板(ban)(ban)，這(zhe)樣沖模(mo)就不能將料(liao)固定(ding)成(cheng)水平狀。在成(cheng)型過(guo)程中毛坯的(de)(de)(de)上、下(xia)邊緣均(jun)被(bei)壓(ya)板(ban)(ban)夾緊夾緊力(li)(li)為(wei)36噸(dun)。由于上壓(ya)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)長度(du)是(shi)下(xia)壓(ya)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)兩倍(bei)，寬(kuan)度(du)為(wei)下(xia)壓(ya)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)2/3,這(zhe)樣夾緊力(li)(li)是(shi)在大(da)(da)面(mian)積(ji)上分(fen)布(bu)的(de)(de)(de)。所(suo)以大(da)(da)部(bu)(bu)分(fen)金(jin)屬將會(hui)從寬(kuan)端(duan)(duan)流(liu)向窄(zhai)(zhai)端(duan)(duan)，這(zhe)樣被(bei)加(jia)工金(jin)屬就會(hui)產生(sheng)皺紋。如果在上壓(ya)板(ban)(ban)上附加(jia)刻槽，為(wei)的(de)(de)(de)是(shi)提高該端(duan)(duan)的(de)(de)(de)夾緊力(li)(li)，可使毛坯窄(zhai)(zhai)端(duan)(duan)的(de)(de)(de)大(da)(da)部(bu)(bu)分(fen)金(jin)屬產生(sheng)流(liu)動。為(wei)了(le)促進毛坯窄(zhai)(zhai)端(duan)(duan)金(jin)屬的(de)(de)(de)流(liu)動，并在坯料(liao)下(xia)部(bu)(bu)涂以脂肪酸非顏料(liao)型繪畫混合劑，因下(xia)沖模(mo)半(ban)徑比較小，產生(sheng)撕裂(lie)而造成(cheng)的(de)(de)(de)金(jin)屬損耗僅為(wei)3%.
