不銹鋼的成型性能在很大程度上取決于材料在冷加工時，其屈服強度達到極限抗拉強度時的速度。當屈服強度和抗拉強度曲線之間的帶域寬度縮小時，說明成型將會受到限制，見圖4-6。圖4-6所示的屈服強度和抗拉強度曲線之間的寬度縮小，表明大部分屈服強度是可以使用的，但是任何進一步的變形即會導致破裂。另一方面，不銹鋼加工性能的提高，顯示出屈服強度和抗拉強度曲線間的寬度較寬，并沒有收斂，如12Cr17Ni7(301),在相同冷加工變形量的情況下，這種材料具有較高的塑性，在成型過程中允許有較大的變形。
1. 應力-應變關系
從許多試驗發現，如包括杯突試驗、硬度試驗、彎曲試驗、拉伸試驗以及真實應力－應變拉伸試驗，對沖壓成型的所有相關數值中，只有從真實應力－應變拉伸試驗所得的數據，對冷成型來說，才是最有實際意義的。
如圖4-6所示，12Cr17Ni7(301)不銹鋼成型所要求的能量要比其他奧氏體不銹鋼都大，同時在破裂前能經受最大的延伸。12Cr13(410)和10Cr17(430)不銹鋼成型時所需的能量很小，然而在較低的延伸率下即可能發生破裂。
圖4-7所示的為六種不銹鋼的拉伸－延伸曲線。這六種不銹鋼中，有四種奧氏體型12Cr18Mn9Ni4N(202)、12Cr17Ni7(301)、12Cr18N59(302)、06Cr19N10(304),一種馬氏體型12Cr13(410)和一種鐵素體型10Cr17(430)。其數據是從圖4-7所示的杯突試驗中得到的。奧氏體型不銹鋼的破壞形式與12Cr13(410)和 10Cr17(430)不銹鋼有所不同。奧氏體型不銹鋼的破裂線在沖頭半徑處的邊緣上，而且非常整齊，突杯底部的裂口就像被沖切出來一樣，如圖4-7中所示：而12Cr13(410)及10Cr17(430)型不銹鋼的破裂線則在突杯的側壁，呈現尖銳的鋸齒狀，這就表明劇烈的冷加工使鋼板產生了較大的脆性。
不銹鋼由于具有較高的屈服強度，所以成型時所需的成型力（也就是成型能量）比低碳鋼要大得多；一般說來，要比低碳鋼大兩倍、因為奧氏體型不銹鋼在冷加工過程中的加工硬化速度非?？欤詮脑紶顟B變形開始所需的成型力要比鐵素體型鋼大得多、鐵素體型鋼非常類似普碳鋼、雖然在開始塑性變形時也需要較大的變形力、但變形開始以后即無需再增加了。
2. n值與r值
薄板成型的應變狀態可以用壓延和脹形兩種形式來概括。它們對應的失穩就是起皺和頸縮。根據研究證明，這兩種失穩的臨界狀態與材料的性能n、r值密切有關。n、r值被認為是材料的基本成型性能指數。
深沖性是指金屬經過沖壓變形而不產生裂紋等缺陷的能力。
評定板材的深沖性時，首先選用的是杯突試驗（埃氏Erichsen),這是一種較為逼真的模擬試驗。杯突試驗是根據成杯時不開裂的深度，來評定材料深沖性的優劣。這種試驗方法仍是目前廣泛使用的最簡單的評定方法。隨后的失效分析方法，是借助于相關研究及變形過程的分析，提出反映深沖性的材料力學性能參量，對于這些參量的進一步理解，可為提高材料的深沖性提供新的途徑。
a. n值
n值是加工硬化指數，它反映了金屬材料隨著加工過程而強化硬化的速度。n值常常用拉伸試驗的結果來表達。
首先要說明的是斷裂原因及影響斷裂的力學因素。深沖時，沖頭周圍的變形很小，載荷是從杯底通過杯壁的拉伸來傳遞的。假如載荷超過杯壁所能支持的最大載荷時，便會在杯底出現斷裂，如圖4-7所示。這時，一般會發生縮頸，即均勻延伸終止。
拉伸時，縮頸發生在載荷最大時，這便是縮頸（或塑性失穩）的條件。
因此，n值愈大，則均勻拉伸值大，愈不易縮頸而拉延斷裂，深沖性愈佳。
b. 形變引起的各向異性
①. r值
r值是塑性為異向性材料的深度拉伸成型的特性評價指標。r值是板材寬度方向的應變與厚度方向的應變之比。
我們要求被拉伸的板材的杯壁抗拉薄的能力要強，這樣就不會在沖壓成型時由于杯壁減薄而開裂。也就是說，希望板材的強度具有各向異性，板面上的強度要低于板厚方向的強度。這種材料的各向異性可以用簡單拉伸試驗（見圖4-7)來測定寬度方向的應變εw及厚度方向的應變εt,這樣就能夠得到應變之比r為：
r=εw/εt 很明顯，r值愈大，則深沖性愈佳。
r值主要是由于晶體織構引起的，人們試圖建立這兩者之間的定量關系，然后通過控制織構來改變r值。
②. 平均值r
可以測定板面不同方向的r值，如圖4-8所示的0°、45°、90°的r值，然后采取不同的權重方法求得r的平均值，例如：
r=1/4(ro+2r45+r90) 式中 平均值7-塑性為異向性的材料拉伸成型特性評價的重要指標。鐵素體系列不銹鋼中，其平均值r越大，其極限拉伸比就越高。
c. 雙向變形的成型極限
如圖4-9所示，拉伸時的杯壁和凸緣都處于雙向載荷，雖然用單向拉伸確定的n值和r值，基本上也能較好地了解深沖過程。但是，從雙向變形來理解深沖，是對深沖理論更進一步的發展。當出現明顯縮頸時，板材表面上的最大應變與最小應變的關系：應變的組合低于最大應變（成型極限）時不會發生開裂，而高于最大應變（成型極限）時就會開裂。由此還可以將沖壓成型區分為兩種成型工藝，那就是具有正的最小應變的成型叫做拉伸型，而具有負的最小應變的成型叫做沖壓型。
①. 拉伸極限比（LDR)
拉伸加工時，相對于容器直徑d,可能拉伸的最大原料板直徑為Dmax時，Dmax/d則稱為極限拉伸比。
②. 拉伸皺折
鐵素體系列不銹鋼在沖床上進行深度拉伸加工時，在其表面上容易產生凹凸不平的皺折?？烧J為是組合結構不同而引起的塑性異向性。
③. 時效性斷裂
奧氏體系列不銹鋼，如06Cr19Ni10(304)等準穩定型奧氏體系列不銹鋼，在加工后有發生時效性裂紋的現象，但它與晶粒、晶界無關。一般認為是由于冷加工變形時誘變的馬氏體、氫和殘余應力所致。
不銹鋼沖壓成型產品的需求，與沖壓加工技術的進步和發展有著很大關系。同時也使得鐵素體系列不銹鋼深加工性鋼種已經產品化。成型加工可以選定平均值r在1.2~1.8,拉伸極限比為2.2~2.5的鋼種。
在不銹鋼制品的沖壓加工成型中，如果使用的是奧氏體或鐵素體系列不銹鋼的高加工性能鋼時，就可以進行一定程度的深度拉伸加工。奧氏體系列不銹鋼的代表型鋼種06Cr19Ni10(304不銹鋼),因為它的拉伸極限比為2.5,可以進行相對較大的深度拉伸加工。但由于加工硬化傾向大而急劇，增加了加工難度，有時竟會發生裂紋或斷裂。為此，在加工過程中就需要增加一道熱處理工序，熱處理之后再進行深度拉伸加工。還必須注意，奧氏體系列不銹鋼的奧氏體穩定程度較低的鋼種經過拉伸后，有可能產生時效開裂現象。
近年來，新開發出的不銹鋼熱沖壓技術，實現了超深拉伸加工。熱沖壓技術就是將凹?；蛘咄鼓Ｆ渲兄贿M行加熱，這樣不銹鋼原來的拉伸程度就可以提高1.5~2.0倍。
3. 成型因數
拉伸性能主要是用鋼材冷加工硬化率的一個函數n來表示。n是真應力－真應變曲線的斜率，它也等于拉伸試驗中從均勻伸長到頸縮開始時的真應變。在n值高的材料中，局部變形導致強度的急劇升高，其結果是抗拒進一步變形，也是變形最劇烈的區域。因而隨后的變形被轉移到鄰近應變較弱的區域，這就形成了應變在大面積范圍內的均勻分布。在n值低的材料中，最終斷裂之前，局部變形不能使強度增加到足以阻止變形繼續進行，因而使得頸縮區變窄。此時的變形是集中的，而不是分布在整個區域上。加工硬化性主要是由化學成分決定的。
拉伸性能與塑性應變之比r有關。r是薄板的平面應變與厚度方向的應變之比。實際上，r是材料抗變薄的一種量度，它與加工硬化率無關。F>1時，表示材料具有較為有利變形的晶體織構或取向，而且它是受軋制和退火方法所控制的。材料r值高時，表示當它被拉伸進入模具時，它的凸緣部分比較容易被壓縮，但被拉伸部分的側壁則能夠承受較高的拉伸負載，而不會變得太薄和引起斷裂，這些對于成型是極為有益的。
雖然可以從模擬試驗中獲得有關拉伸性能和延伸性能方面的有關數據，但是，由于成型過程中存在著諸如潤滑、模具圓角和間隙以及沖壓速度等機械方面的變化因素，所以只有仔細地將這些因素標準化，否則就不可能得到有實際意義的結果。
在單純的拉伸成型操作中，壞料的凸緣被壓邊環牢牢壓住，避免了坯料被拉入模具中的可能。確定拉伸性能的模擬試驗，有杯突試驗及水力擴管試驗。在杯突試驗中，材料（試樣）被一個半球形的沖頭在模具中進行拉伸。在擴管試驗（Olsen)中，圓管是用水力而不是沖頭，通過模具的開口擴展，這樣避免了由于使用機械工具而帶來的一些影響因素。在這些試驗中，判斷的標準是發生破裂時杯突的高度（或深度）及圓管的凸起量。
在拉伸成型時，坯料凸緣受到約束，與此相反，在沖壓成型加工時，對凸緣的夾持壓力是由一個雙向作用的壓力裝置來控制，以使金屬流入模具，而不發生拉伸或褶皺。沖壓性能是采用可以確定拉伸極限比試驗來測量的。直徑逐漸增大的坯料被拉制成圓筒形的平底杯，以便確定可以成功地進行拉伸，而不致開裂的坯件的最大尺寸限度。拉伸極限比等于最大的坯料直徑除以沖頭直徑。潤滑方法、模具圓角和間隙都必須標準化，以便取得能夠重復出現的比較值。在表4-1中，對各種常用不銹鋼的成型性試驗數據與低碳鋼的數據進行了比較。
奧氏體不銹鋼在拉伸操作中的優越性，可以從它具有高的加工硬化率和擴管試驗的數值中看出來。比較起來，鐵素體不銹鋼在拉伸成型性方面稍差些，但也完全可以用于拉伸和沖壓兩者相結合的大多數成型加工中。所有這些不銹鋼都有極好的沖壓性能，這可以從它們的拉伸極限比和應變比值看出來。
由于這些不銹鋼具有極好的固有性能，所以凡適用于碳鋼的所有的成型工藝，對這些不銹鋼也都是適合的。但是，對于奧氏體鋼的高強度、高加工硬化率和變形時需用較高的壓力和成型負荷，以及成型對工具和模具的強摩擦等情況，必須做好相應的預防措施。
最大的均勻應變是衡量不銹鋼沖壓成型性的最重要因素。一塊不銹鋼板坯料在成型時，我們希望其各部分都能產生均勻變形。如果鋼板的任一斷面的應變超過最大均勻應變時，則該處即會立即產生局部頸縮現象并導致開裂，由于只有一個待定的總伸長值是均勻的，所以用拉伸試樣的總應變（或延伸）來表示沖壓成型性是不可靠的。
在分析沖壓成型性時，除均勻應變外，其他因素都必須予以考慮，如成型性因數。成型性因數是可計算出來的一個參數，當成型性因數小時，則表明沖壓成型性得到改善和提高。
成型性因數是精確表示不銹鋼沖壓成型性的一個指標參數。對壓力成型性的這一指標參數來說，該參數的計算公式表明，影響成型性的三個拉伸性能指標中，均勻應變最為重要。
通過對上述分析可以看出，為了獲得最佳的成型性（成型性因數較低），我們希望最大負荷下的應力值低，均勻應變高和變形功大。但是，要想使最大負荷下應力值低而均勻應變又高，這兩個因素是相互矛盾的。如果為了改善成型性，使最大負荷下的應力降低時，則均勻應變也會同時降低。由于均勻應變是影響成型性的最重要因素，所以最大負荷下的應力愈低，其實際結果不是提高而是降低了成型性。為了改善成型性，必須增加均勻應變值，甚至可以“犧牲”公式中的其他因素。
