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

模具（jù）在在淬火過程中，由於模具截麵各部分加熱和冷卻速度的不一（yī）致而（ér）引起（qǐ）的溫度差，使得模具（jù）截麵各部分體積脹縮不均勻，組織轉變的不均勻，從而引（yǐn）起“組織應力”和模具內外溫（wēn）差所引起的熱應力。當其內應力超過模具的屈服極限時,就（jiù）會（huì）引起模具的變形或者碎裂！

一、模具材料的影響

1．模具材質的影響

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

一（yī）般（bān）來說（shuō）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分（fèn）析發現，模具（jù）鋼中含有大量共晶碳化（huà）物，且呈帶狀和塊狀分布。

（1）模具橢圓（yuán）（變形）產生的原因這是因（yīn）為模（mó）具鋼中呈一定方向分布的不均勻碳（tàn）化物的存在，碳化物的膨脹係數（shù）比鋼的（de）基體組織小３０％左右，加（jiā）熱時它阻（zǔ）止模具內孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔（kǒng）收縮，使模具內（nèi）孔發生不均勻的（de）變形，使模具的圓孔（kǒng）出現橢圓。

（2）預防措施（shī）①在（zài）製造（zào）精密複雜模具時（shí），要盡量選（xuǎn）擇（zé）碳化（huà）物偏（piān）析較小的模具鋼（gāng），不要圖便宜，選用小鋼廠生產的材質較差（chà）鋼材。②對存在碳化物嚴（yán）重偏析的模具鋼要（yào）進行合理鍛造，來打碎碳化物（wù）晶塊，降低碳化（huà）物不均勻（yún）分布（bù）的等級（jí），消除性能的各向異性。③對鍛後的模具鋼要進（jìn）行調質熱處理，使之獲（huò）得碳（tàn）化物分布均勻、細小和彌散的（de）索氏體（tǐ）組織、從（cóng）而減少精（jīng）密複雜模具（jù）熱處理後的變形。④對於尺寸較大或無法鍛造的模具，可采用固溶雙細化處理，使碳化物細化、分布均勻，棱角圓整化，可達到減少模具熱處理變形的目的。

2．模具的（de）選材

製造精密複雜、要求變形較小的模具，要（yào）盡量選用微變形鋼，如空淬鋼等。

二、模具結構設計的影響

即使模具選材和鋼的材質都很好，但是如（rú）果模具結構設計不合（hé）理，如薄邊、尖角、溝槽、突變的台階、厚薄（báo）懸殊等，也容易（yì）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（huǒ）時引起模具各部位之間（jiān）的熱應力（lì）和組織應力的不（bú）同，導（dǎo）致各部（bù）位體積膨脹的不同，使模具淬火後產生變形。

2、預防措施

設計模（mó）具時，在（zài）滿足實際生（shēng）產需要的（de）情況下，應盡量減少模具厚薄懸殊，結構不對稱，在模具的厚薄交界處，盡可能采用平滑過渡等結構設計。根據（jù）模具的變形規律（lǜ），預留加工餘量，在淬火（huǒ）後不致於因為模具變形而使模具報廢（fèi）。對（duì）形狀（zhuàng）特別複雜（zá）的模具，為使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構。

三、熱處理加熱（rè）工藝的影響

1、加熱（rè）速度的影響

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

任何金屬加熱時都要膨脹，由於鋼在加（jiā）熱時，同一個模具內，各（gè）部分的溫度不均（即加熱的不均勻）就必然會造成模（mó）具內各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（wēn）度，不均勻的加熱主要產生熱應力，超過相變溫度加熱不均勻，還會產生組織（zhī）轉變（biàn）的（de）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）的溫度差別越大，應力也越大，模具熱處理後產生的變形也越大（dà）。

對複雜模具（jù）在相變（biàn）點以下加熱時應緩慢加熱，一（yī）般來說，模（mó）具真空（kōng）熱（rè）處理變（biàn）形（xíng）要（yào）比鹽浴爐加熱淬火小得多。采用預熱，對於低合金鋼（gāng）模具可采用一次預（yù）熱（550-620℃）；對於高合金剛模具（jù）應采用二次預（yù）熱（550-620℃和800-850℃）。

2、加熱溫（wēn）度的影響

一些廠家為了保證模具（jù）達到較（jiào）高硬度，認為需提高（gāo）淬火（huǒ）加熱溫度。但（dàn）是生產實踐表明，這種做法是不恰當的，對於複雜模（mó）具，同樣是采用正常的加熱溫（wēn）度下進行加（jiā）熱淬火，在允許的上限溫度加熱後的熱處（chù）理變形要比在（zài）允許的（de）下限溫度加熱的（de）熱處理變形大得多。

四、殘留奧氏體的影響（xiǎng）

一（yī）些高合金模具鋼，如Cr12MoV鋼模具在淬火（huǒ）和低溫回火後，模具的長、寬、高皆發生（shēng）縮小現象，這是因為模具淬火後殘留奧氏體量過（guò）多而（ér）引起的（de）。

1、變形原因

因（yīn）合金鋼（如Cr12MoV鋼)淬火後含（hán）有大量殘留奧氏體，鋼中各種組織有不同的比體積，奧氏體的比體積最（zuì）小，這是高合金鋼模具淬火低溫回火後體積發生縮小的（de）主要原因（yīn）。鋼的各種組織的比體積按（àn）下列順序遞減：馬（mǎ）氏體-回火索氏體-珠光體（tǐ）-奧（ào）氏（shì）體（tǐ）

2、預（yù）防措施

（1）適當降低淬火溫度。正如前麵敘述過的淬火（huǒ）加熱溫度越高，殘留奧氏體量越大，因（yīn）此選擇適當的淬火加熱溫度是減（jiǎn）少模（mó）具縮小的重要（yào）措施。一般在保證模具技術要求的（de）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（wēn）度。

（2）一些數據表（biǎo）明，Cr12MoV鋼模具淬火（huǒ）後，500℃回火（huǒ）較200℃回火的殘留奧氏體量（liàng）少了一（yī）半，所以在保證模具技術要（yào）求的前提（tí）下（xià），應適當提（tí）高回火溫（wēn）度。生產實踐表明：Cr12MoV鋼模（mó）具500℃回火模具變形量最（zuì）小，而硬（yìng）度降低不多（2~3HRC）。

（3）模具淬火後（hòu）采取（qǔ）冷處理是減少殘留奧氏體量的最佳工藝，也是減少模具（jù）變形、穩定使用時發生（shēng）尺寸變化的最佳措施，因此（cǐ）精密複雜模具一般應采用深冷處理。

結論（lùn）：

精密複雜模具的變形原（yuán）因（yīn）往（wǎng）往（wǎng）是複雜的，但是我們隻要掌握其變形規（guī）律（lǜ），分（fèn）析其（qí）產生（shēng）的原因，采用不同的方法進行預防模具的變形是能夠（gòu）減少的，也（yě）是能夠控製的。一般來說，對精密複雜模具的熱處理變形可采取一下方法預防。

（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（piān）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（dà）和無法鍛造模具鋼可進行固溶雙細化熱處理。

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

（3）精（jīng）密複雜模具要進行預先熱處理，消除機械加工過程中產（chǎn）生的殘餘應（yīng）力（lì）。

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

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

（6）對精密複（fù）雜（zá）模具，在條件許可的情況下，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（mó）具可采用預先熱處理、時效熱處理、調質氮（dàn）化熱處理來控製模具的精度。

最後，正確的熱處理（lǐ）工藝操（cāo）作（如堵孔、綁孔、機械固定、適宜的加熱方法、正確選擇模具的冷卻（què）方（fāng）向（xiàng）和在冷卻介質中的運動方向等）和合理的回火（huǒ）熱處理工藝也是減少精（jīng）密複雜模具變（biàn）形的有效措施。

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