熱處理變形是（shì）模具（jù）處理過程的主要缺陷（xiàn），精密複雜模具常因熱處理變形而報廢，控製精密複雜模具的變形一直成為熱處理生產中的關鍵問題。

模具在在淬火過程中，由於（yú）模具截麵各部分加熱和冷卻（què）速度的不一致而引起的溫度差，使得模具截麵各部分體積脹縮不均勻，組織（zhī）轉變的不（bú）均（jun1）勻，從而引起“組織應力”和（hé）模具內外溫差所引起的熱應力。當其內應力超過模具的屈服極限（xiàn）時,就（jiù）會引（yǐn）起模具（jù）的變形或者碎裂！

一、模具材料的影響

1．模具材質的（de）影響

某廠一批Cr12MoV鋼較（jiào）複雜模具，模具都帶有￠60mm圓孔，模具熱處理後，部分模具（jù）圓孔（kǒng）出現橢圓，造成模具報廢。

一般來說Cr12MoV鋼是微變（biàn）形鋼，不應該出現較大變形。對變形嚴重的模具進行金相分析發現，模具鋼中含有大量共晶碳化物（wù），且呈帶狀和塊狀分布。

（1）模具橢圓（變形）產生的原因這是因（yīn）為模具鋼中呈一定方向分布的不均（jun1）勻碳化物的存在，碳化（huà）物的膨脹係數比鋼的基體組織小３０％左右，加熱時它阻止模具內孔膨脹，冷卻（què）時又阻止模（mó）具內孔收縮，使模具內孔發生不均（jun1）勻的變形，使模（mó）具的圓孔出現橢圓。

（2）預防措施①在製造精密複雜模具時，要（yào）盡量選擇碳化物偏析較（jiào）小的模具鋼（gāng），不要圖便宜，選（xuǎn）用小鋼廠生產的材質（zhì）較差鋼材。②對存在碳化物嚴重偏（piān）析的模具鋼要進行合理鍛造，來打碎碳化物晶塊，降低碳化物不均勻分布的等（děng）級，消除性（xìng）能的各向異性。③對鍛後的模具鋼要進行調質熱處理，使之獲得碳化物分布均勻、細小和彌散的索氏體組織、從（cóng）而減少精密複雜模具熱處理後的變形（xíng）。④對於尺寸較大或無法鍛造的模具，可采用固溶雙細化處理，使碳化物細化（huà）、分布均勻，棱（léng）角圓整（zhěng）化（huà），可達到減少模具熱處（chù）理變形的目的。

2．模具的選材

製造精密複雜、要求變（biàn）形較小的模具，要盡（jìn）量選（xuǎn）用微變形鋼，如（rú）空淬鋼等。

二（èr）、模具（jù）結構設計的影響

即使模具選材（cái）和鋼的材質都很好，但是如果模具結構設計不合理，如薄邊、尖角、溝（gōu）槽、突變的台階、厚薄（báo）懸殊（shū）等，也容易造成模具熱處理後變形較大。

1、變形的原因

由於模具各處厚薄不均或存在尖銳圓角，因此在淬火時引起模具各部位（wèi）之間的熱應力和組織應力的不同（tóng），導致各部位體積膨脹的不同，使（shǐ）模具（jù）淬（cuì）火後產生變形。

2、預防措施

設計模具時，在滿足實際生產需要的情況下，應盡量減少模具厚薄懸殊，結構不（bú）對稱，在模具的厚薄交界處，盡可能（néng）采用（yòng）平滑（huá）過（guò）渡等結構設計。根據模具的（de）變形規律，預留加工餘量，在（zài）淬火後不致於因為模具變形而使模具報廢。對形狀特別複雜的模具，為使淬（cuì）火時冷卻均勻，可采用給合結構。

三、熱處理加熱工藝的影響（xiǎng）

1、加熱速度的影響

模具熱處理後的變形一般都（dōu）認為是冷卻造成的（de），這是（shì）不正確的。模具特別是複雜模具（jù），加工（gōng）工藝的正確與否對模具（jù）的變形（xíng）往往產生較大（dà）的影（yǐng）響，對一些模具（jù）加熱工藝的對比可明顯看出，加熱速度較快，往往產生（shēng）較大的變形。

任何金屬加熱時都要膨脹（zhàng），由於鋼在（zài）加熱時，同一個模（mó）具內，各（gè）部分的溫度不均（即加熱的不均勻）就必然會造（zào）成模具內各（gè）部分的膨脹的不一致性，從（cóng）而形成因加熱（rè）不均的內應力。在（zài）鋼的相變點以下溫度，不均勻（yún）的加熱主要產生熱應力，超過相變溫度加熱不（bú）均勻，還會產（chǎn）生組織轉變的不等時性，既產生組織應力。因此加熱速度（dù）越快，模具表麵與心部的溫（wēn）度（dù）差別越大，應力也越大（dà），模具熱（rè）處理後產生的變（biàn）形也越（yuè）大。

對複雜（zá）模具（jù）在相變點以下加熱時應緩慢（màn）加熱，一般來說，模具真空熱處理變形（xíng）要比鹽浴爐加熱淬火小得多。采用預熱（rè），對於低合金鋼（gāng）模具（jù）可采用一次預熱（rè）（550-620℃）；對於高合金剛模具應采用二次預熱（550-620℃和800-850℃）。

2、加熱溫度的影響

一些廠家為了保證模具達到較高硬度，認為需提高淬火（huǒ）加熱溫度。但是生產實（shí）踐表明，這種做法是（shì）不恰當的，對於複雜模具，同樣是采用正常（cháng）的加熱溫（wēn）度下進行加熱淬火，在允許的上限溫度加熱後的熱處理（lǐ）變形要比在允許的下限溫度（dù）加熱的熱處理變形（xíng）大得多。

四、殘留奧（ào）氏體的（de）影（yǐng）響

一些高合（hé）金模具（jù）鋼，如Cr12MoV鋼模具在淬火和低溫回火後（hòu），模具的長（zhǎng）、寬、高皆發生縮小（xiǎo）現象，這是因（yīn）為模具淬火後殘留奧氏體量過多而引（yǐn）起的。

1、變形原因

因（yīn）合金鋼（如（rú）Cr12MoV鋼)淬火後含有大量殘留奧氏體，鋼中各種組織有不（bú）同的比體積，奧氏體的比體積最小，這是高合金鋼模具淬火（huǒ）低溫回火後體積發生縮（suō）小的主要原因。鋼的各（gè）種組織的比體積按下列順序遞減：馬氏體-回火索氏體-珠（zhū）光體-奧氏體

2、預防措施

（1）適當降低淬火溫度。正如前麵敘述過的淬火加熱溫度越（yuè）高（gāo），殘留奧氏體量越大，因此選（xuǎn）擇適當的淬火加熱溫度是減少模（mó）具縮小的重要措施。一般在保（bǎo）證模具技術要求的情況下，要考慮模具的綜合性能，適當降低模具的淬火（huǒ）加熱溫度。

（2）一些數據表（biǎo）明，Cr12MoV鋼模（mó）具淬火後，500℃回火較200℃回（huí）火的殘留奧（ào）氏（shì）體量少了一半，所以在保證模具（jù）技術要（yào）求的前（qián）提下，應適當提高回火溫度。生產實踐表明：Cr12MoV鋼模具500℃回火模（mó）具變形量最小，而硬度降低不多（2~3HRC）。

（3）模具淬火後采取冷處理是減少（shǎo）殘（cán）留奧氏（shì）體（tǐ）量的最佳工（gōng）藝，也是減少模具變形、穩定使用時發生尺寸變化的最佳措施，因此精密複雜模具一般應采用深冷處理（lǐ）。

結論：

精密複雜模具的（de）變形原因往往是複雜的，但是我（wǒ）們隻要掌（zhǎng）握其變形規（guī）律，分析其產生的原因，采用不同（tóng）的方法進行預防模具的變（biàn）形是能夠減少的，也是能夠控製的。一（yī）般來說，對精密複雜模具的熱處（chù）理變形可采取（qǔ）一下（xià）方法預防。

（1）合理選材。對精密複雜模應選擇材質好的微變形模具鋼（如空淬鋼），對碳（tàn）化物偏析嚴重的模具鋼應進行合（hé）理鍛造（zào）並進行調質熱處理，對較大和（hé）無法鍛造模具鋼可進行固溶雙細（xì）化熱處（chù）理。

（2）模具結構設計（jì）要合理，厚薄不要太懸殊，形狀要（yào）對（duì）稱，對於變形較大（dà）模具要掌握變形規律，預留加工餘量，對於大型（xíng）、精密複雜模具可采用組合結構。

（3）精密複雜模具要進行（háng）預先熱處（chù）理，消除機械加工過程中產生的殘餘應力。

（4）合理選擇加熱溫（wēn）度，控製加（jiā）熱速度，對於精密複雜模具可采取緩慢加熱、預熱和（hé）其他均衡加熱的方法來減少模具熱處理變形。

（5）在保證模具硬度（dù）的前提下，盡量采用預冷、分級冷卻淬火或溫（wēn）淬火（huǒ）工（gōng）藝。

（6）對精密複雜模具（jù），在條件許（xǔ）可的情（qíng）況下（xià），盡量采用（yòng）真空加熱淬火和淬火後的深冷處理。

（7）對一些（xiē）精密複雜的模具可采用預先熱處理、時（shí）效熱處理、調質氮化熱處理來控製模具的精度。

最（zuì）後，正確的熱處理工藝操作（如堵孔、綁孔、機械固定、適宜的加熱（rè）方法、正確選擇模具的冷卻方向和在冷卻介質中的運動方向（xiàng）等）和合理的回火熱處理工藝也是減少精密複雜模具（jù）變形的有效措施。

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