Stal do obróbki plastycznej

Jaki rodzaj i gatunek stali nierdzewnej można stosować do obróbki plastycznej?

Stale nierdzewne zazwyczaj są bardzo podatne na przeróbkę plastyczną. Pomimo faktu, że za pomocą tej technologii najczęściej kształtuje się gatunki austenityczne stali nierdzewnych (Cr-Ni) to gatunki ferrytyczne równie dobrze nadają się do takiej obróbki.

Do tłoczenia stosuje się zarówno stale o strukturze austenitycznej jak i ferrytycznej. Z grupy stali austenitycznych do najczęściej stosowanych można zaliczyć gatunki: EN 1.4306 (AISI 304L), 1.4301 (AISI 304), 1.4305 (AISI 303) oraz EN 1.4401 (AISI 316) i 1.4404 (AISI 316L). Całkowita zdolność do wytłaczania austenitycznych stali nierdzewnych (stali Cr-Ni) jest większa niż nierdzewnych stali ferrytycznych (stopów Fr-Cr), ale pomimo tego stabilizowane ferrytyczne stale nierdzewne wykazują doskonałą jakość produktów wytłaczanych. W przypadku wytłaczania tego typu stale (np. gatunku EN 1.4510 (AISI 439) mogą okazać się doskonałym zamiennikiem dla znacznie droższych stopów austenitycznych. W grupie stali ferrytycznych do tłoczenia zazwyczaj stosuje sie następujące gatunki stabilizowane: EN 1.4512  (AISI 409), EN 1.4510 (AISI 439) oraz klasyczny EN 1.4016 (AISI 430).
Gatunki ferrytyczne charakteryzują się nieznacznie wyższym współczynnikiem LDR  (graniczny współczynnik tłoczenia) niż gatunki austenityczne, co sprawia, że są one wyjątkowo odpowiednie do zastosowania tłoczenia. W przypadku stali ferrytycznych poddanych operacji tłoczenia może dochodzić do charakterystycznych uszkodzeń powierzchni polegających na fałdowaniu ścianki wytłoczki, np. gatunku EN 1.4016. Stabilizowane gatunki stali ferrytycznych są mniej podatne na takie zjawisko. W przypadku takich stali, jak np. 1.4510 (AISI 439) uzyskano pod tym względem dobre rezultaty i z tego powodu ich zastosowanie jako zamiennik dla gatunków o strukturze austenitycznej w wielu zastosowaniach bardzo się rozpowszechniło, włącznie z przeznaczeniem do głębokiego tłoczenia.
Niestabilizowane gatunki nierdzewnych stali austenitycznych mają skłonność do pękania wzdłużnego wytłoczki po znacznym odkształceniu w wyniku głębokiego tłoczenia. Pęknięcia takie pojawiają się po upływie pewnego czasu po procesie formowania, co jest spowodowane umocnieniem przez zgniot, w wyniku którego dochodzi do przemiany martenzytycznej części austenitu. Wystąpienie takiej przemiany jest uzależnione od składu chemicznego stali oraz temperatury i szybkości odkształcenia podczas operacji formowania. W takim przypadku na zakończenie procesu formowania  należy wykonać obróbkę cieplną niwelującą naprężenia w obrabianym elemencie.
Podczas kształtowania na zimno, stale nierdzewne ulegają umocnieniu przez zgniot. Stale o strukturze austenitycznej wykazują większe umocnienie przez zgniot w porównaniu ze stalami ferrytycznymi. Wzrost udziału zgniotu w wyniki obróbki plastycznej powoduje stopniowe umocnienie materiału i podwyższenie twardości stali, a to z kolei uniemożliwia dalsze tłoczenie. W celu przywrócenia początkowej plastyczności konieczne jest przeprowadzenie obróbki polegającej na wyżarzaniu obrabianego elementu. W przypadku zastosowania atmosfery utleniającej wymagane jest przeprowadzenie trawienia i następnie pasywacji takich elementów.
Podatność stali nierdzewnej do głębokiego tłoczenia jest uzależniona od jej składu chemicznego oraz wielkości ziarna. Zaleca się, aby w przypadku materiałów przeznaczonych do głębokiego tłoczenia uzgodnić dokładnie te własności z dostawcą stali.