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(xiu)鋼(gang)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(zai)冷(leng)加(jia)工(gong)過程中(zhong)(zhong)(zhong),10Cr17(430)鋼的(de)(de)(de)屈服強(qiang)度(du)快(kuai)速向抗(kang)拉極限強(qiang)度(du)靠攏,見(jian)圖(tu)4-4。因(yin)為塑(su)性變(bian)形(冷(leng)成(cheng)型(xing))的(de)(de)(de)發生(sheng),必(bi)須(xu)超(chao)過屈服點。屈服應力(li)和極限抗(kang)拉應力(li)的(de)(de)(de)會聚和接(jie)近,容易(yi)引起(qi)開裂,典(dian)型(xing)的(de)(de)(de)鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼就是(shi)這樣。隨著(zhu)冷(leng)加(jia)工(gong)程度(du)的(de)(de)(de)提高(gao),塑(su)性快(kuai)速下(xia)降(jiang),所以(yi)鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼成(cheng)型(xing)必(bi)須(xu)使(shi)用完全退火(huo)的(de)(de)(de)板材(cai),即使(shi)如此,在(zai)成(cheng)型(xing)加(jia)工(gong)過程中(zhong)(zhong)(zhong),有(you)時也需要(yao)中(zhong)(zhong)(zhong)間退火(huo)。


圖 4.jpg


  鐵素體不銹鋼在旋壓或(huo)者輥式彎(wan)曲成型時(shi),冷加(jia)工程度的不斷增加(jia),塑(su)性會逐漸(jian)下降,與普碳(tan)鋼相比(bi),更加(jia)需要中間(jian)退火。雖然如(ru)此,像(xiang)06Cr11Ti(409)和10Cr17(430)鋼還(huan)是經常被用在如(ru)落(luo)料(liao)、折(zhe)彎(wan)、深沖或(huo)旋壓等成型加(jia)工中。


  圖(tu)(tu)4-4和圖(tu)(tu)4-5表明,鐵素體(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)10Cr17(430)的(de)(de)抗(kang)拉強度(du)(du)與(yu)(yu)(yu)屈服強度(du)(du)之間的(de)(de)區(qu)域(yu)范圍(wei),隨著冷加(jia)工(gong)變形量的(de)(de)增加(jia),抗(kang)拉強度(du)(du)與(yu)(yu)(yu)屈服強度(du)(du)之間的(de)(de)區(qu)域(yu)范圍(wei)明顯變窄。這(zhe)是鐵素體(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)典型(xing)(xing)性質,它使(shi)其成型(xing)(xing)加(jia)工(gong)受到(dao)限制(與(yu)(yu)(yu)奧氏體(ti)合金(jin)相比較(jiao))。盡管10Cr17(430)型(xing)(xing)鋼(gang)的(de)(de)成型(xing)(xing)性比300型(xing)(xing)鋼(gang)為差,但仍(reng)可對其進行沖(chong)切、彎曲、沖(chong)壓(ya)或旋壓(ya)等成型(xing)(xing)加(jia)工(gong)。10Cr17(430)型(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)最重要的(de)(de)用(yong)途之一是用(yong)作汽車裝(zhuang)飾件和嵌條。


圖 5.jpg


  對(dui)于鐵素體不銹鋼來(lai)說,其沖壓成型(xing)(xing)性(xing)能(neng)(neng)與延伸(shen)率(lv)一(yi)般是隨著鉻(ge)含(han)量的增(zeng)加而(er)降低的。為(wei)了解(jie)決這(zhe)一(yi)問題,當沖壓成型(xing)(xing)鉻(ge)含(han)量高(gao)的毛坯(pi)時,沖壓成型(xing)(xing)前可對(dui)其適當進行加熱(re),以提高(gao)其沖壓成型(xing)(xing)性(xing)能(neng)(neng)和延伸(shen)率(lv)。在加熱(re)的情況下(xia),金屬的延伸(shen)率(lv)會大大提高(gao),而(er)且所需成型(xing)(xing)力大大下(xia)降。對(dui)那些不能(neng)(neng)冷成型(xing)(xing)加工(gong)的鋼種,采(cai)用加熱(re)成型(xing)(xing)的方(fang)法就可順利進行了。


  鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼采用(yong)121~204℃的(de)熱(re)成(cheng)型(xing),比其(qi)冷成(cheng)型(xing)性能大為改善,尤其(qi)是(shi)高鉻鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼。


 鐵素(su)體不(bu)銹鋼的(de)凸緣(yuan)成(cheng)型(xing)性(xing)能(neng)與n值(zhi)(zhi)(加(jia)工(gong)硬化指數)有關,深沖(chong)加(jia)工(gong)性(xing)能(neng)與r值(zhi)(zhi)(塑性(xing)應(ying)變化)有關。其中r值(zhi)(zhi)由不(bu)同(tong)的(de)生(sheng)產工(gong)藝下的(de)不(bu)同(tong)的(de)組織集合來(lai)(lai)決定。采取一些措施來(lai)(lai)顯著減(jian)少(shao)固(gu)溶碳和(he)固(gu)溶氮,可(ke)大大改(gai)善r值(zhi)(zhi),并使(shi)深沖(chong)性(xing)能(neng)得(de)到大幅度(du)的(de)提高。鐵素(su)體不(bu)銹鋼成(cheng)型(xing)方式(shi)的(de)適應(ying)性(xing),見表4-2。


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大(da)部分(fen)鐵(tie)素體不銹鋼在加(jia)工(gong)硬化方面的行(xing)為與普通碳鋼相類(lei)似。由于鐵(tie)素體不銹鋼具有較高(gao)的起始屈服強,它們在起始成型加(jia)工(gong)時就需要較大(da)的變形力。


 在深沖(chong)(chong)成型過(guo)程中,鉻(ge)(ge)-鎳不(bu)銹鋼(奧(ao)氏體(ti))的最佳沖(chong)(chong)壓變(bian)形率(lv)為(wei)40%~60%,而純鉻(ge)(ge)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼的最佳變(bian)形率(lv)剛(gang)為(wei)20%~30%.影響變(bian)形率(lv)大小(xiao)(xiao)的主要因(yin)素是模(mo)具(ju)圓角半徑(jing),其次則(ze)與沖(chong)(chong)頭(tou)端(duan)部半徑(jing)大小(xiao)(xiao)有關。如果模(mo)具(ju)圓角半徑(jing)減小(xiao)(xiao),則(ze)沖(chong)(chong)壓性能變(bian)壞。典型沖(chong)(chong)頭(tou)和沖(chong)(chong)模(mo)的圓角半徑(jing)一般不(bu)小(xiao)(xiao)于(yu)金屬厚度的5~10倍。


 馬氏體型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼就(jiu)是(shi)常說的普通(tong)Cr不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,一般具有相對較高的碳含量(liang)(0.15%~1.2%),它們也屬于400系列不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。在全(quan)退(tui)火狀態下,12Cr12(403)和(he)12Cr13(410)鋼的成型(xing)特性,非常類似于某些(xie)鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。


含碳量較高(gao)的馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang),如30Cr13(420)、17Cr16Ni2(431)和108Cr17(440C)就不推(tui)薦用冷成型方式(shi)來加工。