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(ao)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。
在冷加(jia)(jia)工過(guo)程中(zhong),10Cr17(430)鋼的(de)(de)屈(qu)服強(qiang)度快(kuai)速向抗(kang)拉極限(xian)強(qiang)度靠(kao)攏,見(jian)圖4-4。因為塑性變形(xing)(冷成(cheng)型)的(de)(de)發生,必(bi)須(xu)(xu)超過(guo)屈(qu)服點。屈(qu)服應力(li)和極限(xian)抗(kang)拉應力(li)的(de)(de)會聚和接近,容易引(yin)起(qi)開裂(lie),典型的(de)(de)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼就是這樣(yang)。隨著冷加(jia)(jia)工程度的(de)(de)提高,塑性快(kuai)速下降,所以鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼成(cheng)型必(bi)須(xu)(xu)使用完全退火(huo)的(de)(de)板材(cai),即(ji)使如此,在成(cheng)型加(jia)(jia)工過(guo)程中(zhong),有時也需要中(zhong)間退火(huo)。
鐵素體不(bu)銹鋼在(zai)旋壓或者輥式彎曲成型時,冷加(jia)(jia)工程(cheng)度的不(bu)斷增加(jia)(jia),塑性會(hui)逐漸(jian)下(xia)降,與普碳(tan)鋼相(xiang)比,更加(jia)(jia)需要(yao)中間(jian)退(tui)火。雖(sui)然如此,像06Cr11Ti(409)和10Cr17(430)鋼還(huan)是經常被用在(zai)如落料、折彎、深沖(chong)或旋壓等成型加(jia)(jia)工中。
圖(tu)4-4和(he)圖(tu)4-5表明(ming),鐵素體(ti)(ti)型(xing)(xing)(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)10Cr17(430)的(de)抗拉強度與屈服(fu)強度之間的(de)區域范(fan)圍(wei),隨著(zhu)冷加(jia)工變形量(liang)的(de)增加(jia),抗拉強度與屈服(fu)強度之間的(de)區域范(fan)圍(wei)明(ming)顯變窄(zhai)。這(zhe)是鐵素體(ti)(ti)型(xing)(xing)(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)典型(xing)(xing)(xing)性(xing)質,它使其成型(xing)(xing)(xing)加(jia)工受到限制(與奧(ao)氏體(ti)(ti)合金相比較)。盡管10Cr17(430)型(xing)(xing)(xing)鋼(gang)的(de)成型(xing)(xing)(xing)性(xing)比300型(xing)(xing)(xing)鋼(gang)為差,但仍可對其進行沖(chong)切、彎曲、沖(chong)壓或(huo)旋壓等成型(xing)(xing)(xing)加(jia)工。10Cr17(430)型(xing)(xing)(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)最重要的(de)用(yong)途之一是用(yong)作汽車(che)裝(zhuang)飾件和(he)嵌條。
對(dui)(dui)于鐵素體不銹鋼來說,其(qi)(qi)沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型性能(neng)與(yu)延(yan)伸率一般是隨著鉻含量(liang)(liang)的(de)(de)增加(jia)而降低的(de)(de)。為了(le)解決這一問(wen)題(ti),當沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型鉻含量(liang)(liang)高(gao)(gao)的(de)(de)毛坯時,沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型前(qian)可(ke)對(dui)(dui)其(qi)(qi)適當進行(xing)加(jia)熱,以提高(gao)(gao)其(qi)(qi)沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型性能(neng)和延(yan)伸率。在加(jia)熱的(de)(de)情(qing)況下(xia),金屬的(de)(de)延(yan)伸率會大大提高(gao)(gao),而且所(suo)需成(cheng)(cheng)(cheng)型力大大下(xia)降。對(dui)(dui)那些不能(neng)冷成(cheng)(cheng)(cheng)型加(jia)工(gong)的(de)(de)鋼種(zhong),采用加(jia)熱成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)(de)方法就可(ke)順(shun)利(li)進行(xing)了(le)。
鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼采用121~204℃的熱(re)成型(xing),比其冷成型(xing)性(xing)能大為改善(shan),尤其是(shi)高(gao)鉻鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。
鐵素體不(bu)銹鋼的(de)凸緣成(cheng)型性(xing)能(neng)與(yu)n值(zhi)(加(jia)工硬(ying)化指數(shu))有關(guan),深(shen)沖(chong)(chong)加(jia)工性(xing)能(neng)與(yu)r值(zhi)(塑性(xing)應變化)有關(guan)。其(qi)中r值(zhi)由(you)不(bu)同(tong)的(de)生產工藝下的(de)不(bu)同(tong)的(de)組織集合來(lai)決定。采取一些(xie)措施來(lai)顯著減少固溶碳和(he)固溶氮,可大(da)大(da)改善(shan)r值(zhi),并使深(shen)沖(chong)(chong)性(xing)能(neng)得到大(da)幅度的(de)提(ti)高。鐵素體不(bu)銹鋼成(cheng)型方式的(de)適(shi)應性(xing),見表4-2。
大部分(fen)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)在加(jia)工硬化方面的行(xing)為與普通碳鋼(gang)相(xiang)類似。由(you)于鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)具有較高的起始屈服強,它(ta)們(men)在起始成型加(jia)工時就需要較大的變形(xing)力(li)。
在深沖成型(xing)過程中,鉻-鎳不銹鋼(奧氏(shi)體)的(de)(de)最(zui)佳沖壓(ya)變(bian)(bian)(bian)形率(lv)為40%~60%,而(er)純鉻鐵素體不銹鋼的(de)(de)最(zui)佳變(bian)(bian)(bian)形率(lv)剛為20%~30%.影響變(bian)(bian)(bian)形率(lv)大小(xiao)的(de)(de)主要(yao)因素是模(mo)具圓(yuan)角半徑,其次則與沖頭(tou)端部半徑大小(xiao)有關。如果模(mo)具圓(yuan)角半徑減小(xiao),則沖壓(ya)性能(neng)變(bian)(bian)(bian)壞。典型(xing)沖頭(tou)和沖模(mo)的(de)(de)圓(yuan)角半徑一般不小(xiao)于金(jin)屬厚(hou)度的(de)(de)5~10倍。
馬氏體型(xing)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼就是常說的(de)普通Cr不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼,一般具有(you)相對(dui)較高的(de)碳(tan)含量(0.15%~1.2%),它們(men)也(ye)屬(shu)于400系(xi)列不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。在全退火狀態下,12Cr12(403)和12Cr13(410)鋼的(de)成(cheng)型(xing)特(te)性(xing),非常類似于某些鐵(tie)素體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。
含碳量較高(gao)的馬氏體不銹鋼(gang),如(ru)30Cr13(420)、17Cr16Ni2(431)和108Cr17(440C)就不推薦用冷(leng)成型方式來加(jia)工。