不锈钢的成型性能在很大程度上取决于材料在冷加工时，其屈服强度达到极限抗拉强度时的速度。当屈服强度和抗拉强度曲线之间的带域宽度缩小时，说明成型将会受到限制，见图4-6。图4-6所示的屈服强度和抗拉强度曲线之间的宽度缩小，表明大部分屈服强度是可以使用的，但是任何进一步的变形即会导致破裂。另一方面，不锈钢加工性能的提高，显示出屈服强度和抗拉强度曲线间的宽度较宽，并没有收敛，如12Cr17Ni7(301),在相同冷加工变形量的情况下，这种材料具有较高的塑性，在成型过程中允许有较大的变形。
1. 应力-应变关系
从许多试验发现，如包括杯突试验、硬度试验、弯曲试验、拉伸试验以及真实应力－应变拉伸试验，对冲压成型的所有相关数值中，只有从真实应力－应变拉伸试验所得的数据，对冷成型来说，才是最有实际意义的。
如图4-6所示，12Cr17Ni7(301)不锈钢成型所要求的能量要比其他奥氏体不锈钢都大，同时在破裂前能经受最大的延伸。12Cr13(410)和10Cr17(430)不锈钢成型时所需的能量很小，然而在较低的延伸率下即可能发生破裂。
图4-7所示的为六种不锈钢的拉伸－延伸曲线。这六种不锈钢中，有四种奥氏体型12Cr18Mn9Ni4N(202)、12Cr17Ni7(301)、12Cr18N59(302)、06Cr19N10(304),一种马氏体型12Cr13(410)和一种铁素体型10Cr17(430)。其数据是从图4-7所示的杯突试验中得到的。奥氏体型不锈钢的破坏形式与12Cr13(410)和 10Cr17(430)不锈钢有所不同。奥氏体型不锈钢的破裂线在冲头半径处的边缘上，而且非常整齐，突杯底部的裂口就像被冲切出来一样，如图4-7中所示：而12Cr13(410)及10Cr17(430)型不锈钢的破裂线则在突杯的侧壁，呈现尖锐的锯齿状，这就表明剧烈的冷加工使钢板产生了较大的脆性。
不锈钢由于具有较高的屈服强度，所以成型时所需的成型力（也就是成型能量）比低碳钢要大得多；一般说来，要比低碳钢大两倍、因为奥氏体型不锈钢在冷加工过程中的加工硬化速度非常快，所以从原始状态变形开始所需的成型力要比铁素体型钢大得多、铁素体型钢非常类似普碳钢、虽然在开始塑性变形时也需要较大的变形力、但变形开始以后即无需再增加了。
2. n值与r值
薄板成型的应变状态可以用压延和胀形两种形式来概括。它们对应的失稳就是起皱和颈缩。根据研究证明，这两种失稳的临界状态与材料的性能n、r值密切有关。n、r值被认为是材料的基本成型性能指数。
深冲性是指金属经过冲压变形而不产生裂纹等缺陷的能力。
评定板材的深冲性时，首先选用的是杯突试验（埃氏Erichsen),这是一种较为逼真的模拟试验。杯突试验是根据成杯时不开裂的深度，来评定材料深冲性的优劣。这种试验方法仍是目前广泛使用的最简单的评定方法。随后的失效分析方法，是借助于相关研究及变形过程的分析，提出反映深冲性的材料力学性能参量，对于这些参量的进一步理解，可为提高材料的深冲性提供新的途径。
a. n值
n值是加工硬化指数，它反映了金属材料随着加工过程而强化硬化的速度。n值常常用拉伸试验的结果来表达。
首先要说明的是断裂原因及影响断裂的力学因素。深冲时，冲头周围的变形很小，载荷是从杯底通过杯壁的拉伸来传递的。假如载荷超过杯壁所能支持的最大载荷时，便会在杯底出现断裂，如图4-7所示。这时，一般会发生缩颈，即均匀延伸终止。
拉伸时，缩颈发生在载荷最大时，这便是缩颈（或塑性失稳）的条件。
因此，n值愈大，则均匀拉伸值大，愈不易缩颈而拉延断裂，深冲性愈佳。
b. 形变引起的各向异性
①. r值
r值是塑性为异向性材料的深度拉伸成型的特性评价指标。r值是板材宽度方向的应变与厚度方向的应变之比。
我们要求被拉伸的板材的杯壁抗拉薄的能力要强，这样就不会在冲压成型时由于杯壁减薄而开裂。也就是说，希望板材的强度具有各向异性，板面上的强度要低于板厚方向的强度。这种材料的各向异性可以用简单拉伸试验（见图4-7)来测定宽度方向的应变εw及厚度方向的应变εt,这样就能够得到应变之比r为：
r=εw/εt 很明显，r值愈大，则深冲性愈佳。
r值主要是由于晶体织构引起的，人们试图建立这两者之间的定量关系，然后通过控制织构来改变r值。
②. 平均值r
可以测定板面不同方向的r值，如图4-8所示的0°、45°、90°的r值，然后采取不同的权重方法求得r的平均值，例如：
r=1/4(ro+2r45+r90) 式中 平均值7-塑性为异向性的材料拉伸成型特性评价的重要指标。铁素体系列不锈钢中，其平均值r越大，其极限拉伸比就越高。
c. 双向变形的成型极限
如图4-9所示，拉伸时的杯壁和凸缘都处于双向载荷，虽然用单向拉伸确定的n值和r值，基本上也能较好地了解深冲过程。但是，从双向变形来理解深冲，是对深冲理论更进一步的发展。当出现明显缩颈时，板材表面上的最大应变与最小应变的关系：应变的组合低于最大应变（成型极限）时不会发生开裂，而高于最大应变（成型极限）时就会开裂。由此还可以将冲压成型区分为两种成型工艺，那就是具有正的最小应变的成型叫做拉伸型，而具有负的最小应变的成型叫做冲压型。
①. 拉伸极限比（LDR)
拉伸加工时，相对于容器直径d,可能拉伸的最大原料板直径为Dmax时，Dmax/d则称为极限拉伸比。
②. 拉伸皱折
铁素体系列不锈钢在冲床上进行深度拉伸加工时，在其表面上容易产生凹凸不平的皱折。可认为是组合结构不同而引起的塑性异向性。
③. 时效性断裂
奥氏体系列不锈钢，如06Cr19Ni10(304)等准稳定型奥氏体系列不锈钢，在加工后有发生时效性裂纹的现象，但它与晶粒、晶界无关。一般认为是由于冷加工变形时诱变的马氏体、氢和残余应力所致。
不锈钢冲压成型产品的需求，与冲压加工技术的进步和发展有着很大关系。同时也使得铁素体系列不锈钢深加工性钢种已经产品化。成型加工可以选定平均值r在1.2~1.8,拉伸极限比为2.2~2.5的钢种。
在不锈钢制品的冲压加工成型中，如果使用的是奥氏体或铁素体系列不锈钢的高加工性能钢时，就可以进行一定程度的深度拉伸加工。奥氏体系列不锈钢的代表型钢种06Cr19Ni10(304不锈钢),因为它的拉伸极限比为2.5,可以进行相对较大的深度拉伸加工。但由于加工硬化倾向大而急剧，增加了加工难度，有时竟会发生裂纹或断裂。为此，在加工过程中就需要增加一道热处理工序，热处理之后再进行深度拉伸加工。还必须注意，奥氏体系列不锈钢的奥氏体稳定程度较低的钢种经过拉伸后，有可能产生时效开裂现象。
近年来，新开发出的不锈钢热冲压技术，实现了超深拉伸加工。热冲压技术就是将凹模或者凸模其中之一进行加热，这样不锈钢原来的拉伸程度就可以提高1.5~2.0倍。
3. 成型因数
拉伸性能主要是用钢材冷加工硬化率的一个函数n来表示。n是真应力－真应变曲线的斜率，它也等于拉伸试验中从均匀伸长到颈缩开始时的真应变。在n值高的材料中，局部变形导致强度的急剧升高，其结果是抗拒进一步变形，也是变形最剧烈的区域。因而随后的变形被转移到邻近应变较弱的区域，这就形成了应变在大面积范围内的均匀分布。在n值低的材料中，最终断裂之前，局部变形不能使强度增加到足以阻止变形继续进行，因而使得颈缩区变窄。此时的变形是集中的，而不是分布在整个区域上。加工硬化性主要是由化学成分决定的。
拉伸性能与塑性应变之比r有关。r是薄板的平面应变与厚度方向的应变之比。实际上，r是材料抗变薄的一种量度，它与加工硬化率无关。F>1时，表示材料具有较为有利变形的晶体织构或取向，而且它是受轧制和退火方法所控制的。材料r值高时，表示当它被拉伸进入模具时，它的凸缘部分比较容易被压缩，但被拉伸部分的侧壁则能够承受较高的拉伸负载，而不会变得太薄和引起断裂，这些对于成型是极为有益的。
虽然可以从模拟试验中获得有关拉伸性能和延伸性能方面的有关数据，但是，由于成型过程中存在着诸如润滑、模具圆角和间隙以及冲压速度等机械方面的变化因素，所以只有仔细地将这些因素标准化，否则就不可能得到有实际意义的结果。
在单纯的拉伸成型操作中，坏料的凸缘被压边环牢牢压住，避免了坯料被拉入模具中的可能。确定拉伸性能的模拟试验，有杯突试验及水力扩管试验。在杯突试验中，材料（试样）被一个半球形的冲头在模具中进行拉伸。在扩管试验（Olsen)中，圆管是用水力而不是冲头，通过模具的开口扩展，这样避免了由于使用机械工具而带来的一些影响因素。在这些试验中，判断的标准是发生破裂时杯突的高度（或深度）及圆管的凸起量。
在拉伸成型时，坯料凸缘受到约束，与此相反，在冲压成型加工时，对凸缘的夹持压力是由一个双向作用的压力装置来控制，以使金属流入模具，而不发生拉伸或褶皱。冲压性能是采用可以确定拉伸极限比试验来测量的。直径逐渐增大的坯料被拉制成圆筒形的平底杯，以便确定可以成功地进行拉伸，而不致开裂的坯件的最大尺寸限度。拉伸极限比等于最大的坯料直径除以冲头直径。润滑方法、模具圆角和间隙都必须标准化，以便取得能够重复出现的比较值。在表4-1中，对各种常用不锈钢的成型性试验数据与低碳钢的数据进行了比较。
奥氏体不锈钢在拉伸操作中的优越性，可以从它具有高的加工硬化率和扩管试验的数值中看出来。比较起来，铁素体不锈钢在拉伸成型性方面稍差些，但也完全可以用于拉伸和冲压两者相结合的大多数成型加工中。所有这些不锈钢都有极好的冲压性能，这可以从它们的拉伸极限比和应变比值看出来。
由于这些不锈钢具有极好的固有性能，所以凡适用于碳钢的所有的成型工艺，对这些不锈钢也都是适合的。但是，对于奥氏体钢的高强度、高加工硬化率和变形时需用较高的压力和成型负荷，以及成型对工具和模具的强摩擦等情况，必须做好相应的预防措施。
最大的均匀应变是衡量不锈钢冲压成型性的最重要因素。一块不锈钢板坯料在成型时，我们希望其各部分都能产生均匀变形。如果钢板的任一断面的应变超过最大均匀应变时，则该处即会立即产生局部颈缩现象并导致开裂，由于只有一个待定的总伸长值是均匀的，所以用拉伸试样的总应变（或延伸）来表示冲压成型性是不可靠的。
在分析冲压成型性时，除均匀应变外，其他因素都必须予以考虑，如成型性因数。成型性因数是可计算出来的一个参数，当成型性因数小时，则表明冲压成型性得到改善和提高。
成型性因数是精确表示不锈钢冲压成型性的一个指标参数。对压力成型性的这一指标参数来说，该参数的计算公式表明，影响成型性的三个拉伸性能指标中，均匀应变最为重要。
通过对上述分析可以看出，为了获得最佳的成型性（成型性因数较低），我们希望最大负荷下的应力值低，均匀应变高和变形功大。但是，要想使最大负荷下应力值低而均匀应变又高，这两个因素是相互矛盾的。如果为了改善成型性，使最大负荷下的应力降低时，则均匀应变也会同时降低。由于均匀应变是影响成型性的最重要因素，所以最大负荷下的应力愈低，其实际结果不是提高而是降低了成型性。为了改善成型性，必须增加均匀应变值，甚至可以“牺牲”公式中的其他因素。
