不锈钢的冷成形加工(一)

不锈钢的冷成形加工

 不锈钢的冷成形加工过程完全不同于低合金钢和普通碳钢，因为不锈钢强度更高，更硬，塑性更好，加工硬化速率更快，而且还必须维持其固有的耐腐蚀性能。这些特性必须需要更大的动力，工艺设备磨损的允许差增加，加工过程需要避免表面污染和耐腐蚀性能的削弱。

不锈钢的选择通常按照规格要求的性能来的，如耐蚀性或耐热性，强度，塑性等。不锈钢的加工硬化的结果，和随后对力学性能的影响，在成形加工时不锈钢的选择起着至关重要的作用。

钢的成形性能极大地取决于材料在冷加工时其屈服强度达到极限抗拉强度时的速率。屈服强度和极限抗拉强度曲线带之间的缩小说明成形是被限制的（见图1）。曲线带之间的缩小显示,大部分屈服强度可

图 1 冷加工对机械性能的影响

以一直使用，任何进一步变形会导致破裂。另外一方面， 钢加工性的增加显示曲线带却没有收敛（如301钢种），在相同冷加工变形量的情况下，这种材料它有极高的塑性，在成形过程中允许有严重的变形。

不锈钢的成形性能

奥氏体不锈钢

奥氏体不锈钢是Cr/Ni不锈钢（300系）。

镍（Ni）是促进奥氏体晶体结构形成，稳定奥氏体的合金元素，Ni/Cr比例越高，奥氏体越稳定：机械性能，冷加工硬化，因此成形性能也依赖于这个比率。在奥氏体不锈钢中301钢Ni含量（6.5%）最低，因此有最高的加工硬化速率。尽管301经过退火后有完全的奥氏体微观结构，镍含量越低，在塑性变形时生成的马氏体的比例越大。这帮助金属抵抗颈缩和进行均匀变形。高的加工硬化速率使得强度极大的增加，获得很高的硬度。这些在冷加工结构阶段是有益的。

UNS S30430（通常称为302HQ或304Cu）钢碳含量0.02%或更低，大约9%Ni和3%Cu。在普通奥氏体中这种钢的加工硬化最低。在冷加工中这种钢的加工硬化程度比301低。象302HQ这种钢低的屈服强度意味着在加工时起始变形所需的应力小。

由于奥氏体不锈钢有很高的塑性，所以这些钢的形变能力比铁素体不锈钢强，在给定的作业中允许很大的变形量。在奥氏体不锈钢中，加工硬化越快的钢种如301或者304，在同样的作业中能承担最大的形变。奥氏体不锈钢冷加工的成形性能是指没有预先退火情况下冷变形。但是，在连续的加工过程中也许需要中间退火以使钢恢复到原来的塑性。

奥氏体不锈钢优良的成形性能，尤其明显地表现在需持久极大的拉伸变形的涨形弯曲作业，和需要高塑性的剧烈的深冲作业中。

但是，由于高的退火强度和加工硬化性能，所以和铁素体不锈钢相比，奥氏体不锈钢需要更大的加工应力。由于加工硬化原因，不仅仅需要高的形变应力，而且需要提高金属开始变形时的起始应力。

通常，当Ni含量降低时，如301（约6.5%Ni），奥氏体不锈钢会变得越来越难成形了。稳定化元素的存在，如Ti、Nb和Ta以及高含量的C，在稳定化钢种的成形特性中起着不利的作用。这是由于微观结构形成了象Ti的碳化物和氮化物这样的第二相粒子的原因。所以象321和347钢种的成形，没有302HQ、304和305钢种的成形顺利。

象303这种易机加工钢种，塑性性能比较差，不能用于成形作业。