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(gang))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(ti)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(yu)奧氏體(ti)不銹鋼具(ju)有較高(gao)的(de)(de)(de)退火后強(qiang)度和加(jia)工硬化性能，所(suo)以和鐵素體(ti)不銹鋼相比，需要(yao)更大的(de)(de)(de)加(jia)成型應力。而(er)且(qie)，由于(yu)加(jia)工硬化的(de)(de)(de)原因，不僅僅需要(yao)較高(gao)的(de)(de)(de)形變應力，而(er)且(qie)需要(yao)提高(gao)金屬開(kai)始(shi)變形時的(de)(de)(de)起始(shi)應力。
由于奧(ao)氏體(ti)不銹鋼有很(hen)高的(de)(de)塑性(xing)，所以這些(xie)鋼的(de)(de)形變(bian)能力比鐵素(su)體(ti)不銹鋼強，在冷加(jia)(jia)成(cheng)型(xing)工(gong)作(zuo)中(zhong)(zhong)允(yun)許承(cheng)受(shou)(shou)很(hen)大的(de)(de)變(bian)形量(liang)。在奧(ao)氏體(ti)不銹鋼中(zhong)(zhong)，加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)越(yue)快的(de)(de)鋼種(zhong)，如12Cr17Ni7(301)或者06Cr19Ni10（304),在同樣的(de)(de)作(zuo)業(ye)中(zhong)(zhong)能承(cheng)受(shou)(shou)最大的(de)(de)形變(bian)。奧(ao)氏體(ti)不銹鋼冷加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)型(xing)的(de)(de)成(cheng)型(xing)性(xing)能是指沒有預先退(tui)火情況下的(de)(de)冷變(bian)形。但是，在連續加(jia)(jia)工(gong)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，也許需要進行(xing)中(zhong)(zhong)間退(tui)火，使其恢復到原有的(de)(de)塑性(xing)。
奧氏體不銹(xiu)鋼優(you)良的(de)成(cheng)型性能，尤其在需持久(jiu)極大的(de)拉伸變形的(de)脹(zhang)形和彎(wan)曲(qu)作業中(zhong)(zhong)，以(yi)及需要高(gao)塑(su)性的(de)劇烈(lie)的(de)深沖(chong)作業中(zhong)(zhong)，表現尤為明顯。
通(tong)常(chang)，當Ni含量較(jiao)(jiao)低時(shi)，如(ru)12Cr17Ni7(301)(約6.5%Ni),奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)成(cheng)型加(jia)工(gong)(gong)會變得非常(chang)困(kun)難。在穩(wen)定(ding)化鋼(gang)種的成(cheng)型特性中(zhong)(zhong)，穩(wen)定(ding)化元(yuan)素(su)的存(cun)在，如(ru)Ti、Nb和Ta以(yi)及高含C量，起(qi)著不利(li)的作用。這是由于(yu)微觀結構(gou)中(zhong)(zhong)形(xing)成(cheng)像(xiang)(xiang)Ti的碳化物和氮(dan)化物的第二相粒子的原因。所(suo)以(yi)在06Cr18Ni11Ti(321)和06Cr18Ni11Nb（347)鋼(gang)種的成(cheng)型，沒有(you)在06Cr19Ni10(304)和 10Cr18Ni12（305)鋼(gang)種成(cheng)型得順利(li)。像(xiang)(xiang)Y12Cr18Ni9(303)這種易切削加(jia)工(gong)(gong)鋼(gang)種，塑性性能(neng)比(bi)較(jiao)(jiao)差(cha)，不能(neng)用于(yu)成(cheng)型加(jia)工(gong)(gong)。
圖(tu)4-12是在(zai)壓力(li)成型(xing)時出現(xian)的減薄(bo)破裂照片。
1. 沖壓成型
沖(chong)壓(ya)(ya)包括拉伸和(he)沖(chong)壓(ya)(ya)，拉伸會(hui)(hui)減小工(gong)件的(de)(de)橫截面，而(er)沖(chong)壓(ya)(ya)卻不能(neng)。換言之，沖(chong)壓(ya)(ya)允許材料(liao)在(zai)足夠(gou)張力變形，這張力是由(you)壓(ya)(ya)緊(jin)壓(ya)(ya)環(huan)面產生的(de)(de)，為(wei)的(de)(de)是防(fang)止折皺產生。在(zai)沖(chong)壓(ya)(ya)成(cheng)型的(de)(de)第一階段(duan)，材料(liao)經過90°拉彎(wan)(wan)，并會(hui)(hui)引起不同程度(du)(du)的(de)(de)加(jia)工(gong)硬(ying)(ying)化（這要取決(jue)于沖(chong)壓(ya)(ya)環(huan)的(de)(de)圓角和(he)鋼(gang)加(jia)工(gong)硬(ying)(ying)化的(de)(de)速度(du)(du)。較(jiao)小圓角將引起較(jiao)大的(de)(de)加(jia)工(gong)硬(ying)(ying)化）。12Cr17Mn6Ni6N(201)和(he)12Cr17Ni7(301)奧氏體不銹鋼(gang)耐急彎(wan)(wan)性(xing)能(neng)變形比(bi)普通鉻鋼(gang)要好，特別是在(zai)帶鋼(gang)彎(wan)(wan)曲后再拉伸時更是這樣。彎(wan)(wan)曲半徑(jing)的(de)(de)變化，通常能(neng)夠(gou)是厚(hou)度(du)(du)的(de)(de)7倍，因此斷裂就成(cheng)為(wei)一個(ge)問題。
沖(chong)(chong)壓(ya)成型(xing)所(suo)(suo)選(xuan)用的(de)鋼種決定了沖(chong)(chong)壓(ya)成型(xing)的(de)深度(du)和(he)獲得所(suo)(suo)要(yao)求(qiu)形狀的(de)方(fang)法。如(ru)果(guo)要(yao)是進行多次(ci)成型(xing)，加工者就(jiu)需要(yao)知道毛坯在每一次(ci)成型(xing)操作中沖(chong)(chong)壓(ya)的(de)深度(du)，以及在沖(chong)(chong)壓(ya)成型(xing)之間是否需要(yao)退火。
12Cr17Mn6Ni6N(201)鋼適合于(yu)制作1~2次沖壓(ya)(ya)拉伸成型的(de)工件（材料變(bian)形主要通過拉伸，只發生少量滑(hua)移）。其主要優點是一(yi)般情況下(xia)能(neng)夠使用較小的(de)毛(mao)坯(pi)直徑。為了(le)限制材料滑(hua)移，通過改變(bian)壓(ya)(ya)緊裝置壓(ya)(ya)力，就能(neng)夠完全控制起皺觀象。
用下面簡單的(de)公式(shi)就能(neng)夠計算出所選用鋼種的(de)毛坯(pi)的(de)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(guo)收縮量不到25%,工(gong)件一般選用(yong)10Cr17(430)和10Cr17Mo（434)鋼。如果(guo)壓縮在50%以下，可選用(yong)12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17N17(301)鋼，但對收縮量較大的工(gong)件，則選用(yong)06Cr19Ni10（304)或10C-18Ni12(305)鋼。
圖4-11是典型的間隙圓角半徑要(yao)求示意圖。為了(le)計算坯料尺(chi)寸。
在不銹鋼(gang)(gang)(gang)冷沖壓成(cheng)型時，為了實現成(cheng)型就必須使用超過(guo)其(qi)屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)，但又(you)要低于其(qi)抗(kang)拉強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)的(de)成(cheng)型力。這就是(shi)說，這個力的(de)范(fan)圍(wei)(wei)就處于屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)和(he)抗(kang)拉強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)之間的(de)較大(da)范(fan)圍(wei)(wei)之內。屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)和(he)抗(kang)拉強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)之間范(fan)圍(wei)(wei)越(yue)大(da)，塑性變形(xing)的(de)范(fan)圍(wei)(wei)也(ye)就越(yue)大(da)，參見(jian)圖(tu)4-6。在退火狀態(tai)下，400系(xi)列(lie)不銹鋼(gang)(gang)(gang)有較低的(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)和(he)抗(kang)拉強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)，這樣其(qi)加工范(fan)圍(wei)(wei)就比較狹窄，而且400系(xi)列(lie)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)拉伸變形(xing)量也(ye)不及200和(he)300系(xi)列(lie)不銹鋼(gang)(gang)(gang)。
圖(tu)4-13表示冷加(jia)(jia)工(gong)成型時(shi)，加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化對10Cr17（430)、12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)強度和塑性(xing)的(de)(de)(de)影響。很(hen)明顯12Cr17Mn6Ni6N(201)和12Cr17Ni7(301)鋼(gang)(gang)有(you)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)塑性(xing)范圍。盡管這(zhe)兩種(zhong)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)強度增加(jia)(jia)要比10Cr17(430)快得多，但它們的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)在冷加(jia)(jia)工(gong)中(zhong)仍(reng)然可以(yi)保持很(hen)高(gao)。隨(sui)著鋼(gang)(gang)中(zhong)Ni含(han)量的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)，其加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化率下降；隨(sui)著冷加(jia)(jia)工(gong)的(de)(de)(de)進行，在很(hen)大(da)程度上仍(reng)能(neng)保持較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)。
沖壓(ya)成(cheng)型時，不(bu)銹鋼坯(pi)料(liao)被(bei)(bei)壓(ya)環緊(jin)(jin)緊(jin)(jin)夾持在凹模上的方法，可(ke)使坯(pi)料(liao)形成(cheng)后的工件被(bei)(bei)拉深而又不(bu)會流入凹模內，這無疑會使工件的壁厚(hou)減(jian)薄，由(you)于(yu)加(jia)工硬化作用，減(jian)薄部(bu)分的金屬強度(du)可(ke)以等于(yu)或超過未經(jing)加(jia)工較(jiao)厚(hou)的部(bu)位。
為了(le)將坯(pi)料形成(cheng)為一定的形狀，工(gong)件(jian)某些部(bu)位(wei)的厚度勢(shi)必會減薄。對(dui)于(yu)成(cheng)型加(jia)工(gong)要(yao)求(qiu)某一區(qu)域金屬的塑性流動大于(yu)另一區(qu)域的工(gong)件(jian)來講(jiang)，就(jiu)是應用(yong)了(le)這一技術，特別是局(ju)部(bu)成(cheng)型。
沖壓成(cheng)型(xing)時，在成(cheng)型(xing)模頂端(duan)部位的成(cheng)型(xing)應(ying)力、金屬塑(su)性的流動和變形(xing)值都是最大的。如果坯料在成(cheng)型(xing)時發(fa)生破裂，那么其破裂一定發(fa)生在成(cheng)型(xing)模頂端(duan)部位的區域。
大(da)量(liang)的(de)不銹鋼(gang)薄(bo)板均(jun)可采用(yong)沖(chong)壓方法進行(xing)成(cheng)型(xing)(xing)加(jia)工(gong)，但對成(cheng)型(xing)(xing)加(jia)工(gong)操(cao)作的(de)要求(qiu)都非常嚴格。一種材料的(de)拉伸成(cheng)型(xing)(xing)性能，可在材料生產的(de)實(shi)際使用(yong)中測(ce)得(de)。如果要精確地確定鋼(gang)種的(de)成(cheng)分與工(gong)藝對沖(chong)壓成(cheng)型(xing)(xing)性的(de)影響，則(ze)有必(bi)要取得(de)比“可－否(fou)”試驗更為精確的(de)結果。
在沖壓成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)時，除材料因素(su)外還有(you)許(xu)多變(bian)化(hua)因素(su)，那些處于(yu)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)性(xing)邊(bian)緣的鋼(gang)種，都會(hui)因這(zhe)些變(bian)化(hua)因素(su)決定它們能(neng)否順(shun)利成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)。這(zhe)些變(bian)化(hua)的因素(su)有(you)：壓環的壓力(li)、成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)速度、潤(run)滑(hua)劑、壓模清潔程度以及模具(ju)磨損情況等。對(dui)不銹鋼(gang)沖壓成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)性(xing)評價(jia)的試驗應盡(jin)可(ke)能(neng)簡單，而且要求(qiu)其再(zai)（重）現性(xing)要好(hao)。
沖壓成型和拉伸成型特點的比(bi)較如圖4-14所示。
2. 沖壓成型實例(li)
［實(shi)例4-1]如(ru)圖(tu)4-15所示(shi)，為12Cr17Ni7(301)不(bu)銹鋼制成的汽車輪罩示(shi)意圖(tu)，其(qi)中心部位就是有目的地采用了拉伸法使其(qi)減薄并產生加(jia)工硬化作用的實(shi)例。
［實例4-2]使工件承受成(cheng)型所能允許的(de)最大壓(ya)力，并通過(guo)加工硬化提高其強度的(de)例子，如圖4-16所示(shi)。
圖4-16是小型(xing)飛機引擎(qing)消音器端(duan)蓋的示意圖。該端(duan)蓋所用的材料是06Cr18Ni11Ti(321),在成型(xing)過程中，施加(jia)接近成型(xing)性極(ji)限所規定的最大壓力，使其加(jia)工硬化，以(yi)提高其剛度(du)并獲(huo)得必要的抗疲(pi)勞強度(du)。
該端蓋是(shi)在一臺60t向后開口的(de)(de)(de)傾斜式機械(xie)沖(chong)床(chuang)上(shang)經兩道(dao)工(gong)序制成的(de)(de)(de)。沖(chong)床(chuang)的(de)(de)(de)沖(chong)程(cheng)為127mm,該模具是(shi)淬火硬度(du)為洛氏59~62的(de)(de)(de)工(gong)具鋼沖(chong)模。
第一道工(gong)序如圖4-16(b)所(suo)示，為(wei)一組合型沖(chong)壓(ya)模。其作用是將坯料先沖(chong)壓(ya)成型為(wei)帶(dai)(dai)槽的(de)圓盤(pan)形狀(zhuang)，使(shi)其內(nei)(nei)(nei)徑和外(wai)形符合工(gong)件要求(qiu)。工(gong)件的(de)外(wai)緣是用彈性夾(jia)具(ju)壓(ya)緊，工(gong)件內(nei)(nei)(nei)表(biao)面(mian)用一與沖(chong)壓(ya)中心對(dui)中的(de)橡膠墊支撐。成型是按(an)照設計的(de)順序進(jin)(jin)行(xing)(xing)的(de)，即首(shou)先成型帶(dai)(dai)槽的(de)圓盤(pan)形狀(zhuang)，然后再對(dui)內(nei)(nei)(nei)外(wai)徑進(jin)(jin)行(xing)(xing)加工(gong)，這樣(yang)就可以(yi)使(shi)所(suo)得的(de)凸緣尺寸非常精(jing)確。
第(di)二道工(gong)序(xu)如圖4-16(b)所(suo)示，主要是加工(gong)工(gong)件的(de)內緣（拉伸）和外緣（壓縮）。在該操作過程中，消(xiao)音器端蓋所(suo)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(xiu)鋼具有較高(gao)的(de)(de)延伸(shen)(shen)率(lv)，所以在(zai)壓縮時(shi)，極易產(chan)生皺折。這樣(yang)，如何(he)選擇金屬在(zai)成型(xing)時(shi)的(de)(de)流動方向，就成為保證高(gao)質量(liang)要求工件成型(xing)的(de)(de)關鍵所在(zai)，理論(lun)和實踐(jian)告訴(su)我們，其成型(xing)方式(shi)應選用拉伸(shen)(shen)成型(xing)，而不能選用壓縮成型(xing)。
圖4-17所示的就是利用壓板定位(wei)和模具上刻(ke)槽，這兩項措施來控制金屬流動的實際例子(zi)。
圖4-17所示的工件是用經退火的12Cr18Ni9(302不(bu)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)成型(xing)(xing)過程所(suo)形成的(de)角(jiao)必須緊(jin)靠(kao)壓(ya)板(ban)(ban)(ban)，這樣(yang)(yang)沖模就不能將(jiang)料固定成水平狀。在成型(xing)(xing)過程中毛坯的(de)上(shang)、下(xia)邊緣均被壓(ya)板(ban)(ban)(ban)夾(jia)緊(jin)夾(jia)緊(jin)力(li)為(wei)36噸。由于(yu)上(shang)壓(ya)板(ban)(ban)(ban)的(de)長(chang)度是下(xia)壓(ya)板(ban)(ban)(ban)的(de)兩倍，寬度為(wei)下(xia)壓(ya)板(ban)(ban)(ban)的(de)2/3,這樣(yang)(yang)夾(jia)緊(jin)力(li)是在大(da)面(mian)積上(shang)分布的(de)。所(suo)以(yi)大(da)部(bu)分金(jin)(jin)屬將(jiang)會從寬端(duan)(duan)流(liu)向(xiang)窄端(duan)(duan)，這樣(yang)(yang)被加工金(jin)(jin)屬就會產生皺紋。如(ru)果在上(shang)壓(ya)板(ban)(ban)(ban)上(shang)附(fu)加刻槽，為(wei)的(de)是提(ti)高該端(duan)(duan)的(de)夾(jia)緊(jin)力(li)，可使毛坯窄端(duan)(duan)的(de)大(da)部(bu)分金(jin)(jin)屬產生流(liu)動。為(wei)了(le)促(cu)進毛坯窄端(duan)(duan)金(jin)(jin)屬的(de)流(liu)動，并在坯料下(xia)部(bu)涂以(yi)脂肪酸非顏料型(xing)(xing)繪畫混合劑，因下(xia)沖模半徑比較小，產生撕裂而造成的(de)金(jin)(jin)屬損耗(hao)僅為(wei)3%.
