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(gang))、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(ao)氏(shi)體不(bu)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(gang)具有較高的(de)退火(huo)后強度和加(jia)工硬(ying)化性能，所以和鐵素體不銹鋼(gang)相比(bi)，需(xu)要更大的(de)加(jia)成型應力(li)。而(er)且，由于加(jia)工硬(ying)化的(de)原因(yin)，不僅僅需(xu)要較高的(de)形(xing)變(bian)(bian)應力(li)，而(er)且需(xu)要提高金屬開始(shi)變(bian)(bian)形(xing)時的(de)起始(shi)應力(li)。
由于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)有很高的(de)(de)塑性(xing)(xing)，所以這些鋼(gang)的(de)(de)形變(bian)能(neng)(neng)力比鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)強，在冷(leng)加(jia)成(cheng)型工(gong)作中(zhong)允許承受很大的(de)(de)變(bian)形量。在奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)，加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)越快(kuai)的(de)(de)鋼(gang)種，如12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在同樣的(de)(de)作業中(zhong)能(neng)(neng)承受最(zui)大的(de)(de)形變(bian)。奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)冷(leng)加(jia)工(gong)成(cheng)型的(de)(de)成(cheng)型性(xing)(xing)能(neng)(neng)是(shi)指(zhi)沒有預先退火情況下的(de)(de)冷(leng)變(bian)形。但(dan)是(shi)，在連(lian)續(xu)加(jia)工(gong)過程(cheng)中(zhong)，也許需要進(jin)行中(zhong)間退火，使其(qi)恢(hui)復到原有的(de)(de)塑性(xing)(xing)。
奧氏體(ti)不銹鋼優良的成型(xing)性(xing)能，尤其在需(xu)持久極大的拉伸變形的脹形和(he)彎(wan)曲(qu)作業中，以(yi)及需(xu)要高(gao)塑性(xing)的劇烈的深沖作業中，表現尤為明(ming)顯。
通常(chang)，當Ni含(han)(han)量(liang)較(jiao)低時，如12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)成型(xing)加工會變得非常(chang)困(kun)難。在(zai)穩定(ding)化(hua)(hua)鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)成型(xing)特性(xing)中，穩定(ding)化(hua)(hua)元(yuan)素的(de)存在(zai)，如Ti、Nb和Ta以及高含(han)(han)C量(liang)，起著不(bu)利的(de)作(zuo)用(yong)。這是由(you)于微觀結構(gou)中形成像Ti的(de)碳化(hua)(hua)物和氮化(hua)(hua)物的(de)第二相(xiang)粒子的(de)原因。所以在(zai)06Cr18Ni11Ti(321)和06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)成型(xing)，沒有在(zai)06Cr19Ni10(304)和 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)(gang)種(zhong)成型(xing)得順(shun)利。像Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)易切削(xue)加工鋼(gang)(gang)種(zhong)，塑性(xing)性(xing)能比較(jiao)差，不(bu)能用(yong)于成型(xing)加工。
圖(tu)4-12是(shi)在壓力成型時出(chu)現的減薄破裂照(zhao)片(pian)。
1. 沖壓成型(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(gong)(gong)件(jian)的(de)(de)(de)橫截(jie)面，而沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)卻不能。換言之(zhi)，沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)允許材料在(zai)(zai)足夠張(zhang)力變(bian)形(xing)，這張(zhang)力是(shi)由壓(ya)(ya)(ya)(ya)緊壓(ya)(ya)(ya)(ya)環面產生(sheng)的(de)(de)(de)，為(wei)的(de)(de)(de)是(shi)防止折皺產生(sheng)。在(zai)(zai)沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)成型(xing)的(de)(de)(de)第一階段，材料經過90°拉彎，并(bing)會引起(qi)不同(tong)程度的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)硬化(hua)（這要取決于沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)環的(de)(de)(de)圓(yuan)角和鋼加(jia)工(gong)(gong)硬化(hua)的(de)(de)(de)速度。較小圓(yuan)角將引起(qi)較大的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)硬化(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼耐急(ji)彎性(xing)能變(bian)形(xing)比普通(tong)鉻鋼要好，特別是(shi)在(zai)(zai)帶鋼彎曲(qu)后再拉伸(shen)時(shi)更是(shi)這樣。彎曲(qu)半徑的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，通(tong)常能夠是(shi)厚度的(de)(de)(de)7倍，因此斷(duan)裂就成為(wei)一個(ge)問題。
沖(chong)壓成(cheng)(cheng)型(xing)所(suo)選用的(de)鋼種(zhong)決(jue)定了沖(chong)壓成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)深(shen)度(du)(du)和獲得所(suo)要(yao)求形狀的(de)方法。如果要(yao)是進行(xing)多(duo)次成(cheng)(cheng)型(xing)，加工(gong)者就需要(yao)知(zhi)道毛坯在(zai)每一次成(cheng)(cheng)型(xing)操(cao)作中沖(chong)壓的(de)深(shen)度(du)(du)，以及在(zai)沖(chong)壓成(cheng)(cheng)型(xing)之間是否(fou)需要(yao)退火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合(he)于制(zhi)作1~2次沖(chong)壓(ya)(ya)拉(la)伸成(cheng)型的工件（材料變形(xing)主要(yao)通(tong)過拉(la)伸，只(zhi)發(fa)生(sheng)少量滑移(yi)）。其(qi)主要(yao)優(you)點是一般情況(kuang)下能(neng)夠(gou)使(shi)用較小的毛坯直徑。為(wei)了限制(zhi)材料滑移(yi)，通(tong)過改變壓(ya)(ya)緊裝置壓(ya)(ya)力，就能(neng)夠(gou)完(wan)全控制(zhi)起(qi)皺(zhou)觀象(xiang)。
用下面簡單的公(gong)式就(jiu)能夠計算出所選用鋼種的毛坯的直徑。
收縮量％＝100(D0-d)/D0
式中 D0--毛坯直徑，mm; d--沖壓件直徑，mm。
如果收(shou)縮(suo)量不到(dao)25%,工(gong)件一般選用(yong)10Cr17(430)和(he)(he)10Cr17Mo（434)鋼(gang)(gang)。如果壓縮(suo)在50%以下，可選用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)(he)12Cr17N17(301)鋼(gang)(gang)，但對收(shou)縮(suo)量較大的工(gong)件，則選用(yong)06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼(gang)(gang)。
圖4-11是典型的間隙圓(yuan)角半徑要求示意圖。為了計算坯料尺寸。
在不銹鋼冷沖壓成型時，為了實現成型就必須使用(yong)超過其(qi)屈服強度(du)(du)(du)，但(dan)又要低于其(qi)抗(kang)拉強度(du)(du)(du)的(de)成型力。這就是說(shuo)，這個力的(de)范(fan)圍(wei)就處(chu)于屈服強度(du)(du)(du)和(he)抗(kang)拉強度(du)(du)(du)之(zhi)間的(de)較(jiao)大(da)(da)范(fan)圍(wei)之(zhi)內。屈服強度(du)(du)(du)和(he)抗(kang)拉強度(du)(du)(du)之(zhi)間范(fan)圍(wei)越大(da)(da)，塑性變形的(de)范(fan)圍(wei)也(ye)就越大(da)(da)，參見(jian)圖(tu)4-6。在退火狀態(tai)下，400系(xi)列(lie)(lie)不銹鋼有較(jiao)低的(de)屈服強度(du)(du)(du)和(he)抗(kang)拉強度(du)(du)(du)，這樣其(qi)加(jia)工范(fan)圍(wei)就比較(jiao)狹窄，而(er)且400系(xi)列(lie)(lie)不銹鋼的(de)拉伸變形量也(ye)不及200和(he)300系(xi)列(lie)(lie)不銹鋼。
圖4-13表示冷(leng)加工成型時，加工硬(ying)化對(dui)10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼的(de)(de)強度和(he)塑性(xing)的(de)(de)影響(xiang)。很(hen)明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼有較大(da)的(de)(de)塑性(xing)范圍。盡管這兩種(zhong)鋼的(de)(de)強度增加要比10Cr17(430)快得(de)多(duo)，但它們的(de)(de)韌性(xing)在(zai)冷(leng)加工中仍(reng)然可以(yi)保(bao)持很(hen)高(gao)。隨著(zhu)鋼中Ni含量(liang)的(de)(de)增加，其加工硬(ying)化率(lv)下降(jiang)；隨著(zhu)冷(leng)加工的(de)(de)進行，在(zai)很(hen)大(da)程度上仍(reng)能保(bao)持較高(gao)的(de)(de)韌性(xing)。
沖壓成型時，不(bu)銹(xiu)鋼坯(pi)料被(bei)壓環緊緊夾持在凹模上(shang)的(de)方法，可使坯(pi)料形成后的(de)工(gong)(gong)件被(bei)拉深(shen)而又不(bu)會(hui)流入(ru)凹模內，這無疑會(hui)使工(gong)(gong)件的(de)壁厚(hou)減薄，由于(yu)(yu)加工(gong)(gong)硬(ying)化作用，減薄部分(fen)的(de)金屬強度(du)可以(yi)等于(yu)(yu)或(huo)超過未經加工(gong)(gong)較厚(hou)的(de)部位。
為(wei)了將坯料形(xing)成(cheng)為(wei)一(yi)定的形(xing)狀，工件(jian)某(mou)些(xie)部(bu)位的厚(hou)度勢必會減薄。對于成(cheng)型(xing)加工要求某(mou)一(yi)區(qu)域(yu)金屬的塑性流動大于另(ling)一(yi)區(qu)域(yu)的工件(jian)來講(jiang)，就是應用了這一(yi)技術，特別是局部(bu)成(cheng)型(xing)。
沖壓成型時，在成型模頂(ding)端部位(wei)的(de)成型應力、金屬塑性的(de)流動和(he)變形值都是最大(da)的(de)。如果坯料在成型時發生破(po)裂，那么其破(po)裂一定發生在成型模頂(ding)端部位(wei)的(de)區域。
大量的(de)(de)不銹鋼薄(bo)板均可(ke)采用沖壓方法進行成(cheng)型(xing)(xing)加工，但(dan)對(dui)成(cheng)型(xing)(xing)加工操作的(de)(de)要(yao)求都非常嚴格。一種材料的(de)(de)拉伸成(cheng)型(xing)(xing)性能，可(ke)在材料生產的(de)(de)實(shi)際使用中測得。如(ru)果要(yao)精(jing)(jing)確地確定鋼種的(de)(de)成(cheng)分與工藝對(dui)沖壓成(cheng)型(xing)(xing)性的(de)(de)影響(xiang)，則有必要(yao)取(qu)得比(bi)“可(ke)－否”試驗更為精(jing)(jing)確的(de)(de)結果。
在沖壓(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)時，除(chu)材料因素(su)(su)外還(huan)有(you)許多(duo)變(bian)化因素(su)(su)，那些(xie)(xie)處于成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性(xing)邊緣的鋼種，都會因這(zhe)些(xie)(xie)變(bian)化因素(su)(su)決定它們(men)能否順利成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)。這(zhe)些(xie)(xie)變(bian)化的因素(su)(su)有(you)：壓(ya)環(huan)的壓(ya)力、成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)速(su)度(du)、潤滑劑、壓(ya)模(mo)清潔程度(du)以及模(mo)具磨損情況等。對不(bu)銹鋼沖壓(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)性(xing)評價的試驗應盡可能簡單，而(er)且要(yao)求其(qi)再(zai)（重）現性(xing)要(yao)好。
沖(chong)壓成型和(he)拉伸成型特點(dian)的比較如圖4-14所示。
2. 沖壓成型(xing)實(shi)例
［實例(li)4-1]如圖4-15所示(shi)，為(wei)12Cr17Ni7(301)不銹鋼制成的(de)汽車輪罩示(shi)意圖，其中(zhong)心(xin)部位就是(shi)有(you)目的(de)地采(cai)用了拉(la)伸法(fa)使其減薄并產生加工硬化作(zuo)用的(de)實例(li)。
［實例4-2]使工件承受(shou)成型所(suo)能允許的(de)最大壓力，并通過加工硬化提高其強度的(de)例子(zi)，如(ru)圖(tu)4-16所(suo)示。
圖4-16是小型(xing)飛機引擎消(xiao)音器端蓋(gai)的示(shi)意圖。該端蓋(gai)所用(yong)的材(cai)料是06Cr18Ni11Ti(321),在(zai)成型(xing)過程中，施加(jia)接近成型(xing)性極限所規定(ding)的最大壓力，使(shi)其加(jia)工硬化(hua)，以提高其剛度并(bing)獲得必要的抗疲勞(lao)強度。
該端(duan)蓋是在一臺(tai)60t向后(hou)開口的傾(qing)斜(xie)式機械沖(chong)床上經兩道工序制成的。沖(chong)床的沖(chong)程(cheng)為127mm,該模(mo)具(ju)是淬火(huo)硬(ying)度(du)為洛(luo)氏(shi)59~62的工具(ju)鋼(gang)沖(chong)模(mo)。
第一(yi)道工(gong)序如圖4-16(b)所示，為一(yi)組合型(xing)(xing)沖(chong)(chong)壓模。其作用(yong)(yong)是將坯料(liao)先沖(chong)(chong)壓成型(xing)(xing)為帶槽(cao)的(de)圓(yuan)盤形(xing)狀，使(shi)(shi)其內(nei)徑(jing)和外(wai)形(xing)符合工(gong)件(jian)要求。工(gong)件(jian)的(de)外(wai)緣是用(yong)(yong)彈性(xing)夾具壓緊，工(gong)件(jian)內(nei)表面用(yong)(yong)一(yi)與(yu)沖(chong)(chong)壓中心對(dui)中的(de)橡膠墊支撐。成型(xing)(xing)是按照設計的(de)順序進(jin)(jin)行的(de)，即(ji)首(shou)先成型(xing)(xing)帶槽(cao)的(de)圓(yuan)盤形(xing)狀，然后再對(dui)內(nei)外(wai)徑(jing)進(jin)(jin)行加工(gong)，這樣(yang)就(jiu)可以使(shi)(shi)所得(de)的(de)凸緣尺(chi)寸非常精確(que)。
第二道工序(xu)如圖4-16(b)所示，主要是(shi)(shi)加(jia)工工件的內(nei)緣（拉伸(shen)）和外緣（壓縮(suo)）。在該(gai)操(cao)作過程(cheng)中，消音器端蓋(gai)所承受的壓力是(shi)(shi)經(jing)彈性(xing)壓力墊傳(chuan)遞(di)的。
生產這種零件所用的原料是退火后的06Cr18Ni11Ti(321不(bu)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)銹鋼(gang)具有(you)較高的延(yan)伸率，所以在壓縮(suo)時，極易產生皺折。這樣，如何選(xuan)擇(ze)金屬在成型(xing)時的流動方向(xiang)，就成為(wei)保(bao)證高質量要求工件成型(xing)的關鍵(jian)所在，理論和實踐告訴我們，其成型(xing)方式應選(xuan)用(yong)拉伸成型(xing)，而(er)不(bu)能選(xuan)用(yong)壓縮(suo)成型(xing)。
圖(tu)4-17所示的就是利用壓板定位和模具上(shang)刻槽，這兩(liang)項(xiang)措施來(lai)控制金屬(shu)流動的實(shi)際(ji)例(li)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(yu)成(cheng)型過程所(suo)形成(cheng)的(de)(de)(de)角必須緊(jin)靠(kao)壓(ya)板(ban)(ban)，這(zhe)樣沖(chong)模(mo)就不能將料固定成(cheng)水平狀。在成(cheng)型過程中毛(mao)坯(pi)的(de)(de)(de)上、下邊緣均被(bei)壓(ya)板(ban)(ban)夾(jia)緊(jin)夾(jia)緊(jin)力為(wei)36噸。由于(yu)上壓(ya)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)長度是下壓(ya)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)兩倍，寬(kuan)度為(wei)下壓(ya)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)2/3,這(zhe)樣夾(jia)緊(jin)力是在大面積上分布的(de)(de)(de)。所(suo)以大部(bu)分金(jin)屬(shu)將會從寬(kuan)端(duan)(duan)流(liu)向窄(zhai)端(duan)(duan)，這(zhe)樣被(bei)加(jia)工金(jin)屬(shu)就會產生(sheng)皺紋。如果在上壓(ya)板(ban)(ban)上附加(jia)刻槽，為(wei)的(de)(de)(de)是提高該端(duan)(duan)的(de)(de)(de)夾(jia)緊(jin)力，可(ke)使毛(mao)坯(pi)窄(zhai)端(duan)(duan)的(de)(de)(de)大部(bu)分金(jin)屬(shu)產生(sheng)流(liu)動。為(wei)了促進毛(mao)坯(pi)窄(zhai)端(duan)(duan)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)流(liu)動，并在坯(pi)料下部(bu)涂(tu)以脂(zhi)肪酸(suan)非顏料型繪畫混合劑(ji)，因下沖(chong)模(mo)半(ban)徑比較小，產生(sheng)撕(si)裂而造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)損耗(hao)僅(jin)為(wei)3%.
