熱處理變形是模具處理過程的主要缺陷，精（jīng）密複雜（zá）模具常因熱處理變形而報廢，控製精密複雜模具的變形（xíng）一直成為（wéi）熱（rè）處理生產中的關鍵問題。

模具在在淬火過程中，由於模具截麵各部（bù）分加熱和冷卻速度的（de）不一（yī）致而引起的溫度差（chà），使得模具截麵各部分（fèn）體積脹縮不均勻，組織轉變的不均勻，從而引起“組織應力”和模具（jù）內外溫差所引起的熱應力。當其內應力超過模具的屈服極（jí）限時,就會引起模具的變形或（huò）者碎裂！

一、模具材料的影響

1．模具材質的影響

某廠一批Cr12MoV鋼較複雜模（mó）具，模具都帶有￠60mm圓（yuán）孔，模具熱處（chù）理後，部分模具圓（yuán）孔出現橢（tuǒ）圓，造成模具報廢。

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

（1）模具橢（tuǒ）圓（變形）產生的原因這是因為模具鋼中呈一（yī）定方向分布的不均勻碳化物的存在，碳化物的（de）膨脹係（xì）數（shù）比鋼的基體組織小３０％左右，加熱時（shí）它阻止模具內孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮，使模具（jù）內孔發生不均勻的變形，使模具的圓孔出現橢圓。

（2）預防措施①在（zài）製造精密複雜模具時，要盡量選擇碳化物偏析較小的模具鋼（gāng），不要圖便宜，選用小鋼廠生（shēng）產的材（cái）質較（jiào）差鋼材。②對存在碳化（huà）物嚴重偏析的模具鋼要進（jìn）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級，消除（chú）性能的（de）各向異性。③對鍛後的模具鋼要進（jìn）行調質熱處理，使（shǐ）之獲得碳化物分布均勻、細小和彌散的索氏體組織、從而減少精密複雜模具熱處理後的變形。④對於尺寸較大或（huò）無（wú）法鍛造的（de）模具，可采用固溶雙細化處（chù）理，使碳化物細化、分布均勻，棱角圓整化，可達到減少模具熱處（chù）理變形的目的。

2．模具的選材（cái）

製造精密複雜、要求變形較小的模具，要盡量選用微變形鋼，如空淬鋼等。

二、模具結構設計的影響

即使（shǐ）模具選（xuǎn）材和鋼的材質都很好，但是如果模具結構設計不合理，如薄（báo）邊、尖角、溝槽（cáo）、突變的（de）台（tái）階、厚薄懸殊等，也（yě）容易造成模具熱處理後變形較大（dà）。

1、變形的原因

由於模具（jù）各（gè）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之間的熱應（yīng）力和組織應力的不同，導致各部位（wèi）體積膨脹的不同，使模具淬火後產生變形。

2、預防措施

設計模具時，在滿足實際生產需（xū）要的情況下（xià），應盡量減少模具厚薄懸殊，結（jié）構不對稱，在模具的厚薄交界處，盡可（kě）能采用平滑過渡等結構設計。根據（jù）模具的變形規律，預留加工餘量，在淬火後不致（zhì）於因為模具變（biàn）形而使模（mó）具報廢。對（duì）形狀特別複（fù）雜的模具，為使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構。

三、熱（rè）處理（lǐ）加熱工藝的影響

1、加熱速度的影響

模具熱處理後的變（biàn）形一般都認為是冷卻造成的，這是不（bú）正確的。模具特別是複雜模具，加工工藝的正確與否對模具的變形往往產（chǎn）生較（jiào）大的影響，對一些模具加熱工（gōng）藝的對比可明顯看出，加熱速度較快，往往產生較大的變形。

任（rèn）何金屬加熱時都要膨脹，由於（yú）鋼在加熱時，同一個模（mó）具內，各部分的溫度不均（即加熱的不均勻）就必然會造成模具內各（gè）部分的膨脹的不一致性，從而形成因加熱不均的內應力。在鋼的相變點以下溫度，不均勻的加熱主要產（chǎn）生熱應力（lì），超（chāo）過相變溫度加熱不均勻，還（hái）會（huì）產生組織轉變的不等時性，既（jì）產生組織應力。因此加熱速度越快，模具表（biǎo）麵與心（xīn）部的溫度差別越大，應力也（yě）越大，模具熱處理後產生的變形也（yě）越大。

對複雜模具在相變點以下加熱時應緩慢加熱，一般來（lái）說，模具真空熱處理變形要比鹽浴爐加熱淬火小得多。采用預熱，對於低合金鋼模具可采用一次預熱（550-620℃）；對（duì）於高合（hé）金剛模具應采用二次預熱（550-620℃和800-850℃）。

2、加熱溫度的影響（xiǎng）

一些廠（chǎng）家（jiā）為了保證模具達到較高（gāo）硬度（dù），認為需提高淬火加熱溫（wēn）度。但是（shì）生產實踐表明，這種做（zuò）法是不恰當的，對於複雜模具，同樣是采用（yòng）正常的加熱溫度（dù）下進行加熱淬火，在允許的（de）上限（xiàn）溫度加熱後的熱（rè）處理變形要比在允許的下限溫度加熱（rè）的（de）熱處理變（biàn）形大得多。

四、殘留奧氏體的影響

一些高合金模具鋼，如Cr12MoV鋼模具在淬火（huǒ）和低溫回火後，模（mó）具的長、寬、高皆發生縮小現象，這是因為模具淬火後殘留奧氏體量過多而引起的。

1、變（biàn）形原因

因合金鋼（如Cr12MoV鋼)淬火後含有大量（liàng）殘留奧氏體，鋼中各種組織有不同的比（bǐ）體積，奧（ào）氏體（tǐ）的比體（tǐ）積最小，這是（shì）高合金鋼模具淬火低溫回火後體積發生縮小的主要原因。鋼的各種組織的比體積按（àn）下列順序遞減：馬（mǎ）氏體-回火索（suǒ）氏體-珠光體-奧氏（shì）體

2、預（yù）防措施（shī）

（1）適當降低淬火溫度（dù）。正如前麵敘述過的淬火加熱溫度越高，殘留奧氏體量越大，因此選擇適（shì）當的淬火（huǒ）加熱溫度是減少模具縮小的（de）重要措施。一般在保證模具技術要求的情況下（xià），要（yào）考慮模具的綜合性能（néng），適當降低模具的淬火加熱溫度。

（2）一些數據表明（míng），Cr12MoV鋼模具淬火後，500℃回火較200℃回火的殘留奧氏體量少了一半，所以在保（bǎo）證模具技術要（yào）求的前提下，應適當提高回火溫度。生（shēng）產實踐表明：Cr12MoV鋼模具500℃回火模具變形量最小，而硬度降低不多（2~3HRC）。

（3）模具（jù）淬火（huǒ）後采取冷處理（lǐ）是減少殘留奧氏體（tǐ）量的最佳（jiā）工藝，也是減少模具變（biàn）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。

結論：

精密複雜模具（jù）的變形（xíng）原因往往是複（fù）雜的，但是我們隻要掌握其變形規律，分析其產生的原因（yīn），采用不同的方法進行預防模具的變形是能夠減少（shǎo）的，也是能夠控製的。一般來說，對精密複雜模具的（de）熱處理變形可采取一（yī）下方法預防。

（1）合理選（xuǎn）材。對精密複雜模應選擇材質好的微變形模具鋼（如空（kōng）淬（cuì）鋼），對碳化物偏析嚴重的模具鋼應進行合理鍛造並進行調質熱處理，對較大和（hé）無法鍛造模具鋼（gāng）可進行固（gù）溶雙細化熱處理。

（2）模具結構設計要（yào）合（hé）理（lǐ），厚薄不要（yào）太懸殊，形狀要對稱，對於變形較大模具要掌（zhǎng）握變形規律，預留加工餘量，對於（yú）大型、精密複雜模具可采用組合結構。

（3）精密複雜（zá）模具要進行預先熱處理（lǐ），消除機械加工（gōng）過程中（zhōng）產生的殘餘應力。

（4）合理選擇加熱溫度，控製加熱速度，對於精密複雜模具可采取緩慢加熱、預熱和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（yìng）度的前提（tí）下，盡量采用（yòng）預冷、分（fèn）級冷卻淬火或溫淬火工藝（yì）。

（6）對精密複雜模具，在條件許可的情況下，盡量采（cǎi）用真空加熱淬火和淬火（huǒ）後的深冷處理。

（7）對一些精密複雜的模具可采用預先熱處理、時效熱處理（lǐ）、調質（zhì）氮化熱處理來（lái）控製模具的精度。

最後，正確的熱處理工藝操作（如堵（dǔ）孔（kǒng）、綁孔（kǒng）、機械固定、適宜的加熱方法、正確選擇模具的冷卻方（fāng）向（xiàng）和在冷卻介質中的運動方向等）和合理的回火熱處理工藝也是減少精密複雜模具變形的有效措施。

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