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(bo)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不銹鋼(gang))、022Cr19Ni10(304L不(bu)銹(xiu)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(shi)，由于(yu)奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)具有(you)較高(gao)的退火后強度和加工硬化(hua)性能，所以和鐵素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)相(xiang)比，需要更大的加成型(xing)應力(li)。而且(qie)，由于(yu)加工硬化(hua)的原(yuan)因，不(bu)(bu)僅(jin)僅(jin)需要較高(gao)的形(xing)變(bian)應力(li)，而且(qie)需要提高(gao)金屬(shu)開始(shi)(shi)變(bian)形(xing)時的起始(shi)(shi)應力(li)。
由于奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼有很(hen)(hen)高(gao)的(de)塑性(xing)，所以這些鋼的(de)形變(bian)能(neng)力比鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼強(qiang)，在冷(leng)加成型(xing)工(gong)作(zuo)中(zhong)允許(xu)承受很(hen)(hen)大的(de)變(bian)形量。在奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼中(zhong)，加工(gong)硬化越快的(de)鋼種，如12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在同樣的(de)作(zuo)業中(zhong)能(neng)承受最大的(de)形變(bian)。奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼冷(leng)加工(gong)成型(xing)的(de)成型(xing)性(xing)能(neng)是(shi)指沒有預先退火情(qing)況(kuang)下的(de)冷(leng)變(bian)形。但是(shi)，在連續(xu)加工(gong)過程中(zhong)，也許(xu)需(xu)要進行中(zhong)間退火，使其恢(hui)復到原(yuan)有的(de)塑性(xing)。
奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼優良(liang)的(de)成型性能，尤其在(zai)需(xu)持久極(ji)大的(de)拉伸變(bian)形的(de)脹形和彎曲作業(ye)中，以及需(xu)要高(gao)塑性的(de)劇(ju)烈的(de)深沖作業(ye)中，表現(xian)尤為明(ming)顯。
通常，當Ni含量(liang)較低時，如12Cr17Ni7(301)(約(yue)6.5%Ni),奧氏體不銹鋼(gang)成(cheng)型加(jia)工(gong)(gong)會(hui)變得(de)非(fei)常困難。在(zai)穩定化鋼(gang)種(zhong)的(de)成(cheng)型特性(xing)中(zhong)，穩定化元素的(de)存(cun)在(zai)，如Ti、Nb和(he)Ta以及高含C量(liang)，起著不利的(de)作用。這是(shi)由(you)于(yu)微觀(guan)結(jie)構中(zhong)形成(cheng)像(xiang)Ti的(de)碳化物和(he)氮化物的(de)第二(er)相(xiang)粒子的(de)原因。所以在(zai)06Cr18Ni11Ti(321)和(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)種(zhong)的(de)成(cheng)型，沒有(you)在(zai)06Cr19Ni10(304)和(he) 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)種(zhong)成(cheng)型得(de)順(shun)利。像(xiang)Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)易切削加(jia)工(gong)(gong)鋼(gang)種(zhong)，塑性(xing)性(xing)能比較差(cha)，不能用于(yu)成(cheng)型加(jia)工(gong)(gong)。
圖4-12是在壓(ya)力成型時(shi)出現的減薄破裂照(zhao)片。
1. 沖壓成(cheng)型
沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)包括拉伸(shen)和(he)沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)，拉伸(shen)會減小(xiao)工件的(de)橫截面，而沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)卻不(bu)能(neng)。換言之，沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)允許材(cai)料在足夠張力變形，這(zhe)(zhe)張力是(shi)由壓(ya)(ya)(ya)緊壓(ya)(ya)(ya)環面產生的(de)，為的(de)是(shi)防止折皺產生。在沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)成型的(de)第一階段(duan)，材(cai)料經過90°拉彎，并會引起(qi)不(bu)同程(cheng)度的(de)加工硬化（這(zhe)(zhe)要取決(jue)于沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)環的(de)圓角(jiao)和(he)鋼加工硬化的(de)速度。較小(xiao)圓角(jiao)將引起(qi)較大的(de)加工硬化）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)奧氏體不(bu)銹鋼耐急(ji)彎性能(neng)變形比(bi)普通鉻鋼要好，特別是(shi)在帶鋼彎曲后再(zai)拉伸(shen)時更是(shi)這(zhe)(zhe)樣。彎曲半徑的(de)變化，通常能(neng)夠是(shi)厚度的(de)7倍，因此斷裂(lie)就成為一個問題。
沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型所選用的(de)鋼種決定了沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)深(shen)度(du)和(he)獲得所要(yao)求形(xing)狀的(de)方法(fa)。如果要(yao)是進行多次成(cheng)(cheng)(cheng)型，加工者就需要(yao)知道毛坯(pi)在(zai)每一次成(cheng)(cheng)(cheng)型操作中沖(chong)壓(ya)的(de)深(shen)度(du)，以及在(zai)沖(chong)壓(ya)成(cheng)(cheng)(cheng)型之間是否需要(yao)退火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于制作1~2次沖(chong)壓(ya)拉伸(shen)成型的工(gong)件（材(cai)料(liao)(liao)變形主要(yao)通過拉伸(shen)，只發生少量滑(hua)移）。其主要(yao)優點是一般(ban)情(qing)況下能夠使用較小(xiao)的毛坯直(zhi)徑(jing)。為(wei)了限制材(cai)料(liao)(liao)滑(hua)移，通過改變壓(ya)緊裝置壓(ya)力，就能夠完全控制起(qi)皺觀象(xiang)。
用下面簡單的公式(shi)就能夠計算出(chu)所選用鋼種(zhong)的毛(mao)坯(pi)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。
如果收(shou)縮(suo)量(liang)不(bu)到25%,工件一般選(xuan)用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼(gang)。如果壓縮(suo)在50%以下(xia)，可選(xuan)用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼(gang)，但(dan)對(dui)收(shou)縮(suo)量(liang)較大的(de)工件，則選(xuan)用(yong)06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼(gang)。
圖(tu)4-11是典(dian)型的間隙(xi)圓角(jiao)半徑要求(qiu)示意圖(tu)。為了計算坯料尺寸。
在不銹鋼冷沖壓(ya)成型(xing)(xing)(xing)時，為了實現成型(xing)(xing)(xing)就(jiu)必須使(shi)用超過其屈(qu)服強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)，但(dan)又(you)要低于其抗拉強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)成型(xing)(xing)(xing)力。這就(jiu)是說，這個力的(de)(de)范(fan)圍(wei)就(jiu)處于屈(qu)服強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)和抗拉強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)之間的(de)(de)較大(da)范(fan)圍(wei)之內。屈(qu)服強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)和抗拉強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)之間范(fan)圍(wei)越大(da)，塑性變形的(de)(de)范(fan)圍(wei)也就(jiu)越大(da)，參見圖4-6。在退火(huo)狀態下，400系(xi)列(lie)不銹鋼有較低的(de)(de)屈(qu)服強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)和抗拉強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)，這樣其加工(gong)范(fan)圍(wei)就(jiu)比較狹窄(zhai)，而且400系(xi)列(lie)不銹鋼的(de)(de)拉伸變形量(liang)也不及200和300系(xi)列(lie)不銹鋼。
圖4-13表(biao)示(shi)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)(jia)(jia)工成(cheng)型時(shi)，加(jia)(jia)(jia)(jia)工硬(ying)化(hua)對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)強度和(he)塑(su)性的(de)影響。很(hen)(hen)明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)有較大(da)的(de)塑(su)性范圍。盡管(guan)這兩(liang)種鋼(gang)的(de)強度增加(jia)(jia)(jia)(jia)要比10Cr17(430)快(kuai)得多，但(dan)它們的(de)韌性在冷(leng)(leng)加(jia)(jia)(jia)(jia)工中仍(reng)然可以(yi)保(bao)持(chi)很(hen)(hen)高。隨(sui)著(zhu)鋼(gang)中Ni含(han)量(liang)的(de)增加(jia)(jia)(jia)(jia)，其加(jia)(jia)(jia)(jia)工硬(ying)化(hua)率下降(jiang)；隨(sui)著(zhu)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)(jia)(jia)工的(de)進行，在很(hen)(hen)大(da)程度上仍(reng)能保(bao)持(chi)較高的(de)韌性。
沖壓成型時，不銹鋼坯料(liao)被壓環緊緊夾(jia)持在凹(ao)模上(shang)的(de)(de)方法(fa)，可(ke)使坯料(liao)形(xing)成后的(de)(de)工(gong)(gong)件被拉深而又不會流入凹(ao)模內(nei)，這無(wu)疑會使工(gong)(gong)件的(de)(de)壁厚減(jian)薄(bo)，由于加工(gong)(gong)硬(ying)化(hua)作(zuo)用，減(jian)薄(bo)部(bu)分的(de)(de)金屬(shu)強度可(ke)以等于或(huo)超過未經加工(gong)(gong)較(jiao)厚的(de)(de)部(bu)位(wei)。
為了將坯料形成為一(yi)(yi)定的形狀，工件某(mou)(mou)些部位的厚度勢必會減(jian)薄。對于成型加工要求(qiu)某(mou)(mou)一(yi)(yi)區(qu)域金屬的塑(su)性(xing)流動大于另(ling)一(yi)(yi)區(qu)域的工件來講，就(jiu)是應用(yong)了這一(yi)(yi)技(ji)術，特別(bie)是局部成型。
沖壓成型(xing)時，在(zai)成型(xing)模頂端部位的(de)成型(xing)應力(li)、金(jin)屬塑(su)性的(de)流(liu)動和(he)變形值都(dou)是最大的(de)。如(ru)果(guo)坯(pi)料(liao)在(zai)成型(xing)時發(fa)生破裂，那么其破裂一定發(fa)生在(zai)成型(xing)模頂端部位的(de)區域。
大量的(de)(de)不銹鋼薄板(ban)均可采用沖壓方法進行成型加(jia)工(gong)(gong)，但對(dui)成型加(jia)工(gong)(gong)操作的(de)(de)要求都非常嚴格。一(yi)種材料的(de)(de)拉伸成型性能，可在材料生產的(de)(de)實際(ji)使用中測得(de)。如(ru)果要精確地確定鋼種的(de)(de)成分與工(gong)(gong)藝對(dui)沖壓成型性的(de)(de)影響，則有(you)必(bi)要取得(de)比“可－否”試驗更(geng)為精確的(de)(de)結(jie)果。
在沖(chong)(chong)壓成(cheng)型(xing)(xing)時，除(chu)材料因(yin)素外還有許(xu)多變(bian)(bian)化(hua)因(yin)素，那(nei)些處于成(cheng)型(xing)(xing)性(xing)(xing)邊緣(yuan)的(de)鋼種，都會因(yin)這(zhe)些變(bian)(bian)化(hua)因(yin)素決(jue)定它(ta)們能(neng)否順利(li)成(cheng)型(xing)(xing)。這(zhe)些變(bian)(bian)化(hua)的(de)因(yin)素有：壓環(huan)的(de)壓力、成(cheng)型(xing)(xing)速度、潤滑劑、壓模清潔程(cheng)度以及(ji)模具磨損情況等。對(dui)不銹鋼沖(chong)(chong)壓成(cheng)型(xing)(xing)性(xing)(xing)評價的(de)試驗應(ying)盡可能(neng)簡(jian)單(dan)，而(er)且要求(qiu)其再（重）現性(xing)(xing)要好。
沖(chong)壓成型和(he)拉伸成型特點(dian)的(de)比較如圖4-14所示(shi)。
2. 沖壓成型實例
［實例4-1]如(ru)圖(tu)4-15所示(shi)(shi)，為12Cr17Ni7(301)不(bu)銹鋼制成的(de)汽(qi)車(che)輪(lun)罩示(shi)(shi)意(yi)圖(tu)，其(qi)(qi)中(zhong)心部位就是有目的(de)地采用了(le)拉伸(shen)法使其(qi)(qi)減薄并產生加工硬化作用的(de)實例。
［實(shi)例4-2]使工(gong)件承受成(cheng)型所能允許的最大壓力，并通(tong)過加工(gong)硬化提高其強度的例子，如圖4-16所示。
圖4-16是小型飛機引擎消音器端(duan)蓋的(de)示意圖。該(gai)端(duan)蓋所(suo)用的(de)材料是06Cr18Ni11Ti(321),在成型過(guo)程(cheng)中，施(shi)加接近成型性極(ji)限所(suo)規定的(de)最大壓力，使其(qi)加工硬化(hua)，以提高其(qi)剛(gang)度并獲得必要(yao)的(de)抗(kang)疲勞強度。
該端蓋是在(zai)一臺60t向后(hou)開口的傾斜式(shi)機械沖(chong)床上經(jing)兩道工序(xu)制成(cheng)的。沖(chong)床的沖(chong)程為127mm,該模具是淬火(huo)硬度(du)為洛氏59~62的工具鋼沖(chong)模。
第一(yi)道(dao)工序如圖4-16(b)所示，為(wei)一(yi)組合型沖(chong)(chong)壓(ya)模。其(qi)作用(yong)是將坯料先沖(chong)(chong)壓(ya)成型為(wei)帶槽的圓盤形(xing)狀，使其(qi)內(nei)(nei)徑和外形(xing)符合工件(jian)要求。工件(jian)的外緣(yuan)是用(yong)彈性夾具壓(ya)緊，工件(jian)內(nei)(nei)表(biao)面用(yong)一(yi)與沖(chong)(chong)壓(ya)中心對中的橡膠(jiao)墊支撐。成型是按照(zhao)設(she)計的順序進行(xing)的，即首先成型帶槽的圓盤形(xing)狀，然后再對內(nei)(nei)外徑進行(xing)加工，這樣(yang)就可(ke)以使所得的凸(tu)緣(yuan)尺寸非常精確(que)。
第二道工序如圖4-16(b)所示，主要是加工工件的內緣（拉伸）和外緣（壓縮）。在該(gai)操作過(guo)程中，消音器(qi)端蓋所承受的壓力(li)(li)是經彈(dan)性壓力(li)(li)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] 不銹鋼具有較高的延伸率，所(suo)以在(zai)壓(ya)縮(suo)時(shi)(shi)，極(ji)易產生(sheng)皺(zhou)折(zhe)。這樣，如(ru)何選擇金屬在(zai)成型(xing)時(shi)(shi)的流動(dong)方(fang)向，就成為保證高質量要求工(gong)件成型(xing)的關鍵所(suo)在(zai)，理論和實踐告訴我們，其成型(xing)方(fang)式應(ying)選用拉伸成型(xing)，而不能選用壓(ya)縮(suo)成型(xing)。
圖4-17所(suo)示的(de)就是利用(yong)壓(ya)板定位和模具上(shang)刻槽，這兩項措施來控制(zhi)金屬(shu)流動的(de)實際例子。
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(you)于成(cheng)(cheng)型過程所(suo)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)角必(bi)須緊靠壓(ya)(ya)板，這(zhe)樣沖模就不(bu)能將料固定成(cheng)(cheng)水平狀。在(zai)成(cheng)(cheng)型過程中(zhong)毛(mao)坯(pi)(pi)的(de)(de)上(shang)(shang)、下(xia)(xia)邊緣均(jun)被壓(ya)(ya)板夾緊夾緊力為(wei)36噸。由(you)于上(shang)(shang)壓(ya)(ya)板的(de)(de)長度是(shi)下(xia)(xia)壓(ya)(ya)板的(de)(de)兩倍，寬(kuan)度為(wei)下(xia)(xia)壓(ya)(ya)板的(de)(de)2/3,這(zhe)樣夾緊力是(shi)在(zai)大面積上(shang)(shang)分布的(de)(de)。所(suo)以(yi)大部(bu)分金(jin)屬(shu)將會從寬(kuan)端(duan)流(liu)向窄端(duan)，這(zhe)樣被加(jia)工(gong)金(jin)屬(shu)就會產(chan)生(sheng)皺紋。如果在(zai)上(shang)(shang)壓(ya)(ya)板上(shang)(shang)附加(jia)刻槽(cao)，為(wei)的(de)(de)是(shi)提高該端(duan)的(de)(de)夾緊力，可使(shi)毛(mao)坯(pi)(pi)窄端(duan)的(de)(de)大部(bu)分金(jin)屬(shu)產(chan)生(sheng)流(liu)動。為(wei)了促進毛(mao)坯(pi)(pi)窄端(duan)金(jin)屬(shu)的(de)(de)流(liu)動，并在(zai)坯(pi)(pi)料下(xia)(xia)部(bu)涂以(yi)脂肪酸非顏料型繪畫(hua)混合劑(ji)，因(yin)下(xia)(xia)沖模半徑比較小(xiao)，產(chan)生(sheng)撕(si)裂而造成(cheng)(cheng)的(de)(de)金(jin)屬(shu)損耗僅為(wei)3%.
