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(xiu)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，由于奧(ao)氏(shi)體不銹鋼具有較高的(de)(de)退火后(hou)強(qiang)度和加(jia)工(gong)硬化性能(neng)，所以和鐵(tie)素體不銹鋼相比，需(xu)要更大(da)的(de)(de)加(jia)成(cheng)型應力。而且，由于加(jia)工(gong)硬化的(de)(de)原因，不僅(jin)僅(jin)需(xu)要較高的(de)(de)形(xing)變應力，而且需(xu)要提高金屬開始(shi)變形(xing)時的(de)(de)起始(shi)應力。
由于奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹鋼有很高的(de)(de)塑性，所以這些鋼的(de)(de)形(xing)(xing)變能力比(bi)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不銹鋼強，在(zai)冷加成型(xing)工作中(zhong)允許承受(shou)(shou)很大(da)的(de)(de)變形(xing)(xing)量。在(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹鋼中(zhong)，加工硬化越快的(de)(de)鋼種(zhong)，如(ru)12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在(zai)同樣(yang)的(de)(de)作業中(zhong)能承受(shou)(shou)最大(da)的(de)(de)形(xing)(xing)變。奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹鋼冷加工成型(xing)的(de)(de)成型(xing)性能是(shi)(shi)指沒有預(yu)先退(tui)(tui)火情況下的(de)(de)冷變形(xing)(xing)。但是(shi)(shi)，在(zai)連續加工過程中(zhong)，也(ye)許需要(yao)進行中(zhong)間退(tui)(tui)火，使(shi)其恢復到(dao)原有的(de)(de)塑性。
奧氏體不銹鋼優良的(de)成型性(xing)能，尤其(qi)在(zai)需持久極大的(de)拉(la)伸(shen)變形(xing)(xing)的(de)脹形(xing)(xing)和彎曲(qu)作業(ye)中(zhong)，以及需要高塑(su)性(xing)的(de)劇(ju)烈的(de)深(shen)沖作業(ye)中(zhong)，表現尤為明顯。
通常，當Ni含(han)量較低時，如12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧氏體不(bu)(bu)銹鋼成(cheng)(cheng)型(xing)加工會(hui)變(bian)得(de)非常困難(nan)。在穩定化鋼種(zhong)的成(cheng)(cheng)型(xing)特性(xing)中，穩定化元素的存在，如Ti、Nb和(he)Ta以及高含(han)C量，起著不(bu)(bu)利(li)的作用。這(zhe)是由于(yu)微(wei)觀結構(gou)中形(xing)成(cheng)(cheng)像Ti的碳化物(wu)和(he)氮(dan)化物(wu)的第二相粒子的原因。所(suo)以在06Cr18Ni11Ti(321)和(he)06Cr18Ni11Nb（347)鋼種(zhong)的成(cheng)(cheng)型(xing)，沒有在06Cr19Ni10(304)和(he) 10Cr18Ni12（305)鋼種(zhong)成(cheng)(cheng)型(xing)得(de)順利(li)。像Y12Cr18Ni9(303)這(zhe)種(zhong)易切削加工鋼種(zhong)，塑性(xing)性(xing)能比較差，不(bu)(bu)能用于(yu)成(cheng)(cheng)型(xing)加工。
圖4-12是在(zai)壓力(li)成型時(shi)出(chu)現的(de)減薄破裂(lie)照片(pian)。
1. 沖壓(ya)成型
沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)包括拉(la)伸和沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)，拉(la)伸會(hui)減小(xiao)工件的(de)(de)(de)(de)(de)橫截面(mian)，而沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)卻(que)不(bu)能。換言之，沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)允許材(cai)料在足夠(gou)(gou)張力變形，這(zhe)張力是(shi)(shi)由壓(ya)(ya)(ya)(ya)緊壓(ya)(ya)(ya)(ya)環面(mian)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)，為(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)防(fang)止折(zhe)皺產生(sheng)。在沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)成型的(de)(de)(de)(de)(de)第一階段，材(cai)料經過90°拉(la)彎(wan)(wan)，并會(hui)引(yin)起不(bu)同程(cheng)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)工硬(ying)化(hua)（這(zhe)要取決于沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)環的(de)(de)(de)(de)(de)圓角和鋼(gang)(gang)加(jia)工硬(ying)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)。較(jiao)小(xiao)圓角將引(yin)起較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)工硬(ying)化(hua)）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)耐急彎(wan)(wan)性能變形比普通鉻鋼(gang)(gang)要好，特別是(shi)(shi)在帶鋼(gang)(gang)彎(wan)(wan)曲后再拉(la)伸時更是(shi)(shi)這(zhe)樣。彎(wan)(wan)曲半徑的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)，通常能夠(gou)(gou)是(shi)(shi)厚度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)7倍，因此斷裂就成為(wei)一個問題(ti)。
沖壓(ya)成型所(suo)(suo)選用(yong)的(de)(de)鋼種決定了(le)沖壓(ya)成型的(de)(de)深度(du)和獲得所(suo)(suo)要(yao)(yao)求形狀的(de)(de)方法(fa)。如果要(yao)(yao)是(shi)進行多次(ci)成型，加工(gong)者就需要(yao)(yao)知道毛坯在每一次(ci)成型操作(zuo)中沖壓(ya)的(de)(de)深度(du)，以(yi)及在沖壓(ya)成型之(zhi)間是(shi)否需要(yao)(yao)退火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于(yu)制(zhi)作1~2次沖壓(ya)拉伸成(cheng)型的工件（材(cai)料變形(xing)主要通過拉伸，只發生少量(liang)滑移(yi)）。其主要優(you)點是一般情況下能(neng)夠使(shi)用較小的毛(mao)坯(pi)直徑(jing)。為(wei)了限制(zhi)材(cai)料滑移(yi)，通過改變壓(ya)緊(jin)裝置壓(ya)力，就能(neng)夠完(wan)全控制(zhi)起皺觀象。
用下(xia)面簡單的公式就能夠計算出(chu)所(suo)選用鋼種(zhong)的毛(mao)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(ru)果(guo)收縮(suo)量不到25%,工件(jian)一般(ban)選用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼。如(ru)果(guo)壓縮(suo)在50%以下，可選用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼，但對(dui)收縮(suo)量較大(da)的工件(jian)，則選用(yong)06Cr19Ni10（304)或(huo)10C-18Ni12(305)鋼。
圖4-11是典(dian)型的(de)間(jian)隙圓角半(ban)徑要求示意圖。為了(le)計(ji)算坯料尺寸。
在不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)冷沖壓成(cheng)型時，為了實現成(cheng)型就(jiu)(jiu)必須使(shi)用超過其屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)，但(dan)又要低(di)于其抗拉(la)(la)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)成(cheng)型力。這(zhe)就(jiu)(jiu)是(shi)說，這(zhe)個(ge)力的(de)范圍就(jiu)(jiu)處于屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)和(he)抗拉(la)(la)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)之(zhi)間的(de)較大范圍之(zhi)內。屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)和(he)抗拉(la)(la)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)之(zhi)間范圍越(yue)(yue)大，塑性變形的(de)范圍也就(jiu)(jiu)越(yue)(yue)大，參見(jian)圖4-6。在退火(huo)狀態下，400系(xi)列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)有較低(di)的(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)和(he)抗拉(la)(la)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)，這(zhe)樣其加工(gong)范圍就(jiu)(jiu)比較狹窄，而且400系(xi)列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)拉(la)(la)伸變形量(liang)也不(bu)(bu)及200和(he)300系(xi)列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
圖4-13表示冷(leng)加工成型時，加工硬化(hua)對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)(de)強度(du)和(he)塑性的(de)(de)影響(xiang)。很(hen)明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)有(you)較(jiao)(jiao)大的(de)(de)塑性范圍。盡管這兩種鋼(gang)的(de)(de)強度(du)增加要比(bi)10Cr17(430)快(kuai)得多，但它們(men)的(de)(de)韌(ren)性在(zai)冷(leng)加工中仍然可以保(bao)持(chi)很(hen)高(gao)。隨(sui)著鋼(gang)中Ni含量的(de)(de)增加，其(qi)加工硬化(hua)率下降；隨(sui)著冷(leng)加工的(de)(de)進行，在(zai)很(hen)大程(cheng)度(du)上仍能保(bao)持(chi)較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)韌(ren)性。
沖壓成型時，不銹鋼(gang)坯料(liao)被壓環緊緊夾持(chi)在凹(ao)模(mo)上(shang)的(de)(de)(de)方法，可(ke)使坯料(liao)形成后的(de)(de)(de)工件被拉深(shen)而又(you)不會流入凹(ao)模(mo)內(nei)，這(zhe)無疑會使工件的(de)(de)(de)壁厚(hou)減(jian)薄，由于加工硬化作用，減(jian)薄部(bu)分的(de)(de)(de)金屬(shu)強(qiang)度可(ke)以等于或(huo)超(chao)過未經加工較厚(hou)的(de)(de)(de)部(bu)位。
為(wei)了(le)將坯料形成為(wei)一定的(de)形狀，工件某些部位的(de)厚度勢必會減薄(bo)。對(dui)于成型加工要求某一區域金屬的(de)塑性流動大于另(ling)一區域的(de)工件來講，就是應用了(le)這一技(ji)術，特別(bie)是局部成型。
沖壓成(cheng)型時(shi)(shi)，在成(cheng)型模頂端部位的(de)(de)成(cheng)型應力、金屬(shu)塑(su)性(xing)的(de)(de)流動和變形值都是最(zui)大的(de)(de)。如果(guo)坯料在成(cheng)型時(shi)(shi)發生破裂，那么其(qi)破裂一定發生在成(cheng)型模頂端部位的(de)(de)區(qu)域。
大(da)量的不銹鋼薄板(ban)均可采用沖壓(ya)方法進行成(cheng)型(xing)加工，但(dan)對成(cheng)型(xing)加工操作的要(yao)求都非(fei)常嚴格。一(yi)種材料的拉伸(shen)成(cheng)型(xing)性能，可在材料生產的實際(ji)使用中測得(de)。如果要(yao)精確地確定鋼種的成(cheng)分與工藝對沖壓(ya)成(cheng)型(xing)性的影(ying)響，則有必要(yao)取得(de)比“可－否(fou)”試驗(yan)更為精確的結果。
在沖壓(ya)成(cheng)型時，除材料因(yin)素外(wai)還有(you)(you)許(xu)多(duo)變(bian)(bian)化(hua)因(yin)素，那些(xie)處于成(cheng)型性(xing)(xing)邊緣的(de)鋼種(zhong)，都會因(yin)這些(xie)變(bian)(bian)化(hua)因(yin)素決定它們能(neng)(neng)否順(shun)利成(cheng)型。這些(xie)變(bian)(bian)化(hua)的(de)因(yin)素有(you)(you)：壓(ya)環的(de)壓(ya)力(li)、成(cheng)型速度、潤滑劑、壓(ya)模(mo)清(qing)潔程(cheng)度以(yi)及模(mo)具磨(mo)損情況等。對(dui)不銹鋼沖壓(ya)成(cheng)型性(xing)(xing)評價的(de)試驗應盡可能(neng)(neng)簡單(dan)，而且要求其再（重）現性(xing)(xing)要好。
沖壓成型和(he)拉伸(shen)成型特點的比較如(ru)圖4-14所示。
2. 沖壓成型實例
［實例4-1]如圖(tu)4-15所(suo)示，為12Cr17Ni7(301)不銹鋼(gang)制(zhi)成(cheng)的(de)汽車輪(lun)罩示意圖(tu)，其(qi)中心(xin)部位(wei)就是(shi)有(you)目的(de)地采用了拉(la)伸(shen)法使其(qi)減薄并產生(sheng)加工硬化作用的(de)實例。
［實例4-2]使工件承受成型所(suo)能允許的(de)最(zui)大壓力，并通過加工硬化提高(gao)其(qi)強度的(de)例子，如圖4-16所(suo)示。
圖4-16是(shi)小(xiao)型(xing)飛機引擎(qing)消音(yin)器端(duan)蓋(gai)的(de)(de)示意圖。該端(duan)蓋(gai)所用的(de)(de)材料是(shi)06Cr18Ni11Ti(321),在成(cheng)型(xing)過程中，施加(jia)接近成(cheng)型(xing)性極(ji)限(xian)所規定的(de)(de)最(zui)大(da)壓力，使其加(jia)工硬(ying)化(hua)，以提高其剛(gang)度并獲(huo)得必要的(de)(de)抗疲勞強度。
該端蓋是在(zai)一臺60t向后開口的傾(qing)斜式機械沖床(chuang)上經兩道工序制成的。沖床(chuang)的沖程為127mm,該模具是淬火硬(ying)度為洛氏59~62的工具鋼沖模。
第一(yi)道(dao)工(gong)序如(ru)圖(tu)4-16(b)所示，為一(yi)組合(he)型沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)模。其作用(yong)是將坯(pi)料先(xian)沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)成(cheng)型為帶槽的(de)(de)圓盤形(xing)狀，使其內徑(jing)(jing)和外(wai)形(xing)符合(he)工(gong)件要求。工(gong)件的(de)(de)外(wai)緣(yuan)(yuan)是用(yong)彈性夾具(ju)壓(ya)(ya)(ya)緊，工(gong)件內表面用(yong)一(yi)與沖(chong)壓(ya)(ya)(ya)中(zhong)(zhong)心對中(zhong)(zhong)的(de)(de)橡膠墊支撐。成(cheng)型是按(an)照設(she)計的(de)(de)順(shun)序進(jin)行的(de)(de)，即首先(xian)成(cheng)型帶槽的(de)(de)圓盤形(xing)狀，然后再對內外(wai)徑(jing)(jing)進(jin)行加工(gong)，這樣就可以使所得的(de)(de)凸緣(yuan)(yuan)尺(chi)寸非常精(jing)確。
第二(er)道(dao)工(gong)(gong)序如(ru)圖4-16(b)所示，主要是加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)件的(de)內緣（拉伸）和(he)外(wai)緣（壓縮）。在該操作過(guo)程中，消音器端蓋所承受的(de)壓力是經彈性壓力墊傳遞的(de)。
生產這種零件所用的原料是退火后的06Cr18Ni11Ti(321不(bu)銹鋼(gang))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(shi)例4-3] 不(bu)(bu)銹鋼具有較高的延伸率，所(suo)以在壓(ya)縮時，極(ji)易產生皺折。這樣，如何選擇金(jin)屬(shu)在成(cheng)(cheng)型(xing)時的流動方(fang)向，就成(cheng)(cheng)為保(bao)證(zheng)高質量(liang)要(yao)求工件成(cheng)(cheng)型(xing)的關(guan)鍵所(suo)在，理論和實(shi)踐告訴(su)我(wo)們，其成(cheng)(cheng)型(xing)方(fang)式應選用(yong)拉(la)伸成(cheng)(cheng)型(xing)，而不(bu)(bu)能選用(yong)壓(ya)縮成(cheng)(cheng)型(xing)。
圖(tu)4-17所(suo)示(shi)的就是利用(yong)壓板定位和模具(ju)上刻槽，這兩(liang)項措(cuo)施來控制金屬流(liu)動的實際(ji)例子。
圖4-17所示的工件是用經退火的12Cr18Ni9(302不(bu)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。
由于成型(xing)過程所形成的(de)角必須緊靠(kao)壓(ya)(ya)板(ban)(ban)，這(zhe)樣(yang)(yang)沖模就不能將(jiang)(jiang)料固(gu)定成水(shui)平狀。在成型(xing)過程中毛(mao)坯的(de)上、下邊緣均被(bei)壓(ya)(ya)板(ban)(ban)夾(jia)緊夾(jia)緊力(li)為(wei)36噸。由于上壓(ya)(ya)板(ban)(ban)的(de)長(chang)度(du)是下壓(ya)(ya)板(ban)(ban)的(de)兩倍(bei)，寬度(du)為(wei)下壓(ya)(ya)板(ban)(ban)的(de)2/3,這(zhe)樣(yang)(yang)夾(jia)緊力(li)是在大(da)面積上分(fen)布的(de)。所以大(da)部分(fen)金(jin)(jin)屬將(jiang)(jiang)會從(cong)寬端(duan)(duan)(duan)(duan)流(liu)向窄(zhai)端(duan)(duan)(duan)(duan)，這(zhe)樣(yang)(yang)被(bei)加(jia)工(gong)金(jin)(jin)屬就會產生(sheng)皺紋。如(ru)果在上壓(ya)(ya)板(ban)(ban)上附(fu)加(jia)刻槽(cao)，為(wei)的(de)是提(ti)高該端(duan)(duan)(duan)(duan)的(de)夾(jia)緊力(li)，可使毛(mao)坯窄(zhai)端(duan)(duan)(duan)(duan)的(de)大(da)部分(fen)金(jin)(jin)屬產生(sheng)流(liu)動(dong)。為(wei)了促(cu)進毛(mao)坯窄(zhai)端(duan)(duan)(duan)(duan)金(jin)(jin)屬的(de)流(liu)動(dong)，并在坯料下部涂以脂肪酸非顏料型(xing)繪畫混(hun)合劑，因下沖模半徑(jing)比較小，產生(sheng)撕裂而造成的(de)金(jin)(jin)屬損耗僅(jin)為(wei)3%.
