不銹鋼(gang)管擠壓模(mo)(mo)是擠壓工模(mo)(mo)具中最易(yi)損壞(huai)的(de)模(mo)(mo)具。只(zhi)有(you)(you)在(zai)具有(you)(you)擠壓模(mo)(mo)的(de)使用過程中所承(cheng)受的(de)負荷和溫度(du)變化方面的(de)數據(ju)的(de)條件下，才能(neng)有(you)(you)充分(fen)的(de)根據(ju)來選(xuan)擇制造擠壓模(mo)(mo)的(de)材料。
早在20世紀60年代末，德國的礦業研究院和格勒迪茨鋼廠，俄國的巴爾金中央黑色冶金科學研究院，全蘇不銹鋼管(guan)科學研究所和尼科波爾南方不銹鋼管廠，以及捷克斯洛伐克的黑色冶金科學研究院和切爾可夫冶金廠共同進行了這方面的試驗研究工作。
為了確定擠壓(ya)模截面(mian)(mian)上(shang)各(ge)點(dian)（圖(tu)7-41)的(de)溫度(du)，采用帶有熱(re)(re)電(dian)偶(ou)槽(cao)的(de)分塊結構(gou)的(de)模子，帶有直徑為0.3~0.5mm導線(xian)的(de)Cr-Al熱(re)(re)電(dian)偶(ou)安放在模子壓(ya)縮錐(zhui)的(de)起(qi)(qi)點(dian)和中點(dian)（點(dian)1、點(dian)2),圓錐(zhui)到定徑帶的(de)過渡處（點(dian)3)和模壁內（點(dian)4).在點(dian)1~3的(de)熱(re)(re)電(dian)偶(ou)的(de)端點(dian)安置在距(ju)離模子表面(mian)(mian)深(shen)度(du)1.5mm處。焊(han)接(jie)好已(yi)接(jie)上(shang)導線(xian)的(de)熱(re)(re)電(dian)偶(ou)，用由氧化鋁和水玻璃的(de)混合物制成的(de)絕(jue)緣物質填(tian)滿熱(re)(re)電(dian)偶(ou)槽(cao)。然后把兩塊半模焊(han)接(jie)起(qi)(qi)來。
為了校準熱(re)電偶，把裝配好的模子放在(zai)(zai)有固定溫度的恒(heng)溫器(qi)中。熱(re)電偶測出(chu)數值的記錄由H-700示波(bo)器(qi)完成，在(zai)(zai)記錄溫度的同(tong)時還記錄了擠壓力。
在擠壓CT3和06Cr18Ni11Ti鋼坯料時，坯料在有保護氣氛的爐子中加熱到1180~1200℃,擠壓筒的直徑為80mm、120mm,擠壓比為4、7.1、16。
個(ge)別測(ce)量擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模(mo)溫度的試驗是在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)鉬合金(jin)ZrMo-2A時(shi)進行的。鉬合金(jin)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時(shi)，采用石墨墊進行無壓(ya)(ya)余擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)。
研究了擠(ji)壓(ya)模受(shou)熱(re)程度與所用玻璃潤滑劑(ji)的黏度、延(yan)伸系數(shu)、擠(ji)壓(ya)速度和其(qi)他(ta)參數(shu)之(zhi)間的關系。擠(ji)壓(ya)時擠(ji)壓(ya)模的受(shou)熱(re)情(qing)況示于(yu)圖(tu)7-41.
在(zai)(zai)采用玻璃潤(run)滑(hua)劑擠壓(ya)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)坯料的(de)(de)(de)條件下，擠壓(ya)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)受(shou)熱(re)(re)的(de)(de)(de)一般(ban)情況示于(yu)圖(tu)7-41,由(you)圖(tu)可知：（1)擠壓(ya)之(zhi)前擠壓(ya)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)上(shang)存在(zai)(zai)著體積上(shang)不(bu)均勻的(de)(de)(de)熱(re)(re)場，這是在(zai)(zai)冷模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子與被加(jia)熱(re)(re)到(dao)350℃的(de)(de)(de)擠壓(ya)筒(tong)接觸之(zhi)后(hou)建立(li)的(de)(de)(de)。這時，模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子的(de)(de)(de)最大受(shou)熱(re)(re)（約280℃)發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子同擠壓(ya)筒(tong)直接接觸的(de)(de)(de)部(bu)位（點(dian)(dian)(dian)(dian)1),而(er)最小受(shou)熱(re)(re)發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子內部(bu)（點(dian)(dian)(dian)(dian)4).(2)在(zai)(zai)擠壓(ya)過程中，來自變形(xing)坯料的(de)(de)(de)流作(zuo)(zuo)用到(dao)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子上(shang)，此(ci)(ci)熱(re)(re)流經過潤(run)滑(hua)墊(dian)發(fa)生(sheng)作(zuo)(zuo)用，而(er)潤(run)滑(hua)墊(dian)的(de)(de)(de)厚(hou)度從點(dian)(dian)(dian)(dian)1到(dao)點(dian)(dian)(dian)(dian)3逐漸減小。因此(ci)(ci)，模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子工(gong)作(zuo)(zuo)圓錐表面(mian)的(de)(de)(de)受(shou)熱(re)(re)是不(bu)均勻的(de)(de)(de)。最大的(de)(de)(de)溫(wen)度增加(jia)ΔT發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)圓錐部(bu)位到(dao)定徑帶的(de)(de)(de)過渡(du)處（點(dian)(dian)(dian)(dian)3),此(ci)(ci)處潤(run)滑(hua)劑層最薄。在(zai)(zai)表面(mian)層，該(gai)區(qu)域的(de)(de)(de)溫(wen)度增加(jia)到(dao)300℃,而(er)在(zai)(zai)深度1.5mm處T3為200℃.在(zai)(zai)點(dian)(dian)(dian)(dian)1和點(dian)(dian)(dian)(dian)2處，ΔT的(de)(de)(de)數值不(bu)超過20~30℃.因此(ci)(ci)，模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)子上(shang)最大受(shou)熱(re)(re)處是區(qu)域3,該(gai)處表面(mian)層的(de)(de)(de)溫(wen)度達500℃,在(zai)(zai)深度1.5mm的(de)(de)(de)層面(mian)平均溫(wen)度為400℃.
試(shi)驗(yan)時(shi)，采用以(yi)下(xia)(xia)材(cai)料制作擠(ji)壓模具(ju)：GW工(gong)(gong)具(ju)鋼、鎳基和難熔金屬為基的耐熱(re)合金。這些材(cai)料的強度(du)極限σ,和溫度(du)的關系示于圖(tu)7-42.從圖(tu)中可以(yi)看出(chu)，熱(re)穩定(ding)性最好的工(gong)(gong)具(ju)鋼3Cr2W8V可以(yi)應用在(zai)不(bu)超(chao)過600℃的受熱(re)溫度(du)下(xia)(xia)，超(chao)過該溫度(du)將(jiang)引(yin)起此(ci)鋼強度(du)極限的急劇(ju)下(xia)(xia)降。
鎳基(ji)耐熱合金在(zai)(zai)(zai)800℃下可(ke)(ke)以保持足夠高的(de)強度。在(zai)(zai)(zai)加熱到900℃時，這類合金還可(ke)(ke)以在(zai)(zai)(zai)不超過600MPa的(de)載(zai)荷下工作。
鉬基高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)表現出強度性能在很寬的溫度范圍內的穩定性，但其強度水平明顯地低于鎳基高溫合金。只有在1000℃以上的溫度時，鉬合金才具有比Ni-monic 合金更高的強度，但其應用受到擠壓時單位壓力不應當超過400MPa的限制。
為了確定圖7-41試(shi)(shi)驗(yan)材料(liao)的耐(nai)磨性(xing)，將其制(zhi)作成模(mo)環(huan)進行試(shi)(shi)驗(yan)。模(mo)環(huan)由鉬合金ZrMo-2A和ZrMo-5、高溫合金CrNi5NbWMoCoAl和ЖSi6CoP以(yi)及工具(ju)鋼3Cr2W8V制(zhi)成。另(ling)外還(huan)試(shi)(shi)驗(yan)了硬質(zhi)合金WCo25B模(mo)環(huan)。套環(huan)由3Cr2W8V 鋼制(zhi)成并經(jing)熱處理，HRC=42~44.各種材料(liao)的模(mo)環(huan)的硬度列(lie)于表7-7中。
模(mo)環(huan)以0.08~0.10mm的過盈量(liang)被壓(ya)入套(tao)環(huan)中(zhong)。以模(mo)孔(kong)直徑的變(bian)化作為評定模(mo)子磨損的標準。采用最佳成分的潤滑劑在擠(ji)壓(ya)不銹鋼坯料(liao)的條件(jian)下進行試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。為了(le)研(yan)究模(mo)環(huan)在更(geng)加(jia)嚴(yan)酷的工作條件(jian)下工作的情況，進行了(le)無潤滑劑擠(ji)壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。此時在模(mo)子點3部位的受(shou)熱溫度(du)達到(dao)800~900℃.組(zu)合(he)模(mo)的試(shi)(shi)驗(yan)(yan)表明(ming)，在第(di)一批材料(liao)擠(ji)壓(ya)后(hou)，鉬(mu)合(he)金模(mo)環(huan)的過盈量(liang)減(jian)(jian)少，并發現(xian)模(mo)孔(kong)直徑略有減(jian)(jian)小；但在以后(hou)的數次擠(ji)壓(ya)后(hou)，模(mo)孔(kong)沒有發生變(bian)化，模(mo)環(huan)出(chu)現(xian)破裂，而模(mo)環(huan)裂紋(wen)的存在卻沒有影(ying)響其工作能力。
高溫合金CrNi56WMoCoAl和ЖSi6CoP也發生(sheng)了帶(dai)有相應的模孔直徑不(bu)大地減小。但此過程沒有伴隨模環(huan)裂紋(wen)的形(xing)成(cheng)。
硬質合(he)金(jin)模(mo)(mo)環（WCo25B)工作過程中(zhong)并不(bu)會減小直徑，相(xiang)應地，尺寸(cun)也(ye)不(bu)會改變，但經(jing)第一次擠壓后，模(mo)(mo)環表面會產(chan)生網狀裂紋。
鉬合(he)(he)金模(mo)環(huan)由(you)于減(jian)(jian)徑(jing)(jing)引起(qi)的直徑(jing)(jing)最(zui)大(da)減(jian)(jian)小值為0.25mm,而鎳合(he)(he)金為0.1mm.在隨后的3~5次(ci)擠壓時（用潤(run)滑劑），鎳合(he)(he)金模(mo)環(huan)孔徑(jing)(jing)停(ting)止(zhi)(zhi)減(jian)(jian)小，而鉬合(he)(he)金模(mo)環(huan)仍(reng)有(you)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)，直至10次(ci)擠壓后才(cai)停(ting)止(zhi)(zhi)。
為了(le)更加廣泛地試(shi)驗鎳(nie)基高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)(jin)模(mo)(mo)環(huan)的耐磨性(xing)，在巴爾金(jin)(jin)中央黑(hei)色冶金(jin)(jin)科(ke)學研(yan)究院進(jin)行的雙金(jin)(jin)屬型材的半(ban)工業性(xing)生(sheng)產中，采用帶(dai)有(you)CrNi56WMoCoAl合(he)金(jin)(jin)模(mo)(mo)環(huan)，經受100次(ci)以上的擠壓(ya)(ya)而無(wu)明(ming)顯的磨損。KSi6CoP合(he)金(jin)(jin)模(mo)(mo)環(huan)用于擠壓(ya)(ya)高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)(jin)Эи929試(shi)驗表明(ming)，模(mo)(mo)環(huan)在擠壓(ya)(ya)70次(ci)以后，實際上模(mo)(mo)孔(kong)尺(chi)寸沒(mei)有(you)改變。
在(zai)擠壓難熔合(he)金坯料時(shi)，采用(yong)鉬合(he)金ZrMo-2A、ZrMo-5、ZrMoW-70和陶瓷CrSi22模環(huan)。為(wei)了(le)防止模環(huan)減徑，模環(huan)要在(zai)低于再結晶溫(wen)度下進行預變形。
帶有以上材(cai)料模(mo)環的(de)(de)組合(he)(he)模(mo)在擠壓(ya)鉬和鎢(wu)(wu)坯料時，加熱(re)(re)溫度為1300℃.ZrMo-2A合(he)(he)金(jin)模(mo)環在第一次(ci)擠壓(ya)后，直徑增加了0.8~1.0mm,當擠壓(ya)溫度提(ti)高到1500~1600℃時，模(mo)環孔徑增加達2.0mm,即發生了強烈的(de)(de)熱(re)(re)磨損。帶ZrMo-5合(he)(he)金(jin)模(mo)環的(de)(de)組合(he)(he)模(mo)顯示出比(bi)較高的(de)(de)耐磨性，被(bei)用于擠壓(ya)加熱(re)(re)到1400℃的(de)(de)鎢(wu)(wu)坯料，經(jing)5次(ci)擠壓(ya)后，模(mo)環的(de)(de)磨損為0.1mm.
ZrMoW-70合(he)金(jin)(jin)模環(huan)用于擠(ji)壓鉬(mu)合(he)金(jin)(jin)坯(pi)料時(shi)，加(jia)熱溫度為(wei)1300℃,發生(sheng)的模徑減徑量在擠(ji)壓3次后為(wei)1.1mm.
擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)難(nan)熔合金時(shi)，加熱(re)溫度為1300~1700℃,采(cai)用裝有(you)22CrSi陶(tao)瓷材料(liao)模環(huan)(huan)的(de)(de)組(zu)合模，絕(jue)對(dui)不會產生模孔尺(chi)寸的(de)(de)改(gai)變。但此種(zhong)材料(liao)模環(huan)(huan)的(de)(de)機(ji)械強度不高，經常在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)周期結(jie)束(shu)時(shi)，由于橫(heng)梁和擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒的(de)(de)碰撞震動而破壞，或當采(cai)用石墨墊進行無(wu)壓(ya)余擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)時(shi)，在金屬(shu)從模孔擠(ji)(ji)(ji)出的(de)(de)瞬(shun)間，模環(huan)(huan)即發(fa)生破壞。表7-8為擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)難(nan)熔金屬(shu)坯料(liao)時(shi)模環(huan)(huan)的(de)(de)使(shi)用壽命試驗結(jie)果。
