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)、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(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼具(ju)有較高(gao)的(de)(de)(de)退火后強度和加(jia)(jia)工(gong)硬化性能(neng)，所以和鐵素體(ti)不銹鋼相比，需(xu)(xu)要更(geng)大的(de)(de)(de)加(jia)(jia)成型(xing)應(ying)力。而且(qie)，由(you)(you)于加(jia)(jia)工(gong)硬化的(de)(de)(de)原因，不僅(jin)僅(jin)需(xu)(xu)要較高(gao)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)變(bian)應(ying)力，而且(qie)需(xu)(xu)要提高(gao)金屬(shu)開始變(bian)形(xing)(xing)時的(de)(de)(de)起始應(ying)力。
由于奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)有很高的(de)(de)(de)塑性，所以這些鋼(gang)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)變能力比鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)強，在(zai)冷加(jia)成(cheng)型(xing)(xing)工作(zuo)中允(yun)許承受(shou)(shou)很大(da)的(de)(de)(de)變形(xing)(xing)量。在(zai)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中，加(jia)工硬化(hua)越快的(de)(de)(de)鋼(gang)種，如(ru)12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在(zai)同樣的(de)(de)(de)作(zuo)業中能承受(shou)(shou)最大(da)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)變。奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)冷加(jia)工成(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)成(cheng)型(xing)(xing)性能是指沒有預先退火情況下的(de)(de)(de)冷變形(xing)(xing)。但是，在(zai)連續(xu)加(jia)工過程中，也許需要進(jin)行中間退火，使其恢(hui)復到(dao)原有的(de)(de)(de)塑性。
奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼優良的(de)(de)成型性(xing)能(neng)，尤其(qi)在需持久極大的(de)(de)拉(la)伸變形的(de)(de)脹形和彎(wan)曲(qu)作業中，以(yi)及(ji)需要高(gao)塑(su)性(xing)的(de)(de)劇烈的(de)(de)深沖作業中，表現(xian)尤為(wei)明顯(xian)。
通常，當Ni含量較(jiao)低時，如12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)成(cheng)型(xing)加(jia)工會變得非常困難。在穩(wen)(wen)定化鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)(de)成(cheng)型(xing)特性中(zhong)，穩(wen)(wen)定化元素的(de)(de)(de)存在，如Ti、Nb和(he)Ta以及高含C量，起著(zhu)不(bu)利的(de)(de)(de)作(zuo)用。這是由于微(wei)觀(guan)結構中(zhong)形成(cheng)像(xiang)Ti的(de)(de)(de)碳化物和(he)氮(dan)化物的(de)(de)(de)第二相粒(li)子(zi)的(de)(de)(de)原因。所以在06Cr18Ni11Ti(321)和(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)(de)成(cheng)型(xing)，沒有在06Cr19Ni10(304)和(he) 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)(gang)種(zhong)成(cheng)型(xing)得順(shun)利。像(xiang)Y12Cr18Ni9(303)這種(zhong)易切削加(jia)工鋼(gang)(gang)種(zhong)，塑(su)性性能比較(jiao)差，不(bu)能用于成(cheng)型(xing)加(jia)工。
圖4-12是在壓力成型(xing)時出現的減薄破裂照(zhao)片。
1. 沖壓成型
沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)(ya)包括(kuo)拉(la)(la)伸和沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)(ya)，拉(la)(la)伸會減小(xiao)工(gong)件(jian)的(de)(de)橫截面(mian)，而(er)沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)(ya)卻不能(neng)。換言之，沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)(ya)允許材料(liao)(liao)在(zai)足夠(gou)張力變形(xing)，這(zhe)(zhe)張力是由壓(ya)(ya)(ya)緊壓(ya)(ya)(ya)環(huan)面(mian)產生的(de)(de)，為的(de)(de)是防止折皺(zhou)產生。在(zai)沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)(ya)成型的(de)(de)第一(yi)階段，材料(liao)(liao)經過90°拉(la)(la)彎(wan)，并會引起不同程度(du)的(de)(de)加工(gong)硬化(hua)（這(zhe)(zhe)要取決于(yu)沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)(ya)環(huan)的(de)(de)圓角(jiao)和鋼(gang)加工(gong)硬化(hua)的(de)(de)速度(du)。較小(xiao)圓角(jiao)將(jiang)引起較大的(de)(de)加工(gong)硬化(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)奧氏體不銹鋼(gang)耐急彎(wan)性能(neng)變形(xing)比普通鉻鋼(gang)要好，特別是在(zai)帶鋼(gang)彎(wan)曲(qu)后再(zai)拉(la)(la)伸時更是這(zhe)(zhe)樣。彎(wan)曲(qu)半徑(jing)的(de)(de)變化(hua)，通常能(neng)夠(gou)是厚(hou)度(du)的(de)(de)7倍(bei)，因此(ci)斷裂就成為一(yi)個問題。
沖(chong)(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)所(suo)選用的(de)鋼種決定了沖(chong)(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)的(de)深度和獲得(de)所(suo)要(yao)(yao)求形(xing)狀的(de)方法(fa)。如果要(yao)(yao)是(shi)(shi)進行多(duo)次(ci)成(cheng)型(xing)，加(jia)工者(zhe)就需要(yao)(yao)知道(dao)毛(mao)坯在(zai)每一(yi)次(ci)成(cheng)型(xing)操(cao)作中沖(chong)(chong)壓(ya)的(de)深度，以及在(zai)沖(chong)(chong)壓(ya)成(cheng)型(xing)之間(jian)是(shi)(shi)否需要(yao)(yao)退火(huo)。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于制作1~2次沖壓拉(la)伸成型的工(gong)件(jian)（材料變(bian)形主要通過拉(la)伸，只發生少(shao)量滑移）。其主要優點是一般情(qing)況下能夠使用較小的毛(mao)坯直徑。為了限制材料滑移，通過改變(bian)壓緊裝置(zhi)壓力，就能夠完全(quan)控制起皺觀象(xiang)。
用下面簡單的公式就能夠(gou)計(ji)算出所(suo)選(xuan)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。
如果收(shou)縮量(liang)不(bu)到25%,工(gong)件一般選(xuan)用10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼。如果壓縮在50%以下(xia)，可選(xuan)用12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼，但對(dui)收(shou)縮量(liang)較大的工(gong)件，則選(xuan)用06Cr19Ni10（304)或(huo)10C-18Ni12(305)鋼。
圖(tu)(tu)4-11是典型(xing)的(de)間隙圓角半(ban)徑要求(qiu)示意圖(tu)(tu)。為(wei)了計算坯(pi)料(liao)尺寸。
在不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)冷沖(chong)壓成型時，為了實現(xian)成型就必須使用超過其屈(qu)(qu)服強度(du)，但又要低(di)于其抗(kang)拉強度(du)的(de)成型力(li)。這就是說，這個力(li)的(de)范(fan)(fan)(fan)圍就處(chu)于屈(qu)(qu)服強度(du)和(he)抗(kang)拉強度(du)之(zhi)(zhi)間(jian)的(de)較大(da)范(fan)(fan)(fan)圍之(zhi)(zhi)內(nei)。屈(qu)(qu)服強度(du)和(he)抗(kang)拉強度(du)之(zhi)(zhi)間(jian)范(fan)(fan)(fan)圍越大(da)，塑性變(bian)形(xing)的(de)范(fan)(fan)(fan)圍也(ye)就越大(da)，參見圖4-6。在退火狀態下，400系列(lie)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)有較低(di)的(de)屈(qu)(qu)服強度(du)和(he)抗(kang)拉強度(du)，這樣其加工范(fan)(fan)(fan)圍就比較狹窄，而且400系列(lie)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)拉伸變(bian)形(xing)量(liang)也(ye)不及200和(he)300系列(lie)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。
圖4-13表示冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)成型時，加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼的(de)(de)強度和(he)塑性(xing)的(de)(de)影響。很(hen)明顯(xian)12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼有較大的(de)(de)塑性(xing)范圍。盡管這(zhe)兩種鋼的(de)(de)強度增加(jia)(jia)要比10Cr17(430)快得(de)多，但它們的(de)(de)韌性(xing)在冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)中仍然可以(yi)保(bao)持很(hen)高。隨著(zhu)鋼中Ni含(han)量的(de)(de)增加(jia)(jia)，其加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)率下降；隨著(zhu)冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)的(de)(de)進行，在很(hen)大程(cheng)度上仍能(neng)保(bao)持較高的(de)(de)韌性(xing)。
沖壓成型時，不(bu)銹鋼坯(pi)料被壓環緊緊夾持(chi)在凹模上的方法(fa)，可(ke)使坯(pi)料形(xing)成后的工(gong)(gong)件(jian)被拉深而又不(bu)會流入(ru)凹模內，這無疑會使工(gong)(gong)件(jian)的壁厚減薄(bo)，由于(yu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)硬化作用，減薄(bo)部(bu)分(fen)的金屬(shu)強度(du)可(ke)以(yi)等(deng)于(yu)或超(chao)過未經加(jia)(jia)工(gong)(gong)較厚的部(bu)位。
為(wei)(wei)了將坯料形成為(wei)(wei)一(yi)定的(de)形狀(zhuang)，工(gong)件某些(xie)部(bu)位的(de)厚度勢必(bi)會減(jian)薄。對于(yu)(yu)成型加工(gong)要求某一(yi)區域金屬的(de)塑性(xing)流動(dong)大于(yu)(yu)另一(yi)區域的(de)工(gong)件來講(jiang)，就是應用了這(zhe)一(yi)技術，特別是局部(bu)成型。
沖壓成(cheng)型時(shi)，在(zai)成(cheng)型模頂端(duan)部位(wei)(wei)的(de)成(cheng)型應(ying)力、金(jin)屬塑(su)性(xing)的(de)流動和變(bian)形值都是最大的(de)。如果坯料在(zai)成(cheng)型時(shi)發生(sheng)破裂，那么其破裂一定發生(sheng)在(zai)成(cheng)型模頂端(duan)部位(wei)(wei)的(de)區域。
大量的(de)不(bu)銹鋼薄板均可(ke)采(cai)用(yong)沖壓方法進行成(cheng)型加工，但對成(cheng)型加工操作的(de)要(yao)求都非常嚴(yan)格。一種材料(liao)的(de)拉(la)伸成(cheng)型性能(neng)，可(ke)在材料(liao)生產的(de)實(shi)際使用(yong)中測(ce)得。如(ru)果(guo)要(yao)精確地(di)確定鋼種的(de)成(cheng)分與(yu)工藝對沖壓成(cheng)型性的(de)影響，則有必要(yao)取得比“可(ke)－否”試驗更為精確的(de)結果(guo)。
在沖壓(ya)(ya)成(cheng)型時，除材料因(yin)(yin)素(su)外還有許多變化(hua)因(yin)(yin)素(su)，那些處于成(cheng)型性(xing)邊緣的(de)鋼種，都(dou)會(hui)因(yin)(yin)這(zhe)些變化(hua)因(yin)(yin)素(su)決(jue)定它們能否(fou)順利成(cheng)型。這(zhe)些變化(hua)的(de)因(yin)(yin)素(su)有：壓(ya)(ya)環的(de)壓(ya)(ya)力、成(cheng)型速度(du)、潤滑劑、壓(ya)(ya)模(mo)清(qing)潔程度(du)以及模(mo)具磨損情(qing)況(kuang)等(deng)。對不(bu)銹鋼沖壓(ya)(ya)成(cheng)型性(xing)評價的(de)試驗應盡可能簡單，而(er)且要求其(qi)再（重）現性(xing)要好。
沖壓(ya)成型和拉伸(shen)成型特點的比較如圖4-14所示。
2. 沖壓成(cheng)型實例(li)
［實(shi)例4-1]如(ru)圖4-15所示(shi)，為12Cr17Ni7(301)不銹鋼制(zhi)成的(de)(de)汽車(che)輪罩示(shi)意圖，其(qi)中心部(bu)位就是有目的(de)(de)地采(cai)用了拉伸法使其(qi)減薄(bo)并產生加工硬化(hua)作用的(de)(de)實(shi)例。
［實例4-2]使工件(jian)承受成(cheng)型所(suo)能允許的(de)(de)最大壓力，并通過加工硬(ying)化(hua)提高其(qi)強度的(de)(de)例子，如圖4-16所(suo)示(shi)。
圖(tu)4-16是小(xiao)型飛機引(yin)擎消音器端蓋(gai)的(de)示意圖(tu)。該端蓋(gai)所用的(de)材料是06Cr18Ni11Ti(321),在成型過程中，施加接近成型性極(ji)限所規定的(de)最(zui)大壓力，使其加工硬化，以提(ti)高其剛(gang)度并獲得(de)必要(yao)的(de)抗疲(pi)勞(lao)強(qiang)度。
該(gai)端(duan)蓋是(shi)在一臺60t向后開口的(de)傾斜式機(ji)械沖(chong)床上經兩(liang)道(dao)工(gong)序制成的(de)。沖(chong)床的(de)沖(chong)程為(wei)(wei)127mm,該(gai)模(mo)具(ju)是(shi)淬(cui)火硬度為(wei)(wei)洛(luo)氏59~62的(de)工(gong)具(ju)鋼沖(chong)模(mo)。
第一道工(gong)序(xu)如(ru)圖4-16(b)所示，為一組合型(xing)沖壓(ya)(ya)模。其作用(yong)是將坯(pi)料先(xian)沖壓(ya)(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)為帶槽的圓盤(pan)(pan)形(xing)狀，使(shi)其內徑和外(wai)形(xing)符(fu)合工(gong)件(jian)要求。工(gong)件(jian)的外(wai)緣是用(yong)彈性夾具(ju)壓(ya)(ya)緊，工(gong)件(jian)內表面(mian)用(yong)一與(yu)沖壓(ya)(ya)中(zhong)心(xin)對中(zhong)的橡膠墊支(zhi)撐。成(cheng)(cheng)型(xing)是按照(zhao)設(she)計的順序(xu)進(jin)行的，即首先(xian)成(cheng)(cheng)型(xing)帶槽的圓盤(pan)(pan)形(xing)狀，然后再對內外(wai)徑進(jin)行加工(gong)，這(zhe)樣就可以使(shi)所得的凸緣尺寸非常精確。
第二道工序(xu)如圖4-16(b)所示，主要是加工工件(jian)的內緣（拉伸）和外(wai)緣（壓(ya)縮）。在該操作過程中(zhong)，消音器端蓋所承受的壓(ya)力(li)是經彈性壓(ya)力(li)墊傳(chuan)遞的。
生產這種零件所用的原料是退火后的06Cr18Ni11Ti(321不銹(xiu)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(gao)的延伸(shen)(shen)率，所以在(zai)壓縮時(shi)，極(ji)易(yi)產生皺折。這(zhe)樣(yang)，如何(he)選擇金屬在(zai)成(cheng)型(xing)時(shi)的流動方(fang)向，就成(cheng)為保證高(gao)質量要求工件(jian)成(cheng)型(xing)的關鍵所在(zai)，理(li)論和實踐告訴我(wo)們，其成(cheng)型(xing)方(fang)式應選用(yong)拉(la)伸(shen)(shen)成(cheng)型(xing)，而不能選用(yong)壓縮成(cheng)型(xing)。
圖4-17所示(shi)的就是利用壓板定位和(he)模(mo)具上刻槽，這兩項(xiang)措施(shi)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(yu)成(cheng)型過程所形成(cheng)的(de)(de)(de)角(jiao)必須緊靠壓(ya)(ya)板(ban)(ban)，這(zhe)樣(yang)沖(chong)模就不能將(jiang)料固定成(cheng)水平狀。在(zai)成(cheng)型過程中毛(mao)坯的(de)(de)(de)上(shang)、下(xia)(xia)邊緣(yuan)均被(bei)(bei)壓(ya)(ya)板(ban)(ban)夾緊夾緊力(li)為(wei)36噸。由于(yu)上(shang)壓(ya)(ya)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)長度(du)是下(xia)(xia)壓(ya)(ya)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)兩倍，寬度(du)為(wei)下(xia)(xia)壓(ya)(ya)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)2/3,這(zhe)樣(yang)夾緊力(li)是在(zai)大(da)面積上(shang)分(fen)(fen)布的(de)(de)(de)。所以大(da)部分(fen)(fen)金屬將(jiang)會(hui)從寬端(duan)流(liu)(liu)向窄端(duan)，這(zhe)樣(yang)被(bei)(bei)加工金屬就會(hui)產生皺紋。如果在(zai)上(shang)壓(ya)(ya)板(ban)(ban)上(shang)附加刻槽，為(wei)的(de)(de)(de)是提(ti)高該端(duan)的(de)(de)(de)夾緊力(li)，可使毛(mao)坯窄端(duan)的(de)(de)(de)大(da)部分(fen)(fen)金屬產生流(liu)(liu)動。為(wei)了促進毛(mao)坯窄端(duan)金屬的(de)(de)(de)流(liu)(liu)動，并在(zai)坯料下(xia)(xia)部涂以脂肪(fang)酸非顏料型繪畫混合劑，因下(xia)(xia)沖(chong)模半徑比較小，產生撕(si)裂而造成(cheng)的(de)(de)(de)金屬損耗(hao)僅為(wei)3%.
