熱（rè）處理變形是模（mó）具處（chù）理過程的主要缺陷，精密複雜模具常因熱（rè）處理變形而報廢，控（kòng）製精（jīng）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（guò）程中，由（yóu）於模具截麵各部分加熱和冷卻速度的不一致而引起的溫度差，使得模具截麵各部分體積（jī）脹縮不（bú）均勻，組織轉變的不均勻，從而引起“組（zǔ）織應（yīng）力”和模具內外溫差所引起（qǐ）的熱應力。當其內應力超過模具的屈服極限時,就會引起模具的變形或者碎裂！

一、模具材料的影（yǐng）響

1．模具材質的影響

某廠一批（pī）Cr12MoV鋼較（jiào）複雜（zá）模具，模具都（dōu）帶有￠60mm圓孔，模具熱處理後，部（bù）分模具圓孔出現橢圓，造成模具報廢。

一般來說Cr12MoV鋼是微變形鋼，不應該出現（xiàn）較大變形。對變形嚴（yán）重的模具進行金相分析發現，模具鋼中含（hán）有大量共晶碳（tàn）化物，且呈帶狀和塊狀分（fèn）布。

（1）模具（jù）橢圓（變形）產生的原因這是因為模具鋼中呈一定方向（xiàng）分（fèn）布的不均勻碳化物的存在，碳化物的膨（péng）脹（zhàng）係數比鋼的基體（tǐ）組織小３０％左（zuǒ）右，加熱時它阻止模具內孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮，使模具內孔發生不均勻的變形，使模具的（de）圓（yuán）孔出現橢圓。

（2）預防（fáng）措施①在（zài）製造精密複雜（zá）模具時，要盡量選擇（zé）碳化物偏析較小的模（mó）具鋼（gāng），不（bú）要圖便宜，選（xuǎn）用（yòng）小鋼廠生產的材質較差鋼（gāng）材。②對存在碳化物嚴重偏析（xī）的模具（jù）鋼要進行合（hé）理鍛（duàn）造，來打碎碳化物晶塊（kuài），降低碳（tàn）化物不均勻分布的等級，消除性能的各向異性。③對鍛後的模具鋼要進行調質熱處理，使之（zhī）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（jīng）密複（fù）雜模具熱處理後的變形。④對於尺寸較大或無法鍛造的模具，可采用固溶雙（shuāng）細化處（chù）理（lǐ），使碳化物細（xì）化、分布均勻（yún），棱角（jiǎo）圓整化，可達到減少模具熱處理變形的（de）目的。

2．模具的（de）選材（cái）

製造（zào）精密複雜、要求變形較小的模具，要盡量選用微變（biàn）形（xíng）鋼（gāng），如空淬鋼等。

二、模具結（jié）構設計的影響

即使模具選材和鋼的材（cái）質都很好，但是如果模具結構設計不合理，如薄邊、尖角、溝槽、突變的台階、厚薄懸殊等，也（yě）容（róng）易造成模具熱處理（lǐ）後變形（xíng）較（jiào）大。

1、變形的原（yuán）因

由於模具各（gè）處厚薄不均（jun1）或存在尖銳圓角（jiǎo），因此在淬火時引起模具各部位之間的熱應力和組織（zhī）應力的不同，導致各部位體積膨脹的不同，使模具淬火後產生變形。

2、預防措（cuò）施

設計模具時，在滿足實（shí）際生產需要的情況下，應盡量減少模具（jù）厚薄懸殊，結構不對稱，在模（mó）具的厚薄交界（jiè）處，盡可能采用平滑過渡等結構（gòu）設計。根據模具的變形規律，預留加工餘量，在淬火後（hòu）不致於因為模具變形（xíng）而使模具報廢。對形狀特別複雜的模具，為使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構。

三、熱（rè）處理加熱工藝的影響

1、加（jiā）熱速度的影響

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

任何（hé）金屬加熱時都要膨脹，由於鋼在加熱時（shí），同一個模具內，各部分的溫度不均（jun1）（即加熱的不均勻（yún））就必然會造成模具內（nèi）各部分的膨脹的不一致性，從而形成因加熱不（bú）均的內應力（lì）。在鋼（gāng）的相變點以下（xià）溫（wēn）度，不均勻（yún）的加熱主要產（chǎn）生熱（rè）應力，超過相變溫度加熱不均勻，還會產生（shēng）組織轉變的不等時性，既產生組織應力。因此加熱速度越快，模具表麵與心部（bù）的溫度差（chà）別越大，應力也越大，模具熱處理後產生的變形也（yě）越大。

對複雜模具在相（xiàng）變點以下加熱時應緩慢加熱，一般來（lái）說，模具真空熱處（chù）理變形要比（bǐ）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℃）；對於高合金剛（gāng）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（mó）具達到較高硬度，認為需（xū）提高淬（cuì）火加熱溫度。但是生產實（shí）踐表明，這種做法是不恰當的，對於複雜模具，同樣是采用正常的（de）加熱溫度下進行加熱淬火，在允許的上限溫（wēn）度加熱後的熱處理變形要比在允許的下限溫度加熱（rè）的（de）熱處理變形大得多。

四、殘（cán）留奧氏體的影響

一些（xiē）高合金模具鋼，如Cr12MoV鋼模具在淬火和低溫回火後，模具的長、寬（kuān）、高（gāo）皆發（fā）生縮小現象（xiàng），這是因為模具淬火後殘留奧氏體量過多而引起的。

1、變形原（yuán）因（yīn）

因合金（jīn）鋼（如Cr12MoV鋼)淬火後含（hán）有大量殘（cán）留奧氏體，鋼中各種組織有（yǒu）不同的比體積，奧氏體的比體積最小，這是高合金鋼模具淬火低溫（wēn）回火後體積發生縮小的主（zhǔ）要原因。鋼的各種組織的比體積按下列順（shùn）序遞減：馬氏體-回火索氏體-珠光體-奧氏體（tǐ）

2、預防措施

（1）適當降低淬（cuì）火溫度。正如前麵敘（xù）述過的淬火加熱（rè）溫度越高，殘留奧氏體量越大，因此選擇適當的（de）淬火加熱（rè）溫（wēn）度是減少模具縮（suō）小的重要措施。一般在保證模（mó）具技術（shù）要（yào）求的情況下，要考慮模具的綜合性能（néng），適當降低模具（jù）的淬火加熱溫度。

（2）一些數據表明，Cr12MoV鋼模具（jù）淬火後（hòu），500℃回火較200℃回火的殘留（liú）奧氏體量（liàng）少了一半，所（suǒ）以在保證模具技（jì）術要求（qiú）的前提下（xià），應適當提高回火溫（wēn）度。生產實（shí）踐（jiàn）表明：Cr12MoV鋼模具500℃回火模具變形量最小，而（ér）硬度降低不多（duō）（2~3HRC）。

（3）模具淬火後采取冷處理是減少殘留奧（ào）氏體量的最佳工藝，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（yīn）此精密複雜模具一般應采用深冷處理。

結論：

精密複雜（zá）模具的變形原因往往是複雜的，但是我們隻要掌握其變形規律，分析其產生的原因，采用不同的方法進行預防模具的變形是能夠減少的，也是能夠控製（zhì）的。一般來說，對（duì）精（jīng）密複雜模具的熱處（chù）理變形可采（cǎi）取一下方法預防。

（1）合理選材。對（duì）精（jīng）密複雜模應選擇材質好（hǎo）的微變形模具（jù）鋼（gāng）（如空淬鋼），對碳化（huà）物偏析嚴重的模具鋼（gāng）應進行合理鍛造並進行調質熱處理，對較大（dà）和無法鍛造模具鋼可進行固溶（róng）雙細（xì）化熱處理。

（2）模具結構設（shè）計要合理（lǐ），厚薄不要太懸殊，形狀要對稱，對於變形較大模具（jù）要掌握變形規律，預留加工餘量，對於大型、精密複雜模具可采用組合結構（gòu）。

（3）精密複雜模具要進行（háng）預（yù）先熱處理，消（xiāo）除機（jī）械加工過程中產生的殘餘應力。

（4）合理選擇加熱溫（wēn）度，控製加熱速度，對於（yú）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）在保證模具硬度（dù）的前提（tí）下，盡量采用（yòng）預冷、分級冷卻淬火或溫淬火工藝。

（6）對精密複雜模具，在條件許可的情（qíng）況（kuàng）下，盡量采用真空加熱淬火和淬火後的深（shēn）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、調質氮化熱（rè）處理來控製模具的精度。

最後（hòu），正確的熱處理工藝操作（如堵孔、綁孔、機（jī）械固定、適宜的加熱方法、正確選擇模具的冷卻方向（xiàng）和在冷卻介（jiè）質中的運動方向（xiàng）等）和合理（lǐ）的回火熱處理工（gōng）藝（yì）也是減少精密複雜模具變形的有效措施。

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