1 前言

　　以SUS430（16％Cr）為代(dai)表(biao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)系銹鋼板與(yu)SUS304（18％Cr-8％Ni）為代(dai)表(biao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)系不(bu)銹鋼板相比，雖然價(jia)格便宜，但耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)差，且加(jia)工(gong)性(xing)(xing)也低。然而最近，如JFE443CT（21％Cr-0.4％Cu-0.3％Ti）這(zhe)(zhe)(zhe)樣耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)與(yu)SUS304相當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)系鋼板正在(zai)不(bu)少應用(yong)(yong)領域持(chi)續普(pu)及，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)鎳價(jia)格高漲的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，其降低成(cheng)本的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)是(shi)顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。但是(shi)，若將原(yuan)來使(shi)用(yong)(yong)奧(ao)氏體(ti)材(cai)料(liao)加(jia)工(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部件(jian)，仍以原(yuan)來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)具(ju)和工(gong)藝(yi)改(gai)用(yong)(yong)JFE443CT這(zhe)(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)材(cai)料(liao)進行加(jia)工(gong)，有時是(shi)困(kun)難的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。這(zhe)(zhe)(zhe)是(shi)由于兩者本質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結晶結構不(bu)同造(zao)成(cheng)加(jia)工(gong)特(te)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)較(jiao)大差異，特(te)別(bie)是(shi)延性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同。雖然JFE443CT較(jiao)SUS430有所改(gai)善，但仍與(yu)SUS304明顯不(bu)同。然而，沒有必要因加(jia)工(gong)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題而放棄鐵(tie)素(su)體(ti)系材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低成(cheng)本特(te)性(xing)(xing)。只要深入(ru)研究材(cai)料(liao)基本加(jia)工(gong)特(te)性(xing)(xing)，選擇合適的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)工(gong)方法(fa)，分情況(kuang)設計部件(jian)，即可對JFE443CT等鐵(tie)素(su)體(ti)系材(cai)料(liao)進行復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)形加(jia)工(gong)。

　　2 材料的(de)力學性能

　　SUS304因(yin)產生了加(jia)工感應(ying)相變而顯(xian)示(shi)了較(jiao)高(gao)的加(jia)工硬化特(te)性，故拉(la)伸(shen)強(qiang)度較(jiao)高(gao)，延(yan)伸(shen)率高(gao)達50%以上，顯(xian)示(shi)了極高(gao)的特(te)性。而由鐵(tie)素(su)體組成的JFE443CT與其它SUS430等鐵(tie)素(su)體系不(bu)銹鋼一樣(yang)，加(jia)工硬化小，拉(la)伸(shen)強(qiang)度低，延(yan)伸(shen)率30%左右。

　　關于表示材料各(ge)向異性的蘭克福特值(zhi)—即板狀拉力試樣的寬厚變形比(bi)，若觀察(cha)三個方向的平均r值(zhi)，則SUS304的r=1.0而(er)JFE443CT的r=1.3，表明后者比(bi)前者具有更優良的深(shen)沖(chong)特性。

　　根據上述兩種鋼的單(dan)軸拉伸試驗所(suo)得的二者的應力(li)(li)——應變(bian)曲線(xian)可知(zhi)：JFE443CT初始屈服應力(li)(li)有(you)高的傾向(xiang)，而且，兩種鋼的應力(li)(li)—應變(bian)曲線(xian)在應變(bian)小于0.1的區間交叉。

　　（1）深(shen)沖、凸肚(du)特性。進行極(ji)限深(shen)沖比（LDR）試(shi)驗的(de)(de)結果表明(ming)，JFE443CT具(ju)有比SUS304更(geng)高的(de)(de)加(jia)工極(ji)限。這是(shi)由于前者的(de)(de)加(jia)工硬化(hua)程度小(xiao)(xiao)，r值高，凸緣(yuan)的(de)(de)深(shen)沖抗力相對于縱(zong)壁強度而言較(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)(de)緣(yuan)故(gu)。

　　利用杯突試驗(yan)進行的(de)(de)球底凸肚試驗(yan)結(jie)果表明(ming)，在這樣單純(chun)的(de)(de)凸肚加工(gong)中(zhong)，加工(gong)性的(de)(de)優劣基本上(shang)由材料的(de)(de)延性值高低來決定(ding)。由于(yu)JFE443CT的(de)(de)延伸率僅約為SUS304的(de)(de)1/2。故前者的(de)(de)凸肚加工(gong)性要差(cha)些(xie)。

　　從上(shang)述兩種鋼的圓錐模杯突試驗結(jie)果可知(zhi)，二者的深沖和(he)凸肚的復合成形性基本(ben)上(shang)是(shi)同(tong)等的。

　　（2）粘(zhan)合(he)(he)彎(wan)曲(qu)(qu)特性。將兩(liang)種鋼(gang)的(de)(de)1.5mm厚度的(de)(de)2B級板材(cai)進行180°粘(zhan)合(he)(he)彎(wan)曲(qu)(qu)試驗后，對(dui)彎(wan)曲(qu)(qu)部斷(duan)面(mian)的(de)(de)觀察(cha)結果表(biao)(biao)(biao)明，JFE443CT和SUS304均可同樣彎(wan)曲(qu)(qu)180°而沒(mei)有(you)問題。但在嚴格的(de)(de)彎(wan)曲(qu)(qu)場合(he)(he)，JFE443CT材(cai)有(you)時會在外表(biao)(biao)(biao)面(mian)產生微小(xiao)的(de)(de)皺折而使表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗糙(cao)（白化）， 甚至發生內表(biao)(biao)(biao)面(mian)折進去的(de)(de)現象。這是因(yin)為(wei)其晶粒直徑(jing)比SUS304的(de)(de)要大(da)，易在自由表(biao)(biao)(biao)面(mian)產生不均勻皺折，且因(yin)加(jia)工(gong)硬(ying)化小(xiao)而應(ying)變易于集中之故(gu)。但因(yin)開發鋼(gang)的(de)(de)加(jia)工(gong)硬(ying)化小(xiao)，故(gu)其密合(he)(he)度一般是優良的(de)(de)。

　　（3）剪切(qie)、沖(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)特性。對SUS304和JFE443CT進行沖(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)試驗后的(de)(de)(de)(de)斷面(mian)和外觀(guan)的(de)(de)(de)(de)觀(guan)察結果(guo)表明(ming),較(jiao)之SUS304，JFE443CT的(de)(de)(de)(de)剪切(qie)斷面(mian)比率大， 斷裂面(mian)比率小(xiao)，這(zhe)是由(you)(you)前述的(de)(de)(de)(de)二(er)者(zhe)的(de)(de)(de)(de)加工硬化(hua)特性有(you)明(ming)顯差異造成的(de)(de)(de)(de)。通過沖(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)試驗查明(ming)毛(mao)邊(bian)高(gao)度(du)(du)與沖(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)間(jian)(jian)隙(xi)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)關系：沖(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)SUS304時，在間(jian)(jian)隙(xi)為(wei)(wei)10%附(fu)近有(you)毛(mao)邊(bian)高(gao)度(du)(du)成為(wei)(wei)零的(de)(de)(de)(de)條件；而(er)在沖(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)JFE443CT時的(de)(de)(de)(de)毛(mao)邊(bian)高(gao)度(du)(du)整體較(jiao)高(gao)，為(wei)(wei)消除毛(mao)邊(bian)須將(jiang)沖(chong)(chong)裁(cai)(cai)(cai)間(jian)(jian)隙(xi)降至最(zui)低限度(du)(du)。這(zhe)也是由(you)(you)兩種鋼的(de)(de)(de)(de)加工硬化(hua)特性的(de)(de)(de)(de)差異引起的(de)(de)(de)(de)；特別是由(you)(you)于(yu)在局部延(yan)伸率方面(mian)，SUS304的(de)(de)(de)(de)小(xiao)而(er)JFE4443CT的(de)(de)(de)(de)大，從(cong)而(er)造成了二(er)者(zhe)斷裂分(fen)離行為(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)不同。

　　（4）擴孔特性。

　　通(tong)過采用.10mm凸模(mo)沖孔(kong)(kong)求出(chu)擴(kuo)孔(kong)(kong)率（λ值）的(de)(de)試驗(yan)，查明了凸模(mo)與(yu)凹模(mo)間隙與(yu)λ值之(zhi)間的(de)(de)關系而(er)得知：SUS304的(de)(de)λ值約等(deng)于(yu)(yu)50%左右，而(er)JFE443CT的(de)(de)λ值約200%，即后者的(de)(de)擴(kuo)孔(kong)(kong)性(xing)(xing)要優(you)良(liang)的(de)(de)多。這是由(you)于(yu)(yu)前(qian)者因加工感(gan)應相變而(er)使(shi)加工后的(de)(de)組織軟硬二層化(hua)，由(you)于(yu)(yu)不均勻而(er)使(shi)剪切斷(duan)面不對(dui)稱，對(dui)裂紋(wen)敏感(gan)，從而(er)惡化(hua)了擴(kuo)孔(kong)(kong)性(xing)(xing)。另外，JFE443CT比同為單相鐵(tie)素體組織的(de)(de)SUS430擴(kuo)孔(kong)(kong)性(xing)(xing)優(you)良(liang)的(de)(de)原(yuan)因，是更高(gao)的(de)(de)純凈化(hua)而(er)提高(gao)了鋼(gang)材的(de)(de)局部(bu)延性(xing)(xing)之(zhi)故。

　　（5）彈回特性。從將鋼材進(jin)行90°模(mo)型彎曲(qu)(qu)并(bing)脫模(mo)后的(de)(de)彈回量(liang)觀察結果可知，由于彎曲(qu)(qu)部曲(qu)(qu)率(lv)半徑（R）的(de)(de)不同，彈回量(liang)呈現相(xiang)反地情況：R=100的(de)(de)大曲(qu)(qu)率(lv)轉(zhuan)角時，JFE443CT的(de)(de)彈回量(liang)較之SUS304的(de)(de)大；而當R=4或10的(de)(de)小曲(qu)(qu)率(lv)轉(zhuan)角時，則(ze)是(shi)后者的(de)(de)彈回量(liang)大些。

　　彈回(hui)(hui)量(liang)與加(jia)工終了(le)時(shi)的材料強度(du)和(he)楊氏彈性(xing)模量(liang)之(zhi)比(bi)成正比(bi)例。轉(zhuan)角(jiao)曲率(lv)半徑大則應(ying)(ying)變(bian)量(liang)小，而應(ying)(ying)變(bian)量(liang)小的區域正是JFE443CT的高(gao)屈服應(ying)(ying)力(li)范圍，故其(qi)彈回(hui)(hui)量(liang)就增大了(le)。另一方面(mian)，在轉(zhuan)角(jiao)曲率(lv)小時(shi)，SUS304的屈服應(ying)(ying)力(li)變(bian)高(gao)了(le)，故其(qi)彈回(hui)(hui)量(liang)也增大了(le)。

　　（6）多級(ji)成(cheng)形特(te)性(xing)。從將兩(liang)(liang)鋼(gang)種的2B材以8道工序圓(yuan)筒深沖進(jin)行深沖比達(da)5.6的高應變加工結果可知：兩(liang)(liang)種鋼(gang)材都可進(jin)行最終(zhong)階(jie)段加工，但(dan)SUS304材上加工數(shu)小時(shi)后發生了(le)自生裂紋(wen)，這(zhe)是(shi)奧氏體(ti)(ti)系(xi)材料特(te)有(you)的現象；而(er)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)系(xi)的JFE443CT上卻無此(ci)問題。另外，影響這(zhe)種加工的主要因素(su)(su)有(you)在(zai)大應變區域的延性(xing)（或加工硬化性(xing)）和二次加工脆性(xing)。雖然在(zai)這(zhe)些方面，SUS304并不差(cha)，但(dan)在(zai)多極成(cheng)形加工時(shi)，為(wei)(wei)了(le)避(bi)免(mian)自生裂紋(wen)，還是(shi)選擇高純凈化的鐵素(su)(su)體(ti)(ti)系(xi)材料更為(wei)(wei)有(you)利。

　　（7）JFE443CT的(de)加(jia)工(gong)(gong)性小結。根據前述的(de)兩(liang)鋼種(zhong)加(jia)工(gong)(gong)特性優劣的(de)比較(jiao)，現歸(gui)納JFE443CT應注(zhu)意(yi)的(de)加(jia)工(gong)(gong)性如(ru)下：

　　a.深沖(chong)(chong)特(te)性(xing)優(you)良(liang)而凸肚特(te)性(xing)差；b.加(jia)工硬化（量）小；c.應(ying)(ying)變容易局(ju)部(bu)集中(zhong)；d.在彎(wan)曲等變形(xing)中(zhong)表面(mian)易產生(sheng)折皺(zhou)（白化）；e.剪切、沖(chong)(chong)裁加(jia)工時(shi)毛邊高；f.擴孔(kong)(kong)（沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)）特(te)性(xing)極(ji)為優(you)良(liang)；g.在大R轉角彎(wan)曲中(zhong)彈(dan)回(hui)大，而在小R轉角彎(wan)曲中(zhong)的彈(dan)回(hui)小；h.即使進行大應(ying)(ying)變加(jia)工也不(bu)產生(sheng)自裂。

　　3 結語

　　作為通用不(bu)銹鋼SUS304的(de)替代鋼種，降低了(le)成本(ben)的(de)JFE443CT顯然有較強(qiang)的(de)競爭力。然而(er)，因其是(shi)鐵素體(ti)系鋼種，故成形性與奧氏體(ti)不(bu)銹鋼有較大(da)差異。經過一系列(lie)試驗研究，查明了(le)開(kai)發(fa)鋼的(de)優缺點，特別是(shi)在加(jia)工性和(he)加(jia)工技術(shu)方面與奧氏體(ti)鋼的(de)差別，從而(er)指出了(le)開(kai)發(fa)鋼的(de)最佳(jia)加(jia)工工藝(yi)。 采用該技術(shu)已促進了(le)JFE443CT的(de)擴大(da)應(ying)用，并不(bu)斷取(qu)代SUS304。

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