高性能的材料,普遍存在着低塑性和难变形的不利成型条件。从提高材料变形能力的角度出发,在挤压过程中,材料一直处于三向不均匀压缩的体应力状态之下,其变形图示呈现为两向压缩和一向压延的状态。即整个变形过程是在两向强压缩和一向弱压缩条件下,按照金属变形的最小阻力定律完成。在这种应力状态和变形图示条件下,变形金属呈现出最大的塑性指标。这对于低塑性和难变形材料的加工成型是十分有利的。
热挤压法可以让采用锻造和轧制的方法都难以加工的低塑性高合金钢和合金以及难熔金属材料钨、钼、钽、铌等顺利地实现变形。也可以将这类材料在高的压力(800~1500MPa)条件下进行预变形开坯,破碎粗晶结构,提高材料塑性为进一步锻造和轧制等再加工创造条件。
特殊治金已获得的重大成就之一,是成功研制出在高温下具有良好使用性能钢管热挤压的新型热强钢和合金。这些材料由于复杂的化学成分和组织结构,同时又具有的塑性,因此难以使其成型。例如,含铬量5%~30%的耐热不锈钢、高温合金、Inconel 合金、lncoloy 合金、 Hastalloy 合金、尼莫尼克合金 Ugimet合金、Zr-2 合金,以及钨、钼、钽、铌基多种合金。这类合金在锻轧时,难以获得意的结果,或导致较高的消耗系数,从而影响到产品的成本。
国外一般采用热挤压法规模生产这类材料的棒材、管材、扁材、方材和异型材。如美国亭廷顿国际公司( Huntington Internationa),用4000吨挤压机为制造业、造船业和其他工业技术部门提供蒙乃尔( Monel)合金、 Inconel合金管材和其他镍基合金管材。
美国柯蒂斯·莱特( Curtiss Wright)公司,采用钼、锆、铍挤压成管子、扁材、棒材、方材。1958年又安装了10800吨压机生产制造飞机发动机用的各种材料的零件和型材,口径为90mm的阶梯形炮筒,重量达2吨的钢管和每米重49~130kg的型材。1961年,18000吨的框架式立式挤压机投产,生产单重为13.5吨的产品和单重达2.7吨的变截面的铬镍钢的喷气式飞机发动机的轴。采用立式挤压机的好处是加工制品时,既进行了体积冲压,同时又进行了垂直挤压,制品的定中心比较精准。
英国建成的5台卧式液压挤压机,用于专门生产镍基合金产品。其中4000吨和6000吨立式挤压机各1台,由德国施劳曼公司制造;2000吨和5000吨卧式挤压机各1台,由劳威公司制造;另1台吨位为3500吨的卧式挤压机由菲尔汀公司提供。
英国著名的国际镍公司亨利·维金的一个工厂安装有3500吨和5000吨卧式挤压机各1台,用于生产直径为φ13~127mm的镍合金圆棒,36mm×6mm~20mm×7.7mm的扁材和直径为41mm-216mm的镍及其合金管子,以及制造圆环和数百种规格的透平叶片等各种异型材。
英国菲尔汀公司专门为高温合金的挤压设计制造了专用的挤压机,考虑了有温合金挤压时的各种有关工艺要求。挤压机的结构可以按照规定的工艺程序进行挤压,并且程序被记录在穿孔卡片上,放置在由挤压机自动控制的电子系统在挤压机上精确地按挤压速度为 3.8mm~76.2mm/s 挤压型材,随后被弯成圆环并焊接其端部,作为飞机喷气发动机的零件,以达到最小的机械加工量。