浙江至德鋼業(yè)有限公司對(duì)已進(jìn)行的擠壓不銹鋼管試驗(yàn)研究結(jié)果，為進(jìn)一步了解硅酸鹽潤(rùn)滑劑在不銹鋼管的熱擠壓過(guò)程中的作用機(jī)理和擠壓不銹鋼管表面缺陷的形成原因提供了可能。在鋼管和型材的擠壓過(guò)程中，于擠壓模和加熱坯料之間放置一個(gè)潤(rùn)滑墊，作為坯料金屬變形時(shí)擠壓模的潤(rùn)滑。擠壓開始時(shí)，擠壓模前的玻璃潤(rùn)滑墊和模子接觸的一面具有擠壓模預(yù)熱的溫度，而玻璃墊與坯料接觸的表面瞬間被加熱到接近坯料的溫度，并開始熔化。進(jìn)一步在被擠壓金屬變形壓力的作用下，玻璃潤(rùn)滑劑的所有熔化層逐漸地被擠出，并以潤(rùn)滑薄膜層的形式覆蓋在擠壓制品的表面上。
玻璃作為潤(rùn)滑劑的作用機(jī)理在于，玻璃表層連續(xù)不斷地熔化，并隨著被擠壓金屬流出，而且其流出時(shí)比變形金屬有著較低的位移極限應(yīng)力。玻璃潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑效應(yīng)，也即其所降低的摩擦力，取決于摩擦表面屏幕作用的可靠性和潤(rùn)滑層的流變性能。
如果摩擦表面覆有一層連續(xù)的潤(rùn)滑薄膜，則接觸中的不銹鋼管表面的面積就會(huì)大范圍地減小。此時(shí)，其摩擦系數(shù)可以寫成如下形式：
由此可見，當(dāng)保證潤(rùn)滑劑處于液態(tài)動(dòng)力的潤(rùn)滑制度時(shí)，摩擦消耗的最低限度才會(huì)出現(xiàn)。
玻璃潤(rùn)滑劑的作用是使擠壓過(guò)程中的摩擦力降低到最低的限度，而擠壓時(shí)保證潤(rùn)滑劑液態(tài)動(dòng)力制度的重要性，取決于該過(guò)程一系列的特點(diǎn)。高溫和高的單位壓力，摩擦表面的連續(xù)更新等都會(huì)導(dǎo)致變形金屬與工具的黏結(jié)，使制品表面質(zhì)量惡化。當(dāng)潤(rùn)滑劑的“機(jī)械阻力”不能適應(yīng)于擠壓力的增加時(shí)，上述對(duì)于制品表面質(zhì)量的不利影響就會(huì)不可避免地出現(xiàn)。此時(shí)，玻璃潤(rùn)滑劑的黏度就成為該過(guò)程的基本技術(shù)指標(biāo)。
潤(rùn)滑層的拉斷和制品缺陷形成的最大幾率出現(xiàn)在擠壓模具的出口處，可以觀察到此處變形金屬和工具被熔化的潤(rùn)滑劑薄膜隔開。由于潤(rùn)滑層拉斷而引起變形金屬與工具黏附的結(jié)果，使得在接觸變形前區(qū)內(nèi)金屬各個(gè)層次的均勻流動(dòng)遭到破壞，并形成區(qū)域性的“阻滯區(qū)”。金屬各層的流動(dòng)都繞過(guò)停滯區(qū)而形成擠壓不銹鋼管表面層的波浪形的組織。管壁波浪形的波及深度取決于潤(rùn)滑劑的黏度與擠壓?jiǎn)挝粔毫Σ幌噙m應(yīng)的程度。
對(duì)帶有表面波浪形組織結(jié)構(gòu)不銹鋼管的縱向解剖試樣的顯微金相組織進(jìn)行的觀察表明,甚至當(dāng)黏結(jié)區(qū)的絕對(duì)尺寸并不大（1~2mm)時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致金屬與工具間周期性接觸的特點(diǎn)，而此足以使擠壓力增高。而當(dāng)?shù)退苄圆牧蠑D壓的情況下，例如離心鑄造的Cr18Ni10Ti和0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti,即會(huì)出現(xiàn)橫向拉裂。在各種單位壓力的作用下，潤(rùn)滑劑黏度的正確選擇能確保潤(rùn)滑薄膜的致密性，使擠壓不銹鋼管具有直線成行的加工流線型金屬結(jié)構(gòu)。金屬纖維的平行分布說(shuō)明，變形金屬與工具交界處的位移變形在潤(rùn)滑劑層內(nèi)是帶區(qū)域性的，并不波及不銹鋼管的深處。其相應(yīng)于擠壓力的最低點(diǎn)，因?yàn)闈?rùn)滑劑的黏度會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)阻力，并且黏度越低，黏度產(chǎn)生的黏性阻力越小。
但是，潤(rùn)滑劑黏度的降低存在著某一個(gè)界限，因?yàn)闈?rùn)滑劑對(duì)于擠壓的阻力在擠壓過(guò)程中會(huì)減小，結(jié)果導(dǎo)致摩擦表面相互靠近。如果擠壓不銹鋼管和模具之間的最短距離是指以表面的凹凸不平度相比而言，則其潤(rùn)滑的液態(tài)制度會(huì)被破壞。由此，潤(rùn)滑劑的黏度對(duì)于阻止摩擦表面靠近的阻力應(yīng)該是足夠的。潤(rùn)滑劑黏度增大到一定的限度時(shí)，并不會(huì)改變制品表面層的金屬組織，但是會(huì)導(dǎo)致擠壓力成比例地增長(zhǎng)。潤(rùn)滑劑黏度的提高是在潤(rùn)滑層位移阻力達(dá)到，形金屬內(nèi)位移阻力數(shù)值時(shí)才受到限制。這與母體金屬開始形成環(huán)狀傷痕相關(guān)，也是導(dǎo)致不銹鋼管表面的折疊料劃傷缺陷的原因。在這種條件下，擠壓力大大增加。
擠壓 57mm×7.5mm、63.5mm×5mm、76m×3mm、60mm×3.5mm不銹鋼管時(shí)，擠壓力與玻璃潤(rùn)滑劑黏度相關(guān)的試驗(yàn)曲線的特點(diǎn)得到了證實(shí)。
由圖4-3可知，擠壓力的關(guān)系曲線有兩個(gè)相應(yīng)于最低值和最高值的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。隨著玻璃潤(rùn)滑劑黏度的增大，擠壓力開始增長(zhǎng)，然后減小，在此以后又增長(zhǎng)。尤其是對(duì)大的變形系數(shù)時(shí)此特點(diǎn)更加明顯，且此曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)隨著伸長(zhǎng)率的增加，向玻璃潤(rùn)滑劑黏度增大一側(cè)移動(dòng)。
通過(guò)對(duì)不銹鋼管微觀組織的分析可以看出各曲線相似的特點(diǎn)。因而，對(duì)擠壓力的數(shù)值具有影響的是潤(rùn)滑膜的強(qiáng)度，也即對(duì)摩擦表面屏幕化的程度。當(dāng)潤(rùn)滑膜的強(qiáng)度不足時(shí)，隨著玻璃潤(rùn)滑劑黏度的增加，擠壓力增大。
隨著黏度的增加，潤(rùn)滑膜的強(qiáng)度提高，雙相不銹鋼管表面與工具接觸的可能性減少，擠壓力隨之減小。但隨著潤(rùn)滑劑黏度的增加，擠壓力的減小不可能是無(wú)限的。其最低值對(duì)應(yīng)潤(rùn)滑劑保持摩擦表面充分屏幕化的條件。潤(rùn)滑劑黏度的進(jìn)一步提高，相應(yīng)于流體動(dòng)力學(xué)理論的原則會(huì)導(dǎo)致擠壓力的增長(zhǎng)。
較高的變形系數(shù)也取決于較大的單位擠壓力。因此，滑動(dòng)表面的充分屏幕化在利用高黏度的玻璃潤(rùn)滑劑時(shí)，才能得到保障。
分析碳素鋼管擠壓時(shí)，擠壓力的參數(shù)表明，擠壓力的最低值相應(yīng)于使用小黏度的玻璃潤(rùn)滑劑，因?yàn)樘妓劁摴軘D壓時(shí)比不銹鋼管擠壓時(shí)的單位壓力低將近一倍半，因此，其潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑膜的強(qiáng)度在所研究的黏度范圍內(nèi)是足夠的。而為了使用黏度為70Pa·s的玻璃潤(rùn)滑劑時(shí)，在保持較薄的潤(rùn)滑膜的條件下，也能獲得較好的鋼管表面質(zhì)量。
當(dāng)擠壓低塑性的鋼種時(shí)，采用最佳黏度值的玻璃潤(rùn)滑劑具有特別重要的意義。潤(rùn)滑劑最佳參數(shù)的偏差都會(huì)導(dǎo)致擠壓雙相不銹鋼管出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象。因此，獲得低塑性質(zhì)鋼管的前提之一是采用能保證在橫斷面內(nèi)金屬均勻流動(dòng)的潤(rùn)劑。即是采用的保證在斷面內(nèi)，前提是使用最佳黏度的玻璃潤(rùn)滑劑和將壞料中的α相鐵素體含量控制在足夠低的水平。
同時(shí)對(duì)Cr18Ni10Ti和0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti不銹鋼管擠壓采用離心澆注坯和軋坯進(jìn)行了比較，軋坯的塑性指標(biāo)要比離心澆注坯高3倍。結(jié)果表明，離心澆注坯擠壓時(shí)，金屬外層流動(dòng)不均勻，并且由于α相含量過(guò)高，導(dǎo)致雙相不銹鋼管表明拉裂，而當(dāng)正確的選擇玻璃潤(rùn)滑劑時(shí)，能夠獲得直線成條的金屬微觀顯微組織的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
不銹鋼管縱向解剖試樣的金相觀察表明，當(dāng)潤(rùn)滑劑不適當(dāng)時(shí)，α相以波紋狀層次存在，而且，裂紋的端部為α相成條狀分布(圖 4-4）。
由圖 4-4 可以看出，輕微變形的，處于波谷的被擠壓的金屬，局部的黏結(jié)到工具上。當(dāng)受阻的金屬粒子繞過(guò)局部的黏結(jié)區(qū)流動(dòng)時(shí)，在金屬中產(chǎn)生了局部的破碎應(yīng)力導(dǎo)致不銹鋼管表面裂紋的形成。
從上述擠壓不銹鋼管表面裂紋形成的機(jī)理可以看出，擠壓鋼管表面裂紋的形成與擠壓坯料的狀態(tài)有關(guān)。當(dāng)擠壓不銹鋼管缺陷處的α相分布鑄態(tài)金屬時(shí)過(guò)低的塑性和過(guò)高的α相含量能導(dǎo)致缺陷的形成（圖 3-10b ），而擠壓較高塑性的軋制坯料時(shí)，在同樣的金屬流動(dòng)條件下沒有裂紋形成(圖 3-10a)。因此，從液體動(dòng)力學(xué)理論的觀點(diǎn)來(lái)分析擠壓雙相不銹鋼管的結(jié)果指出，擠壓效果僅在摩擦表面充分屏幕化的條件下才有意義。當(dāng)沒有液態(tài)動(dòng)力摩擦制度時(shí)，黏度不是決定潤(rùn)滑劑效果的因素，而金屬與工具實(shí)際的接觸面積成為其主要的特性因素。
試驗(yàn)和理論研究表明，潤(rùn)滑膜的強(qiáng)度主要決定于單位擠壓力，所使用的玻璃潤(rùn)滑劑的黏度、金屬的流動(dòng)速度和模具的形狀。
當(dāng)采用硅酸鹽類潤(rùn)滑劑時(shí)，擠壓不銹鋼管具有特點(diǎn)的表面缺陷之一是“斑痕”－可觀察到的不平度和微小的斜棱。“斑痕”發(fā)展的程度主要取決于變形區(qū)內(nèi)熔化潤(rùn)滑劑的數(shù)量。
在液態(tài)潤(rùn)滑制度下，不銹鋼管表面質(zhì)量的改變與潤(rùn)滑層的變化有關(guān)。這種現(xiàn)象在于，處于工具和變形體之間的潤(rùn)滑介質(zhì)的作用下，實(shí)現(xiàn)塑性變形。由于潤(rùn)滑介質(zhì)本身的不可壓縮性，而將實(shí)現(xiàn)塑性變形所需要的壓力傳遞給變形體。綜合結(jié)晶力學(xué)性能的各自異性，該壓力會(huì)導(dǎo)致斑痕的形成。由于多晶體受外力系的作用，則塑性變形不是同時(shí)所有的晶粒內(nèi)開始。首先其在滑移平面方位取向最有利的晶粒內(nèi)發(fā)生。
如上所述，可以設(shè)定，由不同取向的品粒成的多晶體的受壓變形圖如圖 4-5 所示。
可能的滑移平面與圖面相交在每一個(gè)晶粒內(nèi)部，以斜線表示。在與受力方向呈45°布置的滑移面中的晶粒（品粒Ⅰ)中首先建立滑移塑性變形條件，因?yàn)樵谶@些平面內(nèi)切向應(yīng)力達(dá)到最大值。在與受力方向垂直和平行的滑移面附近的品粒（晶粒Ⅱ和Ⅲ）中塑性變形的條件不存在，因?yàn)樵谶@些平面內(nèi)的切應(yīng)力等于0。具有滑移面過(guò)渡取向的晶粒同樣將沒有塑性變形。由于晶粒I開始塑性變形的結(jié)果，而其余晶粒將引起彈性變形。
當(dāng)無(wú)潤(rùn)滑劑變形時(shí)，晶粒的相互影響會(huì)消除其過(guò)早的變形。而當(dāng)帶潤(rùn)滑劑變形時(shí)，則變形情況可能取決于潤(rùn)滑層的厚度。靠近潤(rùn)滑層的個(gè)別晶粒的選擇性變形的程度取決于晶粒的類型，即滑移系的數(shù)目。
多相合金的選擇性變形幾率更大，因?yàn)檫@類合金的結(jié)晶不僅區(qū)別于取向，而且還區(qū)別于化學(xué)組成以及強(qiáng)度特性，而且時(shí)常區(qū)別于晶間結(jié)合力的強(qiáng)弱。如前所述，潤(rùn)滑劑密實(shí)性未遭破壞時(shí)，將不均勻地被擠壓進(jìn)塑性金屬，在其表面上形成與薄膜厚度成比例的印痕。因此，潤(rùn)滑膜的厚度應(yīng)該是最薄的。這可以借助于提高潤(rùn)滑劑的黏度，或者靠提高擠壓速度來(lái)減少金屬與潤(rùn)滑墊接觸的持續(xù)時(shí)間來(lái)達(dá)到。在許多情況下，這取決于潤(rùn)滑劑與金屬的熱物理性能，以及其間的熱交換條件。而擠壓結(jié)果在實(shí)際上并不取決于玻璃潤(rùn)滑劑的化學(xué)成分，僅要求其在擠壓過(guò)程中不會(huì)引起黏度值的改變。采用同樣的黏度值，而具有不同化學(xué)成分的玻璃潤(rùn)滑劑擠壓后，得到相應(yīng)于大致相同的鋼管表面上的微觀凹凸不平度和條狀微觀組織的彎曲程度。
擠壓不銹鋼管表面上的“水紋”來(lái)源于坯料在擠壓筒內(nèi)鐓粗時(shí)，車削刀痕形成的微小疊痕。疊痕特別明顯地表現(xiàn)在擠壓模的圓錐形部分。從擠壓模擠出的不銹鋼管在模口處坯料表面開始劇烈地伸長(zhǎng)，疊痕被拉長(zhǎng)，并取決于其原始深度，在不銹鋼管表面上以“水紋”的形式留下痕跡。當(dāng)潤(rùn)滑劑熔化的薄膜越厚時(shí)，疊痕也越大，并在通過(guò)模子后變得平滑，在管子表面形成更粗的水紋。采用合乎要求的潤(rùn)滑劑，當(dāng)黏度系數(shù)n=70Pa·8時(shí)，可以很大程度地減輕上述缺陷形成的機(jī)理作用 （圖 4-7）。
曾經(jīng)采用表面粗糙度R.=2.5~5μm(V5)的離心鑄造管坯擠壓成管子后，檢查其表面質(zhì)量，結(jié)果由于不銹鋼管表面粗糙度和疊痕嚴(yán)重而報(bào)廢。對(duì)于擠壓管坯金屬的試驗(yàn)研究表明，鑄坯具有相對(duì)于坯料的軸心徑向取向的粗大樹枝狀?yuàn)W氏體柱狀晶的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其在變形時(shí)對(duì)金屬流動(dòng)產(chǎn)生很大的影響。
軋坯圓柱形試樣鐓粗之后擁有表面光滑正確的鼓形試樣（圖 4-8 a）。鑄坯圓柱形試樣鐓粗之后則具有中心樹枝狀?yuàn)W氏體拉長(zhǎng)的橢圓形狀。在鑄造金屬的側(cè)面，得帶微小疊痕的粗糙表面當(dāng)變形程度提高時(shí)，疊痕擴(kuò)大。
上述軋坯和離心鑄坯的鐓粗試驗(yàn)結(jié)果可以揭示離心鑄坯擠壓時(shí)，形成制品表面粗糙的原因。
鑄態(tài)金屬化學(xué)成分的不均勻性和粗晶結(jié)構(gòu)引起金屬微觀組織的不均勻性，導(dǎo)致其力學(xué)性能的不均勻。在鐓粗過(guò)程中，金屬充滿擠壓筒時(shí)，導(dǎo)致管坯表面粗糙。坯料表面的粗糙度不取決于玻璃潤(rùn)滑劑的選擇。擠壓前空心坯表面的粗糙同樣會(huì)惡化鋼管的表面質(zhì)量。
鐓粗過(guò)程中較小的鐓鍛比可減小鐓粗后空心坯的表面粗糙程度。
當(dāng)擠壓鑄態(tài)金屬時(shí)，采用具有更薄潤(rùn)滑膜的結(jié)晶型潤(rùn)滑劑取代玻璃潤(rùn)滑劑以取得較好的效果。擠壓鋼管表面的最普遍的缺陷是斑痕和劃傷，其產(chǎn)生是由于對(duì)擠壓過(guò)程參數(shù)中玻璃潤(rùn)滑劑黏度的選擇不當(dāng)造成的。同樣，如坯料前端棱角倒圓半徑不足，會(huì)導(dǎo)致由于擠壓時(shí)校緣過(guò)冷，在擠壓模旁出現(xiàn)停滯區(qū)，并將其拉入變形區(qū)內(nèi)而導(dǎo)致鋼管表面拉痕缺陷。
為了獲得良好的不銹鋼管內(nèi)表面質(zhì)量，必須使用較小粒度（0.4mm以下）的玻璃潤(rùn)滑劑，但對(duì)于帶通制冷卻芯體和金屬變形高流速的擠壓工序，雖然其對(duì)鋼管內(nèi)表面有導(dǎo)致刮傷和氣孔缺陷的危險(xiǎn)，其潤(rùn)滑的原始參數(shù)可不必像玻璃墊那樣選擇在潤(rùn)滑層內(nèi)具有溫度區(qū)別的雙層擠壓玻璃潤(rùn)滑墊。
為了獲得優(yōu)良的鋼管內(nèi)表面，在擠壓前向管坯內(nèi)孔精確地計(jì)量和均勻地供給潤(rùn)滑劑具有很大的意義。
一般向管坯內(nèi)孔供給玻璃潤(rùn)滑劑粉末的分量借助于半圓形長(zhǎng)勺盛滿玻璃潤(rùn)滑劑粉未后伸入并傾倒在坯料內(nèi)孔內(nèi)，然后通過(guò)坯料在鋪滿玻璃粉的斜臺(tái)板上滾動(dòng)或在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的裝滿玻璃粉的布料裝置下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，玻璃潤(rùn)滑劑即均勻地分布并熔化在內(nèi)孔表面上。
當(dāng)送入到坯料內(nèi)孔的玻璃潤(rùn)滑劑不能做到均勻地覆蓋在坯料的內(nèi)表面時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致管材內(nèi)表面的一側(cè)由于潤(rùn)滑劑過(guò)量而引起擠壓鋼管內(nèi)表面產(chǎn)生氣泡和巨大的斑痕缺陷。而另一側(cè)則因?yàn)闈?rùn)滑劑的不足而出現(xiàn)劃傷帶。為了避免上述缺陷的產(chǎn)生，必須根據(jù)擠壓鋼管的不同規(guī)格，采用不同尺寸的送粉長(zhǎng)勺，控制送入管坯內(nèi)孔的玻璃潤(rùn)滑劑數(shù)量。
控制對(duì)不同規(guī)格鋼管擠壓坯料內(nèi)孔的布粉數(shù)量，建議通過(guò)以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算送粉半圓形長(zhǎng)勺的直徑：
潤(rùn)滑劑的噴涂均勻度還取決于磨碎程度（玻璃粉的粒度）。粉塵狀的潤(rùn)滑劑（顆粒直徑小于0.1mm)沿管坯內(nèi)表面分布的均勻程度要比粗粉差一些。當(dāng)采用玻璃粉的粒度為0.25~0.40mm 時(shí)，能得到最佳內(nèi)表面質(zhì)量的擠壓不銹鋼管。
非常重要的一點(diǎn)是，要采用內(nèi)孔直徑不超過(guò)擠壓芯棒直徑5~7mm的空心管坯。否則在鐓粗時(shí)，潤(rùn)滑墊的材料會(huì)擠入管坯和芯棒之間的縫隙，而導(dǎo)致擠壓鋼管內(nèi)壁的氣孔和刮傷缺陷。并且，隨著管坯和芯棒間縫隙的增大，不銹鋼管內(nèi)表面缺陷的數(shù)量和范圍增加。當(dāng)采用爐渣和結(jié)晶型潤(rùn)滑劑制作潤(rùn)滑墊時(shí)，這一點(diǎn)尤為重要。嚴(yán)格地講，這類潤(rùn)滑劑不適合管坯內(nèi)表面的潤(rùn)滑。
此外，當(dāng)滾涂玻璃粉時(shí)，如在坯料外表面上聚集厚厚的一層玻璃粉，將會(huì)導(dǎo)致擠壓鋼管外表面嚴(yán)重的“樺樹皮痕”缺陷。為了消除這一缺陷，曾研究使用天然礦物質(zhì)作為潤(rùn)滑劑，促使其形成薄薄的一層潤(rùn)滑膜，而無(wú)需復(fù)雜地修補(bǔ)失去連續(xù)性的坯料表面潤(rùn)滑層。
對(duì)各種礦物質(zhì)黏度及熱物理參數(shù)的研究表明，在1150~1250℃溫度范圍內(nèi)，用于坯料外表面滾粉的在每硼石和硅鈣硼石一鈣鐵輝石一石榴石完全符合潤(rùn)滑劑的要求。而采用這類潤(rùn)滑劑的實(shí)際效果在于潤(rùn)滑劑能均勻地滾涂到環(huán)料的外表面。但操作時(shí)，粗糙地撒粉到斜滾板上，引起在坯料上玻璃層薄的地方先熔化而成斑點(diǎn)覆蓋在其表面上。穿孔或擠壓時(shí)，變形區(qū)的潤(rùn)滑膜失去連續(xù)性，不僅導(dǎo)致空心坯和擠壓鋼管的內(nèi)表面缺陷，而且引起管坯和鋼管的壁厚不均，同時(shí)也降低了穿孔筒和擠壓筒內(nèi)襯的使用壽命。只有均勻地滾涂潤(rùn)滑劑時(shí)，才能滿足穿孔和擠壓對(duì)潤(rùn)滑劑的工藝要求。
在擠壓時(shí)，擠壓筒內(nèi)襯的直徑對(duì)于擠壓坯料表面潤(rùn)滑用的潤(rùn)滑墊的致密度的要求具有重要意義。使用結(jié)晶型潤(rùn)滑劑和使用玻璃潤(rùn)滑劑的情況不同。結(jié)品型潤(rùn)滑劑在使用時(shí)，其和高溫坯料接觸后沒有逐漸軟化的過(guò)程，而是當(dāng)其表面層達(dá)到熔化國(guó)度時(shí)，瞬時(shí)地熔化。并且熔融態(tài)的結(jié)晶型潤(rùn)滑劑具有很低的黏度。一般認(rèn)為，在高溫下潤(rùn)滑劑的低黏度會(huì)導(dǎo)致高壓下擠壓時(shí)的不良效果。
但正是由于這類潤(rùn)滑劑在擠壓時(shí)迅速地由固態(tài)過(guò)渡到液態(tài)，以及當(dāng)溫度降低時(shí)又迅速地由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的特性，使擠壓鋼管的質(zhì)量得到了改善，消除了不銹鋼管上的裂紋缺陷。這是由于當(dāng)潤(rùn)滑劑的表層達(dá)到熔化溫度時(shí)，即瞬時(shí)的熔化并由被擠出的金屬帶出模孔，均勻地覆蓋在鋼管表面上，在擠壓模的出口處已不存在潤(rùn)滑墊，而熔化的覆蓋在制品表面上的潤(rùn)滑劑薄膜與冷態(tài)的工具相接觸，并迅速地凝結(jié)成極薄的制品表面覆蓋層，急劇地提高了潤(rùn)滑層的屏幕特性。雖然結(jié)晶型潤(rùn)滑劑的熔化溫度有很大的差別，而對(duì)得到的無(wú)裂紋缺陷的不銹鋼管來(lái)看其潤(rùn)滑層的強(qiáng)度已是足夠的了。
結(jié)晶型潤(rùn)滑劑對(duì)于擠壓不銹鋼管表面質(zhì)量具有的較實(shí)質(zhì)性的影響的是潤(rùn)滑劑的數(shù)量。當(dāng)潤(rùn)滑劑的熔化溫度與擠壓過(guò)程溫度相適應(yīng)時(shí)，獲得了最佳結(jié)果。即潤(rùn)滑劑的熔化溫度與擠壓過(guò)程坯料金屬溫度之差取決于變形材料，其最佳值應(yīng)為80~150℃.當(dāng)上述溫差增大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼管表面質(zhì)量惡化，這可在采用低黏度的玻璃潤(rùn)滑劑時(shí)能觀察到。而當(dāng)該溫差減小時(shí)會(huì)導(dǎo)致劃傷缺陷。
曾采用高爐爐渣來(lái)制作在1150~1200℃溫度范圍內(nèi)使用的潤(rùn)滑墊。但高爐爐渣的潤(rùn)滑機(jī)理與玻璃和結(jié)晶型潤(rùn)滑劑相比較的主要區(qū)別在于，高爐爐渣的熔化溫度高達(dá)1280~1320℃,相應(yīng)的擠壓溫度為1180~1200℃。
從粒化的高爐爐渣加熱時(shí)的放熱效應(yīng)（圖 4-9）可以看出，在實(shí)驗(yàn)室爐內(nèi)慢速加熱時(shí)爐溫和渣溫的變化特點(diǎn)在850~950℃溫度下，爐渣發(fā)生玻璃狀成分的再結(jié)晶和使?jié)櫥瑒┭a(bǔ)充加熱的放熱反應(yīng)。
在850~950℃溫度下，預(yù)焙燒過(guò)的爐渣無(wú)放熱效應(yīng)。高爐爐渣的潤(rùn)滑作用是當(dāng)潤(rùn)滑墊的表面與變形金屬接觸時(shí)被加熱到接近金屬變形時(shí)的溫度。而同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶放熱反應(yīng)，導(dǎo)致潤(rùn)滑墊的表層溫度提高到1300~1320℃,在此溫度下，潤(rùn)滑墊表面熔化，并使拼壓過(guò)程正常地進(jìn)行。
應(yīng)該指出，使用在950℃下專門焙燒的高爐爐渣潤(rùn)滑墊時(shí)，由于爐渣來(lái)不及熔化，擠壓不銹鋼管表面出現(xiàn)嚴(yán)重的擦傷。可見高爐爐渣與熱環(huán)料緊密接時(shí)，在爐渣再結(jié)晶的放熱效應(yīng)和變形熱的同時(shí)作用下才會(huì)有效。而當(dāng)沒有放熱效應(yīng)或無(wú)變形熱的情況下，達(dá)不到爐渣熔化所需要的溫度時(shí)，也起不到潤(rùn)滑劑的作用。因?yàn)闋t渣再結(jié)晶熱在變形開始前來(lái)不及傳遞開，所以爐渣作為不銹鋼管坯內(nèi)表面的潤(rùn)滑劑是不合適的。
