不锈钢温挤压工艺优化

随着航空、石油化工、动力、仪器仪表、汽车、食品、日用品等工业的发展，不锈钢制品的需要量也日益增多。由于良好的耐蚀性（抗氧化、抗酸作用）及较高的力学性能，它的用途越来越广泛。因此，不锈钢温挤压成形工艺也不断地得到应用。

目前用于温挤压成形的不锈钢有马氏体型及奥氏体型两种，其化学成分、热处理规范及力学性能见表7-23。马氏体型不锈钢12Cr13、20Cr13、30Cr13、40Cr13等，可以通过淬火进行强化，温挤压前用退火进行软化处理。奥氏体型不锈钢06Cr19Ni10、12Cr18Ni9等在一般温度下保持纯奥氏体组织，可加热到1100～1150℃固溶后，急冷进行软化处理。

表7-23 不锈钢的热处理规范及力学性能

不锈钢温挤压成形的特点如下所述。

（1）室温变形抗力大且冷作硬化严重 不锈钢在室温时具有高的变形抗力，它们在室温时的力学性能与20钢和黄铜H62的比较如表7-24所示。此外，不锈钢具有较大的冷作硬化。当然，只要正确地选择温挤压温度，就可以大大降低变形抗力。由不锈钢试验得出，马氏体型不锈钢在600～800℃进行温挤压成形较为合适；奥氏体型不锈钢温挤压成形温度控制在200～350℃是适宜的。

表7-24 几种金属材料的力学性能

（2）粘模能力强 金属微粒在温挤压时容易粘附到模具上，从而使模具和零件表面损伤。如果对温挤压润滑剂选择不当，就会发生严重的粘模现象，甚至根本无法进行生产。

因此，不锈钢温挤压温度的选择和润滑剂的选用及其使用方法，特别是润滑剂的选择是顺利地进行不锈钢温挤压加工生产的关键。

图7-40所示为不锈钢电动机外壳温挤压工序。毛坯直径为φ25.8mm，其长度按挤压件体积和已确定的毛坯直径计算出，它等于16mm。挤压温度为260℃，挤压设备为液压机，经过两次挤压成形。

图7-40 不锈钢电动机外壳温挤压工序

a）毛坯 b）第一次反挤压 c）第二次正挤压

不锈钢12Cr18Ni9电动机外壳的温挤压工艺流程为：备料→固溶软化→清理表面→表面草酸盐处理和85%（质量分数）氯化石蜡+15%（质量分数）二硫化钼润滑→炉中加热→第一次反挤压→固溶软化→清理表面→表面草酸盐处理和85%（质量分数）氯化石蜡+15%（质量分数）二硫化钼润滑→炉中加热→第二次正挤压→低温退火。

图7-41 20Cr13不锈钢杯形温挤压件

a）毛坯 b）反挤压

图7-41所示为一个内孔阶梯形的20Cr13不锈钢杯形温挤压件，其反挤压断面缩减率ε_F=75%。这个零件用一次工序进行冷挤压是比较困难的。目前已成功地采用温挤压加工，毛坯不必作退火处理，温挤压的加热温度为850℃（炉温）。由于是在机械压力机上成形，温降较小（仅约20～50℃），另外，因受变形热效应的作用，使此项工艺进行顺利。润滑剂用玻璃粉，模腔内涂二硫化钼油剂。

图7-42所示为奥氏体不锈钢06Cr19Ni10螺钉温挤压的变形工序。变形温度选用250～350℃较为合适。

图7-43所示为奥氏体不锈钢螺钉温挤压模具。该模具的特点是，上凸模1和下凹模6都采用组合结构形式，可保证较高的模具使用寿命。

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图7-42 奥氏体不锈钢06Cr19Ni10螺钉温挤压变形工序

a）毛坯 b）正挤压 c）头部镦粗 d）头部六角成形

图7-44所示为奥氏体不锈钢12Cr18Ni9保护管温挤压变形工序，变形温度为350℃。

图7-43 奥氏体不锈钢06Cr19Ni10螺钉温挤压模具

1—上凸模 2—上部六角凹模 3—上凹模中层预应力圈 4—上凹模外层预应力圈 5—螺钉挤压件 6—下凹模 7—下凹模中层预应力圈 8—下凹模外层预应力圈 9—顶料杆 10—下垫板 11—下顶杆

图7-44 奥氏体不锈钢12Cr18Ni9保护管温挤压变形工序

a）毛坯 b）正挤压件

图7-45所示为奥氏体不锈钢12Cr18Ni9保护管正挤压模具。由于保护管挤压件的形状关系，在凹模设计上应采用横向分割型组合结构。

图7-46所示为奥氏体不锈钢12Cr18Ni9宽凸缘仪表零件，用毛坯（尺寸：φ10mm×35mm）进行温镦工艺获得的。毛坯经软化热处理（淬火），软化热处理规范为：在1100℃加热5～10min后，再在沸腾的水中冷却。处理后毛坯硬度由250HBW降至130HBW。温镦前毛坯经草酸盐处理。

奥氏体不锈钢12Cr18Ni9宽凸缘仪表温镦模具如图7-47所示。毛坯在箱式电阻炉中加热。温镦工序在2500kN液压机上进行。温镦时在模具上涂润滑剂二硫化钼15%（质量分数）加氯化石蜡85%（质量分数）。

图7-45 奥氏体不锈钢12Cr18Ni9保护管正挤压模具

1—上模板 2—凸模固定圈 3—上垫块 4—锥形压圈 5—紧固螺母 6—凸模 7—上凹模 8—上凹模中圈 9—上凹模外圈 10—凹模固定圈 11—下凹模外圈 12—下凹模中圈 13—下凹模 14—下模板 15—顶杆 16—下垫板

图7-46 奥氏体不锈钢12Cr18Ni9宽凸缘仪表宽件

图7-47 奥氏体不锈钢12Cr18Ni9宽凸缘仪表件温镦模具

1—上模板 2—导向套 3—上外预应力圈 4—上内预应力圈 5—上凹模 6—上凸模 7—上垫板 8—下凹模 9—下内预应力圈 10—下外预应力圈 11—下凸模 12—固定圈 13—限程套 14—小顶块 15—下垫板 16—顶杆 17—下模板