熱擠壓不銹鋼管坯料在穿孔前和擠壓前坯料加熱的溫度應(yīng)選擇在材料的最高塑性溫度范圍之內(nèi)，可按“塑性一溫度關(guān)系圖表”來(lái)確定。材料的塑性圖表一般是在實(shí)驗(yàn)的條件下，采用加熱至不同溫度的試樣進(jìn)行的力學(xué)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上繪制而成的。這些力學(xué)試驗(yàn)包括高溫拉伸試驗(yàn)、熱扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、熱頂鍛試驗(yàn)，以及模擬各種壓力加工方法的坯料在受力條件下的試驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行的高溫試樣的軋制、擠壓、拉伸等試驗(yàn)。
圖2-6所示為材料進(jìn)行熱扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)的塑性圖。試驗(yàn)條件：試樣直徑8.5mm,試樣工作部分的長(zhǎng)度40mm;試驗(yàn)時(shí)試樣的扭擰轉(zhuǎn)速130r/min;相應(yīng)的變形速度（擠壓速度）10~20mm/s。
圖2-6中陰影部分所示為321不銹鋼材料的最高塑性溫度范圍。在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行材料的熱加工時(shí)，材料的塑性最高，變形抗力最低。
最適合于擠壓工藝條件下確定材料“塑性一溫度關(guān)系圖表”的試驗(yàn)方法，是在專(zhuān)用的液壓試驗(yàn)擠壓機(jī)上，采用圓錐形芯棒進(jìn)行擠壓試驗(yàn)的方法。試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)試樣材料的變形抗力，按規(guī)定的純擠壓時(shí)間或規(guī)定的試樣擠壓長(zhǎng)度上，停止擠壓過(guò)程，可得到不同厚度的壓余，從而可測(cè)量出擠出試樣不銹鋼管后端的不同截面上的壁厚，并可以計(jì)算出擠出的試樣管在最小壁厚時(shí)的延伸系數(shù)，即為達(dá)到的延伸系數(shù)。
沿?cái)D出試樣管的軸線(xiàn)方向解剖不銹鋼管，清除潤(rùn)滑劑，檢查鋼管內(nèi)外表面質(zhì)量情況，確定鋼管金屬連續(xù)性開(kāi)始遭到破壞的位置的試樣長(zhǎng)度，并計(jì)算出相應(yīng)長(zhǎng)度位置截面上的延伸系數(shù)，此為材料開(kāi)始破壞時(shí)的臨界延伸系數(shù)，即材料在該溫度速度條件下的臨界變形量。小于臨界變形量以及相應(yīng)變形抗力較低的溫度區(qū)間，即為材料擠壓加工的溫度范圍。
俄羅斯全蘇管材科學(xué)研究所在5MN液壓試驗(yàn)擠壓機(jī)上裝置采用圓錐形芯棒擠壓管材的專(zhuān)用工具，可以保證在同一支試驗(yàn)鋼管上的延伸系數(shù)在 6~85 的范圍內(nèi)變化。試驗(yàn)時(shí)擠壓筒內(nèi)襯的直徑為85mm,擠壓模?？椎闹睆綖?9mm,錐形芯棒和擠壓坯料的尺寸如圖2-7所示。
在圖2-7所示的擠壓工模具配置的條件下，擠壓時(shí)作用于坯料金屬上的擠壓力可以達(dá)到11MPa。
在擠壓有壁厚變化的試樣管時(shí)，每個(gè)時(shí)刻的延伸系數(shù)計(jì)算后，得到所擠壓出鋼管的長(zhǎng)度 Lt 與錐形芯棒的半徑 rz 的關(guān)系如下：
通過(guò)擠壓和研究具有變化壁厚的不銹鋼管，可以建立起臨界延伸系數(shù)與坯料加熱溫度的關(guān)系圖表，確定最佳塑性溫度范圍和在該溫度允許的變形量。
在進(jìn)行具有變化壁厚不銹鋼管的擠壓試驗(yàn)時(shí)，芯棒尺寸的確定應(yīng)考慮到在擠壓時(shí)能夠得到亞臨界、臨界和超臨界變形程度的鋼管。因?yàn)閿D壓時(shí)不銹鋼管金屬連續(xù)性的破壞，只有在臨界和超臨界變形程度的條件下才會(huì)發(fā)生。即在采用圓錐形芯棒擠壓鋼管時(shí)，金屬完整性的破壞只是在當(dāng)材料的塑性非常低的情況下出現(xiàn)。
如對(duì)于變形的321不銹鋼坯料，在一定的溫度下，當(dāng)延伸系數(shù)達(dá)到35~50時(shí)，也未出現(xiàn)完整性遭到破壞的現(xiàn)象。因此，采用圓錐形芯棒進(jìn)行擠壓試驗(yàn)，確定材料“塑性一溫度關(guān)系圖表”的方法，特別適合于高合金等低塑性、難變形的材料。
圖2-8所示為擠壓有變化壁厚的不銹鋼管時(shí)，計(jì)算指定時(shí)刻的延伸系數(shù)，得到的所擠出鋼管的長(zhǎng)度L,與錐形芯棒相應(yīng)的半徑r,及其與延伸系數(shù)λ 的關(guān)系。圖 2-8 可用于確定延伸系數(shù)。
