关于马氏体不锈钢挤压变形的思考

产世刚 王永梁 黄金湖 颜勋

【摘 要】随着我国对航空事业逐步加大的关注，不锈钢在航空事业也取得较大进步，主要表现为超低碳奥氏体不锈钢和新牌号的发展和使用，随着型号的发展，一些主机厂和设计院所不断将优质的不锈钢材料用在了发动机常温部件以及重要承力产品中。“不锈钢”仅仅是一种统称，它可以表示一百多种工业不锈钢。通常可以分为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢等。本文主要就马氏体不锈钢冷挤压得问题进行探讨。

【关键词】材料涂层；冷镦；挤压；不锈钢

一、概述

冷挤压是指在冷态下，将金属帽配放入模具模腔内，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而获得所需的形状，尺寸以及具有一定力学性能的工件。冷挤压由分为正挤压，反挤压，复合挤压，径向挤压和减径挤压。特别是正挤压在冷镦工艺越来越普及的今天，已经被广泛运用。在判断正挤压是否可以完成时，我们需要计算出挤压工序的断面缩减率，从而根据材料的特性进行判断。常用的材料中有色金属，黑色金属（碳钢），奥氏体不锈钢（AISI300系列）的最大变形量都有比较清晰的认识。但是在判定马氏体不锈钢，即俗称“不锈铁”时，到底属于黑色金属（碳钢），还是奥氏体不锈钢。还需要进一步验证。

二、背景

在某型号产品研发过程中，发现该产品在挤压时的断面缩减率达到72%。接近碳钢的最大变形量75%，远远超过奥氏体不锈钢的40%。而在最开始的研发过程，使用冷镦后再机加的工艺（见图1）。但是此工艺不但成本很高，还会遇到尺寸不稳定的情况。所以我们在产品材料涂层，工艺设计，模具材料等给方面进行试验，希望能够冷镦后，尺寸直接满足要求。

三、镦制方案设计和试验

针对此问题，从多方面进行尝试，并进行了实际试验。

（一）更改冷镦工艺的方案

为了使材料在挤压前，得到比较好的材料质量。同时也能减小挤压力，增加模具的寿命。我们在挤压前增加了一道材料整形的步骤。从而使材料在剪切后，形成的材料毛边被消除掉。

（二）增加产品材料表面的涂层

我们尝试了普通的草酸和KOS提供的G-Coating两种不同的涂覆工艺，对比结果如下：

草酸工艺是材料直径定型后，通过浸泡，风干涂覆上去的。所以它的涂层不均匀，厚度也不一致。但是因为加工的条件要求不高，工艺相对比较普遍，成本也比较低。

G-Coating是韩国KOS公司研发的一种新型涂层。涂层是涂覆后，再经过一道冷拉，所以涂层的结合力比较好，涂层厚度也很均匀。但是成本也相对比较高

（三）润滑油

我们研发过程中發现使用机器原厂家提供的润滑油生产时，经常出现模具很快磨损的情况。所以我们在试验了多种润滑油的情况下，选用了日本工作油中的G-6216。大大降低模具的磨损情况。提升了模具的寿命。

通过以上一些工艺的改善，重新设计并成功研发出新的工艺路线。

四、结论

产品在原设计中使用冷镦+机加的原因：在常规生产中，我们对正挤压工艺的认知是：碳钢最大强束比为75%，奥氏体不锈钢产品为40%。

而此产品材质为AISI410，属于马氏体不锈钢，挤压比率比为72%。之前就将它归类为奥氏体不锈钢的类型。默认为它的塑形变形情况与奥氏体不锈钢类似，从而给生产工艺带来了困难。在新设计研发成功后，可以判定马氏体不锈钢的正挤压挤压性能要远远优于奥氏体不锈钢，于碳钢基本接近。

【参考文献】

[1]高锦张，陈文琳，贾俐俐.塑形成型工艺与模具设计[M].机械工业出版社，2001.