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

模（mó）具在在淬火過程中，由於模具截麵各部分加熱和冷卻速（sù）度的不一致而引起的溫度差，使（shǐ）得模具截麵各部分體積脹縮不均勻，組織轉（zhuǎn）變的不均勻，從而引起“組織應力（lì）”和模具內外溫差所引起的熱應力。當其內應力超（chāo）過模（mó）具的屈服極限時,就會引起模具的變形或（huò）者碎裂！

一、模具（jù）材料（liào）的影響

1．模（mó）具（jù）材質的影響

某廠一批Cr12MoV鋼較複雜模具，模（mó）具都帶有￠60mm圓孔（kǒng），模具熱處理後，部分模具圓孔出現（xiàn）橢（tuǒ）圓，造成模具報廢。

一（yī）般來說（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析發現，模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（wéi）模具鋼中呈一定方向分布的不均勻碳化物的存在，碳化物（wù）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（péng）脹（zhàng），冷卻時又阻止模具內孔收（shōu）縮，使（shǐ）模具內孔發（fā）生不均勻（yún）的變形，使模具的圓孔出現橢圓。

（2）預防措（cuò）施①在製造精密複雜模具時，要盡量選擇碳化物偏析較小的模（mó）具鋼，不要圖便宜，選用小鋼廠生產的材質較差鋼材。②對存在（zài）碳化物嚴重偏（piān）析的模（mó）具鋼要進（jìn）行合理鍛造，來打（dǎ）碎碳化物晶（jīng）塊，降低碳化物不均勻分布的（de）等級，消除性能的（de）各向異性。③對鍛後的模具鋼（gāng）要進行調質熱處理，使之獲得碳（tàn）化物分布（bù）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（de）變形。④對於尺寸較大或（huò）無（wú）法鍛造的模具，可采用固溶雙細化（huà）處理，使碳化物細化（huà）、分布均勻，棱角圓整化，可達（dá）到減少模具熱處理變形的目的（de）。

2．模具的選材

製造精密複雜、要求變形較小的（de）模具，要盡量選用微變形鋼，如空淬（cuì）鋼等。

二、模具結構設計的影響

即使模具選（xuǎn）材和鋼的材質（zhì）都很好，但是（shì）如果模具結構（gòu）設計不合理（lǐ），如薄邊、尖角、溝槽、突變的台階、厚薄懸殊等，也容易造成模具熱處理後變形較大。

1、變形（xíng）的原因

由於模具（jù）各處厚薄不（bú）均或存在尖銳圓角，因此在淬火時引起模具各部位之間的（de）熱應（yīng）力和組（zǔ）織（zhī）應力的不同（tóng），導致各部位體積膨脹的不同（tóng），使（shǐ）模具淬火後產生變（biàn）形。

2、預防措施（shī）

設計模具時（shí），在滿足實際（jì）生產需要的情況（kuàng）下，應盡量減少模具厚薄懸殊（shū），結構不對稱，在模具的厚薄交界處（chù），盡可能采用平滑過渡等結構（gòu）設計。根據模具的（de）變形規律（lǜ），預留加工餘量，在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，為使淬火時冷卻均勻（yún），可采用給合結（jié）構。

三、熱（rè）處理（lǐ）加熱工藝的影（yǐng）響

1、加熱速度的（de）影響

模具熱處理後的變形一般都認為是冷卻造成的，這是不正確的。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生較大的影響，對一些模具（jù）加熱工藝的對比可明顯看出，加熱速度較快，往往產生較大的變形。

任何金屬加熱時都要膨脹，由於鋼在加熱時，同一個（gè）模具內，各部分的溫度不均（即加熱的不均（jun1）勻）就必然會造成模具內（nèi）各部分的膨脹的不一致性，從（cóng）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生熱應力，超過相變（biàn）溫度加熱不均勻，還會產生組織轉變的不等時性，既（jì）產生組織應力（lì）。因此（cǐ）加熱速度越快，模具（jù）表麵與心部的（de）溫度差別越大，應力也越大，模具熱處理後產（chǎn）生的變形也越大。

對複雜模具在（zài）相變點以下加熱時應緩慢加熱，一般來說，模具真空熱處（chù）理變形要比鹽（yán）浴爐加熱淬火小得（dé）多（duō）。采用預熱，對於低合金（jīn）鋼模（mó）具可采用一次（cì）預熱（550-620℃）；對於高合金剛模具（jù）應采用二次預熱（550-620℃和800-850℃）。

2、加（jiā）熱溫度的影響

一些廠家為了保證（zhèng）模具達到較高（gāo）硬度，認為需提高淬火加熱溫（wēn）度。但是生產實踐表明，這種做法是不恰當的（de），對於複雜模具，同樣是采用（yòng）正常的加（jiā）熱溫度下進行加熱淬（cuì）火，在允許的上限溫（wēn）度加熱後的熱處理變（biàn）形要比在（zài）允許的（de）下限溫（wēn）度加熱（rè）的熱處理變形大（dà）得（dé）多。

四、殘留奧氏體（tǐ）的影響

一些高合金模具鋼，如（rú）Cr12MoV鋼模具在淬火和低溫（wēn）回火後，模具的長、寬、高皆發生縮小現象，這是因為（wéi）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（jīn）鋼（gāng）（如Cr12MoV鋼)淬火後含有大量殘留奧氏體，鋼中各種組織有不同（tóng）的（de）比（bǐ）體積，奧氏體的比體積最小，這是（shì）高合金鋼模具淬火低溫（wēn）回火（huǒ）後（hòu）體積發生縮小的主要原因。鋼的各種組（zǔ）織的比體積按下列順序遞減：馬氏（shì）體-回火索氏體-珠光體-奧氏（shì）體

2、預（yù）防措施

（1）適當降低淬火溫（wēn）度。正如前麵（miàn）敘述過的淬火加熱溫度越高，殘留奧氏體量越大，因此選擇（zé）適當的淬火加熱溫度是減少（shǎo）模具縮小的重要（yào）措（cuò）施。一（yī）般在保證模具技術要求的情況下，要考慮模具的綜合性能，適當降（jiàng）低模具的淬火加熱溫度。

（2）一些數（shù）據表明（míng），Cr12MoV鋼模具淬火後，500℃回（huí）火較200℃回火的殘（cán）留奧（ào）氏體量少了一（yī）半，所以在保證模具技術要求的前提下，應適（shì）當提高回火（huǒ）溫度（dù）。生產實踐表明：Cr12MoV鋼模具500℃回火模具變形量最小，而硬度降低不多（2~3HRC）。

（3）模具淬火後（hòu）采取冷處理是（shì）減少殘留奧氏體量的最佳（jiā）工藝，也（yě）是減少模具（jù）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（cǎi）用深冷處（chù）理。

結論（lùn）：

精密複雜模具的變形原因往往（wǎng）是複雜的，但是我們隻要掌握其變形規律（lǜ），分析其產生（shēng）的原因，采用不同的方法進行預防模具的變形是能夠減少的，也是能夠控製的（de）。一（yī）般來說，對精密複雜模具的熱（rè）處理變（biàn）形可采取一下方法預防。

（1）合理選材。對（duì）精密複雜模應選擇（zé）材質好的微變形模（mó）具鋼（如空淬鋼），對碳化物偏析嚴重的模具鋼應進行（háng）合理鍛造並進行調質熱處理，對較大和無法鍛造模（mó）具鋼可進行固溶雙細（xì）化熱處理。

（2）模具結構設計要合理，厚薄不要太懸殊，形狀要對（duì）稱，對於變形較大模（mó）具要掌握變形規律，預（yù）留加工餘（yú）量，對於大（dà）型、精密複雜模具可采用組（zǔ）合結構。

（3）精密複雜模（mó）具要進行預先熱處理，消除機械加工過程（chéng）中產生的殘餘應力。

（4）合理選擇加熱溫度，控製加熱速度，對（duì）於（yú）精（jīng）密複雜（zá）模具（jù）可（kě）采取緩慢加熱、預熱和其他（tā）均衡加熱的方法來減（jiǎn）少模具熱處（chù）理變形。

（5）在保證模具硬度的前提下，盡量采用預冷、分級冷卻淬火（huǒ）或溫淬火工藝。

（6）對精密複（fù）雜（zá）模具，在條件許可的（de）情況下，盡量采（cǎi）用（yòng）真空加熱淬火（huǒ）和淬火後的深冷（lěng）處理。

（7）對一些精密複（fù）雜的模具可采用預先熱處理、時效（xiào）熱處（chù）理、調質氮化熱處理來控製模（mó）具的（de）精度。

最後，正確的熱處理工藝操作（zuò）（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方向和（hé）在冷卻介質中的運動方向等（děng））和合理的回火熱處理工藝也是減（jiǎn）少精密複雜（zá）模具變形的（de）有效措施。

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