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)、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(you)(you)于奧氏體不(bu)(bu)銹鋼具有(you)較高的退火后強度和加(jia)工硬化性能，所(suo)以和鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹鋼相(xiang)比，需要(yao)更大(da)的加(jia)成(cheng)型應(ying)力。而且(qie)，由(you)(you)于加(jia)工硬化的原因，不(bu)(bu)僅(jin)僅(jin)需要(yao)較高的形變應(ying)力，而且(qie)需要(yao)提(ti)高金屬開始(shi)變形時的起始(shi)應(ying)力。
由(you)于奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)有很(hen)高的(de)(de)(de)塑性(xing)，所(suo)以這些鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)變(bian)能(neng)力比鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)強，在(zai)(zai)冷加(jia)(jia)成(cheng)型工(gong)(gong)(gong)作中(zhong)(zhong)允許承(cheng)受(shou)很(hen)大的(de)(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)(xing)量。在(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)，加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)硬(ying)化(hua)越快的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種，如12Cr17Ni7(301)或者(zhe)06Cr19Ni10（304),在(zai)(zai)同樣(yang)的(de)(de)(de)作業中(zhong)(zhong)能(neng)承(cheng)受(shou)最大的(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)變(bian)。奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)冷加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)成(cheng)型的(de)(de)(de)成(cheng)型性(xing)能(neng)是指(zhi)沒有預先(xian)退火情況(kuang)下的(de)(de)(de)冷變(bian)形(xing)(xing)(xing)。但是，在(zai)(zai)連(lian)續加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)過程中(zhong)(zhong)，也許需要進行中(zhong)(zhong)間退火，使其恢(hui)復到原有的(de)(de)(de)塑性(xing)。
奧氏體不銹鋼(gang)優良的(de)(de)成(cheng)型性能，尤其在(zai)需持(chi)久極大的(de)(de)拉(la)伸變形(xing)的(de)(de)脹(zhang)形(xing)和(he)彎曲(qu)作(zuo)(zuo)業中(zhong)，以及需要高塑性的(de)(de)劇烈的(de)(de)深(shen)沖(chong)作(zuo)(zuo)業中(zhong)，表現(xian)尤為明顯。
通(tong)常(chang)，當Ni含量較低時，如(ru)12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)成(cheng)型(xing)(xing)加工(gong)(gong)會變(bian)得非常(chang)困難。在(zai)(zai)穩定化(hua)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)的(de)成(cheng)型(xing)(xing)特(te)性中，穩定化(hua)元(yuan)素的(de)存在(zai)(zai)，如(ru)Ti、Nb和Ta以及(ji)高含C量，起著(zhu)不(bu)利的(de)作用(yong)。這是由于微觀結構中形(xing)成(cheng)像(xiang)(xiang)Ti的(de)碳化(hua)物和氮(dan)化(hua)物的(de)第二相粒子的(de)原因。所(suo)以在(zai)(zai)06Cr18Ni11Ti(321)和06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)的(de)成(cheng)型(xing)(xing)，沒有(you)在(zai)(zai)06Cr19Ni10(304)和 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)成(cheng)型(xing)(xing)得順(shun)利。像(xiang)(xiang)Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)易切削加工(gong)(gong)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)，塑性性能(neng)比較差，不(bu)能(neng)用(yong)于成(cheng)型(xing)(xing)加工(gong)(gong)。
圖(tu)4-12是在壓力(li)成(cheng)型時出現的減薄破裂照片(pian)。
1. 沖壓(ya)成型
沖壓(ya)(ya)(ya)包括拉(la)伸和(he)沖壓(ya)(ya)(ya)，拉(la)伸會減小工件(jian)的(de)(de)橫截面(mian)，而沖壓(ya)(ya)(ya)卻不(bu)能(neng)。換言之，沖壓(ya)(ya)(ya)允許材料在足(zu)夠張(zhang)力(li)變(bian)形，這(zhe)張(zhang)力(li)是由(you)壓(ya)(ya)(ya)緊(jin)壓(ya)(ya)(ya)環面(mian)產生的(de)(de)，為的(de)(de)是防止折皺(zhou)產生。在沖壓(ya)(ya)(ya)成(cheng)型的(de)(de)第(di)一階(jie)段，材料經過90°拉(la)彎(wan)，并(bing)會引起(qi)不(bu)同程度的(de)(de)加(jia)工硬化(hua)(hua)（這(zhe)要取決于沖壓(ya)(ya)(ya)環的(de)(de)圓角和(he)鋼加(jia)工硬化(hua)(hua)的(de)(de)速度。較(jiao)小圓角將(jiang)引起(qi)較(jiao)大的(de)(de)加(jia)工硬化(hua)(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼耐急彎(wan)性能(neng)變(bian)形比普通鉻(ge)鋼要好，特(te)別是在帶(dai)鋼彎(wan)曲后再(zai)拉(la)伸時更是這(zhe)樣。彎(wan)曲半徑的(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)，通常(chang)能(neng)夠是厚(hou)度的(de)(de)7倍(bei)，因此斷裂就成(cheng)為一個問題。
沖(chong)(chong)壓成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)所選用(yong)的(de)鋼(gang)種(zhong)決定了沖(chong)(chong)壓成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的(de)深度和獲得所要(yao)求(qiu)形狀的(de)方法。如果要(yao)是進(jin)行多(duo)次(ci)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)，加工者(zhe)就需要(yao)知道毛(mao)坯在(zai)每一次(ci)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)操作中沖(chong)(chong)壓的(de)深度，以及在(zai)沖(chong)(chong)壓成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)之間是否需要(yao)退(tui)火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于制(zhi)(zhi)作(zuo)1~2次沖壓(ya)(ya)拉伸成(cheng)型的工件（材(cai)料(liao)變形主(zhu)(zhu)要通過(guo)拉伸，只發(fa)生少(shao)量滑移）。其主(zhu)(zhu)要優點(dian)是一般情況(kuang)下能(neng)夠使用(yong)較小的毛(mao)坯直(zhi)徑。為了限制(zhi)(zhi)材(cai)料(liao)滑移，通過(guo)改變壓(ya)(ya)緊裝(zhuang)置壓(ya)(ya)力，就能(neng)夠完全控制(zhi)(zhi)起皺觀象。
用下面簡單的公式就能(neng)夠(gou)計算出(chu)所選用鋼種的毛坯的直(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)(guo)收縮量不到25%,工(gong)件一般(ban)選(xuan)用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼(gang)。如果(guo)(guo)壓縮在50%以下，可選(xuan)用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼(gang)，但對收縮量較大的工(gong)件，則選(xuan)用(yong)06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼(gang)。
圖(tu)4-11是典(dian)型的間隙圓角半徑要求示意圖(tu)。為了計算坯料尺寸。
在(zai)不(bu)(bu)銹鋼冷沖壓成型(xing)時，為了實現成型(xing)就(jiu)(jiu)必須使用(yong)超過其屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)(du)(du)，但又(you)要低(di)于其抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)(du)(du)的(de)(de)成型(xing)力。這就(jiu)(jiu)是說(shuo)，這個力的(de)(de)范圍就(jiu)(jiu)處于屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)(du)(du)和抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)(du)(du)之(zhi)間的(de)(de)較(jiao)大范圍之(zhi)內。屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)(du)(du)和抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)(du)(du)之(zhi)間范圍越(yue)大，塑性變形的(de)(de)范圍也(ye)就(jiu)(jiu)越(yue)大，參見圖4-6。在(zai)退火狀態下，400系列(lie)不(bu)(bu)銹鋼有較(jiao)低(di)的(de)(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)(du)(du)和抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)(du)(du)，這樣其加工范圍就(jiu)(jiu)比較(jiao)狹窄，而且400系列(lie)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)拉(la)伸(shen)變形量也(ye)不(bu)(bu)及200和300系列(lie)不(bu)(bu)銹鋼。
圖4-13表示(shi)冷加(jia)(jia)工成(cheng)型時，加(jia)(jia)工硬化對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼的(de)強度(du)和塑(su)性的(de)影響。很明(ming)顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼有較(jiao)大的(de)塑(su)性范(fan)圍。盡管(guan)這兩種鋼的(de)強度(du)增加(jia)(jia)要比10Cr17(430)快得(de)多(duo)，但它們(men)的(de)韌性在冷加(jia)(jia)工中仍然可以保(bao)持很高。隨(sui)著鋼中Ni含量的(de)增加(jia)(jia)，其加(jia)(jia)工硬化率下降；隨(sui)著冷加(jia)(jia)工的(de)進行，在很大程度(du)上(shang)仍能保(bao)持較(jiao)高的(de)韌性。
沖(chong)壓成(cheng)型時，不銹(xiu)鋼坯(pi)料(liao)(liao)被(bei)壓環緊(jin)緊(jin)夾持在凹模(mo)上的方(fang)法(fa)，可使(shi)坯(pi)料(liao)(liao)形成(cheng)后(hou)的工(gong)(gong)(gong)(gong)件被(bei)拉深而又不會流入凹模(mo)內(nei)，這無疑會使(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)件的壁厚(hou)減薄，由于(yu)加工(gong)(gong)(gong)(gong)硬化作(zuo)用，減薄部(bu)分的金屬強度可以等于(yu)或(huo)超過未經加工(gong)(gong)(gong)(gong)較厚(hou)的部(bu)位(wei)。
為了將坯料形成為一(yi)定的(de)形狀(zhuang)，工件(jian)某些(xie)部位(wei)的(de)厚度(du)勢必會減薄。對(dui)于(yu)成型加(jia)工要求(qiu)某一(yi)區域(yu)金屬的(de)塑性流動大于(yu)另一(yi)區域(yu)的(de)工件(jian)來講，就(jiu)是(shi)應(ying)用(yong)了這一(yi)技術，特別是(shi)局部成型。
沖(chong)壓成型時，在(zai)成型模(mo)(mo)頂端(duan)部(bu)位(wei)的成型應力、金屬塑(su)性的流動和變形值都是(shi)最大的。如果坯料(liao)在(zai)成型時發生(sheng)破(po)裂(lie)，那么(me)其破(po)裂(lie)一定發生(sheng)在(zai)成型模(mo)(mo)頂端(duan)部(bu)位(wei)的區域。
大量的(de)不銹(xiu)鋼(gang)薄(bo)板(ban)均可采用(yong)沖(chong)壓方(fang)法進行成(cheng)型(xing)(xing)加(jia)工(gong)，但對成(cheng)型(xing)(xing)加(jia)工(gong)操(cao)作的(de)要(yao)求都非常嚴格。一種材料(liao)的(de)拉伸成(cheng)型(xing)(xing)性(xing)能，可在材料(liao)生產的(de)實際使用(yong)中(zhong)測得(de)。如果要(yao)精確地確定鋼(gang)種的(de)成(cheng)分與(yu)工(gong)藝(yi)對沖(chong)壓成(cheng)型(xing)(xing)性(xing)的(de)影響，則(ze)有必要(yao)取得(de)比(bi)“可－否”試驗更為精確的(de)結(jie)果。
在(zai)沖壓成型時，除(chu)材(cai)料因素外還有許多變(bian)化因素，那些處于成型性(xing)(xing)邊緣的鋼(gang)種，都會(hui)因這些變(bian)化因素決定它們(men)能(neng)否順(shun)利成型。這些變(bian)化的因素有：壓環的壓力(li)、成型速度(du)、潤滑劑(ji)、壓模(mo)清潔程(cheng)度(du)以及模(mo)具(ju)磨(mo)損情況等(deng)。對不銹鋼(gang)沖壓成型性(xing)(xing)評(ping)價的試驗應盡(jin)可能(neng)簡單，而且要(yao)求其再（重）現性(xing)(xing)要(yao)好(hao)。
沖壓成(cheng)型和拉伸成(cheng)型特(te)點的比較如圖4-14所示。
2. 沖(chong)壓成型實例
［實(shi)例4-1]如圖4-15所示(shi)，為12Cr17Ni7(301)不銹(xiu)鋼制成的汽車(che)輪罩示(shi)意圖，其中(zhong)心部位就是(shi)有目(mu)的地采(cai)用了拉伸法使其減(jian)薄(bo)并(bing)產(chan)生加工(gong)硬化(hua)作用的實(shi)例。
［實例4-2]使工件承(cheng)受成型所能允許的最大壓力，并通過加工硬(ying)化提(ti)高(gao)其強度的例子(zi)，如圖4-16所示。
圖4-16是(shi)小型飛機(ji)引擎消(xiao)音器端(duan)(duan)蓋(gai)的(de)示意圖。該端(duan)(duan)蓋(gai)所用的(de)材料是(shi)06Cr18Ni11Ti(321),在成(cheng)型過程中，施加接近成(cheng)型性(xing)極限所規定的(de)最大壓力，使其加工硬化(hua)，以提高其剛(gang)度并(bing)獲(huo)得必要的(de)抗疲勞強度。
該端蓋是在一臺60t向后(hou)開口的傾(qing)斜式機(ji)械沖床上經(jing)兩(liang)道工序制(zhi)成的。沖床的沖程(cheng)為127mm,該模具(ju)是淬火硬度為洛(luo)氏59~62的工具(ju)鋼沖模。
第一道(dao)工(gong)(gong)序如圖4-16(b)所示，為一組合(he)型沖(chong)壓模。其(qi)作用是(shi)將坯料先沖(chong)壓成型為帶槽的(de)圓盤(pan)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)，使其(qi)內(nei)徑和外(wai)(wai)形(xing)符(fu)合(he)工(gong)(gong)件(jian)要求。工(gong)(gong)件(jian)的(de)外(wai)(wai)緣是(shi)用彈(dan)性夾(jia)具(ju)壓緊，工(gong)(gong)件(jian)內(nei)表(biao)面用一與沖(chong)壓中心對中的(de)橡膠墊支撐。成型是(shi)按照設(she)計的(de)順序進行(xing)的(de)，即首(shou)先成型帶槽的(de)圓盤(pan)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)，然后再對內(nei)外(wai)(wai)徑進行(xing)加工(gong)(gong)，這樣就可(ke)以(yi)使所得的(de)凸緣尺寸(cun)非常精確。
第二道工序如圖4-16(b)所示，主要是(shi)(shi)加(jia)工工件的內(nei)緣(yuan)（拉伸）和外(wai)緣(yuan)（壓縮）。在該操作過程中，消音器端蓋所承受的壓力是(shi)(shi)經彈性壓力墊傳遞的。
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(bu)銹(xiu)鋼具(ju)有較(jiao)高(gao)的(de)延伸(shen)率，所以在壓縮時，極易產(chan)生皺(zhou)折。這樣，如何選(xuan)擇(ze)金屬在成型(xing)(xing)時的(de)流(liu)動方(fang)向，就(jiu)成為(wei)保證高(gao)質量要求工件成型(xing)(xing)的(de)關鍵所在，理論(lun)和(he)實踐告訴我們，其(qi)成型(xing)(xing)方(fang)式應選(xuan)用(yong)拉(la)伸(shen)成型(xing)(xing)，而不(bu)能選(xuan)用(yong)壓縮成型(xing)(xing)。
圖4-17所示的就是(shi)利用壓板(ban)定位和模具上刻槽，這兩(liang)項(xiang)措施來(lai)控制金屬流動的實際例子。
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。
由于成(cheng)(cheng)型過程所形成(cheng)(cheng)的(de)(de)角必須緊(jin)(jin)靠壓(ya)(ya)板(ban)(ban)(ban)，這樣沖模就不能將(jiang)料(liao)固定成(cheng)(cheng)水平狀。在(zai)(zai)(zai)成(cheng)(cheng)型過程中毛坯(pi)的(de)(de)上(shang)(shang)、下(xia)邊緣均被壓(ya)(ya)板(ban)(ban)(ban)夾(jia)緊(jin)(jin)夾(jia)緊(jin)(jin)力為(wei)(wei)(wei)36噸。由于上(shang)(shang)壓(ya)(ya)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)長度(du)是(shi)下(xia)壓(ya)(ya)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)兩倍，寬度(du)為(wei)(wei)(wei)下(xia)壓(ya)(ya)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)2/3,這樣夾(jia)緊(jin)(jin)力是(shi)在(zai)(zai)(zai)大面積(ji)上(shang)(shang)分(fen)布的(de)(de)。所以(yi)大部分(fen)金屬將(jiang)會從寬端流(liu)向窄(zhai)(zhai)端，這樣被加工金屬就會產(chan)生皺(zhou)紋。如果在(zai)(zai)(zai)上(shang)(shang)壓(ya)(ya)板(ban)(ban)(ban)上(shang)(shang)附加刻槽，為(wei)(wei)(wei)的(de)(de)是(shi)提高該端的(de)(de)夾(jia)緊(jin)(jin)力，可使毛坯(pi)窄(zhai)(zhai)端的(de)(de)大部分(fen)金屬產(chan)生流(liu)動。為(wei)(wei)(wei)了促進毛坯(pi)窄(zhai)(zhai)端金屬的(de)(de)流(liu)動，并在(zai)(zai)(zai)坯(pi)料(liao)下(xia)部涂以(yi)脂肪酸非顏料(liao)型繪畫(hua)混合劑，因下(xia)沖模半徑(jing)比較小，產(chan)生撕裂(lie)而造成(cheng)(cheng)的(de)(de)金屬損耗僅為(wei)(wei)(wei)3%.
