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(xiu)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(zai)冷(leng)加工過程(cheng)(cheng)中,10Cr17(430)鋼的(de)屈(qu)服強度(du)快(kuai)速向抗拉極限(xian)強度(du)靠攏,見圖4-4。因為塑(su)性變形(冷(leng)成(cheng)型(xing))的(de)發生,必須(xu)超過屈(qu)服點。屈(qu)服應力和(he)極限(xian)抗拉應力的(de)會聚和(he)接近,容易引起(qi)開裂,典型(xing)的(de)鐵素(su)體不(bu)(bu)銹鋼就是這樣。隨著冷(leng)加工程(cheng)(cheng)度(du)的(de)提高,塑(su)性快(kuai)速下降,所以鐵素(su)體不(bu)(bu)銹鋼成(cheng)型(xing)必須(xu)使用完全退火的(de)板材,即使如此,在(zai)成(cheng)型(xing)加工過程(cheng)(cheng)中,有時也需要中間退火。
鐵(tie)素體不銹鋼在(zai)旋(xuan)壓或(huo)(huo)者(zhe)輥式彎曲成型時,冷(leng)加(jia)工程度的不斷增(zeng)加(jia),塑(su)性會逐漸下降,與普碳鋼相(xiang)比,更加(jia)需要(yao)中間退火。雖然如此,像(xiang)06Cr11Ti(409)和10Cr17(430)鋼還是經常被用在(zai)如落料、折彎、深(shen)沖或(huo)(huo)旋(xuan)壓等(deng)成型加(jia)工中。
圖(tu)4-4和圖(tu)4-5表明,鐵(tie)素(su)體(ti)型不銹(xiu)鋼10Cr17(430)的抗拉強(qiang)度(du)(du)與屈服強(qiang)度(du)(du)之(zhi)間的區域范圍(wei),隨著冷加(jia)(jia)工變(bian)形量的增加(jia)(jia),抗拉強(qiang)度(du)(du)與屈服強(qiang)度(du)(du)之(zhi)間的區域范圍(wei)明顯變(bian)窄(zhai)。這是鐵(tie)素(su)體(ti)型不銹(xiu)鋼的典型性(xing)質,它(ta)使其成型加(jia)(jia)工受(shou)到(dao)限制(與奧氏(shi)體(ti)合金(jin)相比較(jiao))。盡(jin)管10Cr17(430)型鋼的成型性(xing)比300型鋼為差,但仍可對其進行(xing)沖切、彎曲、沖壓(ya)或旋壓(ya)等(deng)成型加(jia)(jia)工。10Cr17(430)型不銹(xiu)鋼最重(zhong)要(yao)的用(yong)途之(zhi)一是用(yong)作汽車裝飾(shi)件和嵌條(tiao)。
對于(yu)鐵素體不銹鋼(gang)來說,其(qi)沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)(ya)成型(xing)性(xing)能與(yu)延伸率一(yi)般是(shi)隨著鉻(ge)含量的(de)增加(jia)而降(jiang)低(di)的(de)。為了解決這一(yi)問(wen)題(ti),當沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)(ya)成型(xing)鉻(ge)含量高的(de)毛坯時(shi),沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)(ya)成型(xing)前可對其(qi)適當進(jin)行(xing)加(jia)熱,以提高其(qi)沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)(ya)成型(xing)性(xing)能和延伸率。在加(jia)熱的(de)情(qing)況下,金(jin)屬的(de)延伸率會(hui)大(da)大(da)提高,而且所(suo)需成型(xing)力大(da)大(da)下降(jiang)。對那些不能冷(leng)成型(xing)加(jia)工的(de)鋼(gang)種,采用加(jia)熱成型(xing)的(de)方法(fa)就可順利進(jin)行(xing)了。
鐵(tie)素體(ti)不銹鋼采用121~204℃的(de)熱成(cheng)型,比其冷(leng)成(cheng)型性能(neng)大為改善,尤其是高鉻鐵(tie)素體(ti)不銹鋼。
鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)凸緣成型性能(neng)與n值(加工硬化指數)有關,深沖加工性能(neng)與r值(塑性應變化)有關。其中(zhong)r值由(you)不(bu)(bu)同(tong)的(de)生(sheng)產工藝下的(de)不(bu)(bu)同(tong)的(de)組織(zhi)集合來決定(ding)。采取(qu)一些(xie)措施來顯著(zhu)減少固溶碳和固溶氮,可大(da)大(da)改善r值,并使深沖性能(neng)得到大(da)幅度的(de)提高。鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)成型方(fang)式的(de)適應性,見表4-2。
大部分鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼在(zai)加工(gong)硬化(hua)方面的(de)行為(wei)與普通碳鋼相類似。由于鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼具有較高的(de)起(qi)始(shi)屈服強,它們在(zai)起(qi)始(shi)成型加工(gong)時就需要較大的(de)變形力。
在(zai)深沖成型過程中,鉻-鎳不銹(xiu)鋼(gang)(奧氏(shi)體)的(de)最佳(jia)沖壓變形率(lv)(lv)為(wei)40%~60%,而純鉻鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)最佳(jia)變形率(lv)(lv)剛為(wei)20%~30%.影響變形率(lv)(lv)大小的(de)主要(yao)因素是(shi)模具圓角(jiao)半徑,其次則與沖頭端部半徑大小有(you)關。如果模具圓角(jiao)半徑減小,則沖壓性能變壞。典型沖頭和沖模的(de)圓角(jiao)半徑一般不小于金屬厚度的(de)5~10倍(bei)。
馬氏(shi)體型不銹鋼(gang)就是(shi)常說(shuo)的普通Cr不銹鋼(gang),一般(ban)具有相對(dui)較高的碳含量(liang)(0.15%~1.2%),它(ta)們也(ye)屬(shu)于400系列不銹鋼(gang)。在全退火狀態下,12Cr12(403)和(he)12Cr13(410)鋼(gang)的成型特(te)性,非常類似于某(mou)些鐵素體不銹鋼(gang)。
含碳(tan)量(liang)較高的(de)馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼,如(ru)30Cr13(420)、17Cr16Ni2(431)和108Cr17(440C)就(jiu)不(bu)推薦用冷(leng)成型方式(shi)來加工。