熱處理變形是模具（jù）處理過程的主要缺陷，精（jīng）密（mì）複（fù）雜模具常因熱處理變（biàn）形而（ér）報廢，控製精密複雜模具的變形（xíng）一直（zhí）成為熱處理生產中的關（guān）鍵問題。

模（mó）具在在淬火過程中，由於模（mó）具截麵（miàn）各部（bù）分加熱和冷卻速（sù）度的不一致而引（yǐn）起的溫度差，使得模具截麵各部分體積脹縮不均勻（yún），組（zǔ）織轉變的不均勻，從而引起“組織應力”和模具內外溫差所引起的熱應力。當其內應（yīng）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鋼較複雜模具，模具都帶有（yǒu）￠60mm圓孔（kǒng），模具熱處理後，部分模具圓孔（kǒng）出現橢圓，造成模具報廢。

一般（bān）來（lái）說Cr12MoV鋼（gāng）是微變形鋼，不應該出現（xiàn）較大變形。對變形嚴重的模具進行金相（xiàng）分析發現，模具鋼中含有大量共晶碳化物，且呈帶狀和塊（kuài）狀（zhuàng）分布（bù）。

（1）模具橢圓（變形）產生的原因這是因為模具鋼（gāng）中呈一定方向（xiàng）分布的不均勻碳化物的存在，碳化物的膨脹係（xì）數比鋼的基體組（zǔ）織小３０％左右，加熱（rè）時它（tā）阻止模具內孔膨脹，冷卻時又阻止模（mó）具內孔收縮（suō），使模（mó）具內（nèi）孔發生不均勻（yún）的變形，使模（mó）具的圓孔出現橢圓。

（2）預（yù）防措施①在製造精密（mì）複雜模具時，要盡量選擇碳（tàn）化物偏（piān）析較小的模具鋼，不要圖（tú）便宜，選用小鋼廠生產的材（cái）質較差鋼材。②對存在碳化物嚴重偏析的模具（jù）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級，消除性能的（de）各向異性。③對鍛後的模具鋼要進行調質（zhì）熱處理，使之獲得碳化物分布均（jun1）勻（yún）、細小和彌散的索氏體組織、從而減少精密（mì）複雜模具（jù）熱處理後的（de）變形。④對於尺寸較大（dà）或無法鍛造的模具，可（kě）采用固溶雙（shuāng）細化處理，使碳化物細化（huà）、分布均勻，棱角圓整化，可達到減少模具（jù）熱處理變形的目的。

2．模具的選材

製造精密複（fù）雜、要求變形較小的模具，要盡量選用微變形鋼，如空淬鋼（gāng）等。

二、模具結構設計的影響

即使模具選材和鋼的材質都（dōu）很好，但是如果模具（jù）結構設計不合理，如薄（báo）邊、尖角、溝槽、突（tū）變的台階、厚（hòu）薄懸殊等，也容易（yì）造成模具（jù）熱處理後變形較大。

1、變形的（de）原因（yīn）

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

2、預防措施

設計模具時，在滿足實際（jì）生（shēng）產需要的情況下（xià），應盡量減少模具（jù）厚薄懸殊，結構（gòu）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。根據模具的變形規律，預（yù）留加工餘量，在淬火後不致於因（yīn）為模具變形而使（shǐ）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（yòng）給合（hé）結構。

三、熱處理加熱工藝的影響

1、加熱速度（dù）的影響

模具熱處理後的變（biàn）形一般都（dōu）認為是冷卻造成的，這是不正確的（de）。模具特別（bié）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（yǐng）響，對一些模（mó）具（jù）加熱工藝的對比可明顯看出，加（jiā）熱速度較快，往往產（chǎn）生較大的變形。

任何金屬加熱時都要膨脹，由於鋼（gāng）在加熱時，同一個模具內，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部（bù）分的膨脹的不一致性，從而形成（chéng）因加熱（rè）不均的內應力（lì）。在鋼的相變點以下溫（wēn）度，不均勻的加（jiā）熱主要產生熱應力，超過（guò）相變溫度加熱不均勻（yún），還會產生組（zǔ）織轉變（biàn）的不等時性，既產生組織（zhī）應力。因（yīn）此加熱速度越快，模具表麵與心部的溫（wēn）度差別越大，應力也（yě）越大，模具熱處理（lǐ）後產（chǎn）生的變形也越大。

對複雜模具在相變點（diǎn）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（xiǎo）得多。采用預熱，對於低（dī）合金鋼模具可采用一次（cì）預熱（550-620℃）；對於（yú）高合金剛（gāng）模具應采（cǎi）用二次預熱（550-620℃和800-850℃）。

2、加熱溫（wēn）度的影響

一（yī）些廠家為了保證模具（jù）達到較高硬度，認為需提（tí）高淬火加熱溫度。但是（shì）生產實踐表（biǎo）明，這種做法是不恰當的，對於複雜模具，同樣是采用正（zhèng）常的加熱溫度下進行加熱淬火（huǒ），在允許的上限溫度加熱後的（de）熱處（chù）理（lǐ）變形要（yào）比在允許的下限溫度加熱的熱處理變形大得多。

四、殘留奧（ào）氏體的影響

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

1、變形原因

因合（hé）金鋼（如Cr12MoV鋼)淬火後含有大（dà）量殘留奧（ào）氏體，鋼中各種組織（zhī）有不（bú）同的比體積，奧氏體的比體積最小，這是高合金鋼（gāng）模（mó）具淬火（huǒ）低溫（wēn）回火後（hòu）體積發生縮小的主要原因（yīn）。鋼（gāng）的各種組織（zhī）的比體積按下列（liè）順序遞減：馬氏體-回火索氏體-珠光（guāng）體-奧氏體

2、預防措施

（1）適當降低淬（cuì）火溫度。正如前麵敘述過的淬火加熱溫度越高，殘（cán）留奧氏體量越大（dà），因（yīn）此選擇適（shì）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（huǒ）加熱溫度。

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

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

結論：

精密複雜模具（jù）的變形（xíng）原因往往是複雜的（de），但是我（wǒ）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（fǎ）進行預防（fáng）模具的變形是能（néng）夠減少的，也是能夠控製的。一般來說，對精密複雜模具的熱處理變形可采取一下方法（fǎ）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），對碳化物偏析嚴重的模具鋼應進（jìn）行合理鍛造並進行調質（zhì）熱處理，對較大和無法鍛造模具鋼可進行固溶雙細化熱（rè）處（chù）理。

（2）模（mó）具結構設計要合理，厚薄不（bú）要太懸殊，形狀要對稱，對於變形較大模具要掌握變形規律，預留加工餘量，對（duì）於大型、精密（mì）複雜（zá）模具可采用組合結構。

（3）精密複（fù）雜模具要進（jìn）行預先熱處理，消除機械（xiè）加工（gōng）過程中產（chǎn）生的殘餘應力。

（4）合（hé）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（rè）的方法來減少模具熱處理（lǐ）變形。

（5）在（zài）保證（zhèng）模具硬度的前提下，盡量（liàng）采用預（yù）冷、分級冷卻淬火或溫淬火工藝。

（6）對精密複（fù）雜模具，在條件許可的情況下，盡量采用真空加熱淬火和淬火後的（de）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、調質氮化熱處理來控製模具的（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（xuǎn）擇模具的冷卻方向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（jīng）密複雜模具變形的有（yǒu）效措施。

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