熱處理變形是模具（jù）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，控製精密複雜模具的變（biàn）形（xíng）一直成為熱處理生產中的關鍵問題。

模具在在淬火過程中，由於模具截麵各部分加熱（rè）和冷卻速度的不一致而引（yǐn）起的溫度（dù）差，使得模具截麵（miàn）各部分（fèn）體積脹縮不均勻，組織轉（zhuǎn）變（biàn）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（rè）應力。當其內應力超過模具的屈服極限時,就會引起（qǐ）模具（jù）的變形或者碎裂！

一、模具（jù）材料的影響

1．模具材質的影（yǐng）響

某廠一批Cr12MoV鋼較（jiào）複雜模具，模具都帶有￠60mm圓孔，模具熱處理後，部分模具圓孔出現（xiàn）橢圓（yuán），造成模具報（bào）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分析發現，模具鋼（gāng）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（變形）產生的原因（yīn）這是因為模具鋼中（zhōng）呈一（yī）定方向分布的不均勻碳化物的存在，碳（tàn）化物的膨脹係數比鋼的基（jī）體組織小３０％左右，加熱時它（tā）阻止模具內孔膨脹（zhàng），冷卻時（shí）又阻止模具內孔收縮，使模具內（nèi）孔發生不均勻的變形，使模具的圓孔（kǒng）出現橢圓。

（2）預防措（cuò）施①在製造精密複雜模具時，要盡（jìn）量選擇碳化物偏析較小的（de）模具鋼，不要圖便宜，選用小鋼廠生產的材質（zhì）較差鋼（gāng）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（tàn）化物晶塊，降低碳化物不均勻分布的等級，消除性能的各向異性。③對鍛後（hòu）的模具鋼要進行調質熱處理，使之獲（huò）得碳（tàn）化物分布均勻、細小和彌散的索氏體組（zǔ）織、從而減少精密複雜模具熱處理（lǐ）後的變形。④對於（yú）尺寸較大（dà）或無法鍛（duàn）造的（de）模具，可采用固溶雙細化處理，使碳化物細化、分（fèn）布均勻，棱角圓整化，可達到減少模（mó）具熱處理變形的目的。

2．模具的選（xuǎn）材（cái）

製造精（jīng）密複雜、要求變形較小的模（mó）具，要盡量選用微變形（xíng）鋼，如空淬鋼等。

二、模具結構（gòu）設計（jì）的影響

即使模具（jù）選材（cái）和鋼的材質都很好，但是如果模具結構設計不合理，如（rú）薄邊、尖角、溝槽、突變（biàn）的台階、厚薄懸殊等，也容易造成模具熱處理後（hòu）變形較大。

1、變形的原因

由於模具各處（chù）厚薄不均或（huò）存在尖銳圓角，因此在淬火時（shí）引起模具各部位之間的熱應力和組織應力的不同，導致各部（bù）位體積膨脹（zhàng）的不同（tóng），使模具淬火（huǒ）後產生變形。

2、預防措施

設計模具時，在（zài）滿足實（shí）際（jì）生產需要的情況下，應盡量減少模具厚薄懸殊，結構不對稱，在模具的厚薄（báo）交界處，盡可（kě）能采（cǎi）用平滑過渡等結構設計。根據模具（jù）的（de）變形規律，預留加工餘量，在淬火後不致於因為模具變（biàn）形而使模具報（bào）廢。對形狀特（tè）別複雜的模（mó）具，為使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構。

三、熱處理加熱工藝的影響

1、加熱速度的（de）影響

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

任（rèn）何金屬加熱時都要膨脹，由於鋼在加熱時，同一個模具內，各部分（fèn）的溫度不（bú）均（即加熱的不均（jun1）勻）就必然會造成模具內各（gè）部分的膨脹的不一致性，從而（ér）形成因加熱不均的內應力。在鋼的相變點以（yǐ）下溫度，不均勻（yún）的加熱主要產生熱應力，超過相（xiàng）變（biàn）溫度加熱不均勻（yún），還會產生組織轉變的不等（děng）時性，既產生組（zǔ）織應力。因此加熱速度越快，模具表麵與心部的溫度差別越大，應力也越（yuè）大，模（mó）具熱處理後產生的變形也越大。

對複雜模具在相變點以下加熱時應緩慢加熱，一般來說，模具真空熱處理變（biàn）形要比鹽浴爐加熱淬火小得多。采用預熱，對於低合（hé）金鋼模具（jù）可采用一次預熱（550-620℃）；對於高合金剛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具達到（dào）較（jiào）高（gāo）硬度，認為需（xū）提高淬火加熱溫度。但是生產實踐表明，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（jiā）熱淬火，在允許的上限（xiàn）溫度（dù）加熱後的（de）熱處理（lǐ）變形要比（bǐ）在允許的下限溫度加熱的熱處理變（biàn）形大得多。

四、殘留奧氏體的影（yǐng）響（xiǎng）

一些高（gāo）合金模具（jù）鋼，如Cr12MoV鋼模具（jù）在淬火和低溫回火後，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（shì）體量過多而引起的。

1、變形原（yuán）因

因合金鋼（如Cr12MoV鋼)淬火後含有大量殘留奧氏體，鋼中各種組織有不（bú）同的比體（tǐ）積，奧氏體的（de）比體積最小，這是高（gāo）合金鋼（gāng）模具淬火（huǒ）低（dī）溫回火後體積發生縮小的（de）主要原（yuán）因。鋼的各種組織的（de）比體積按下列順（shùn）序遞減：馬氏體-回火索氏體-珠（zhū）光體-奧氏體

2、預防措施

（1）適當降低淬火溫度。正如前（qián）麵敘述過的淬火加熱溫度越高，殘（cán）留奧氏體量越大（dà），因此選擇適當的淬火加熱溫度是減少模具縮小的重要措施。一般在保（bǎo）證模（mó）具技術要求的情況下，要考慮模具的綜合（hé）性能，適當降（jiàng）低模（mó）具的淬火加熱溫度。

（2）一些數據表明，Cr12MoV鋼模具淬火後（hòu），500℃回火較200℃回火的殘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。生產實（shí）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（cuì）火後采取冷處理是減少殘留奧氏體量的最（zuì）佳工藝，也是減少模具（jù）變形、穩定使用（yòng）時發生尺寸變化的最佳措施（shī），因此精密複雜模具一般應采用深（shēn）冷處理。

結論：

精密複雜模具的變形原因（yīn）往往是複雜的，但是我（wǒ）們隻要掌（zhǎng）握其變形規律，分析其產生的原因，采（cǎi）用不同的方法進行（háng）預防模具的變形是能夠減少的，也是能夠控製的。一般來說，對精密複（fù）雜模（mó）具（jù）的熱處（chù）理變形可采取一下方法預防（fáng）。

（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（kōng）淬鋼），對碳化物偏析嚴重的（de）模具鋼應進（jìn）行合理鍛造並進行調質熱（rè）處理，對較大和無法鍛造模具鋼可（kě）進行固溶雙細化熱處理（lǐ）。

（2）模具結構設（shè）計要（yào）合理，厚薄不要（yào）太懸殊，形狀要（yào）對稱，對於（yú）變（biàn）形較大模具要掌握變形規律，預留加工餘量，對（duì）於大型、精（jīng）密複雜模具可采用組合（hé）結構。

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

（4）合理選擇加熱溫度，控製加熱速度（dù），對（duì）於精密複雜模具可采取緩（huǎn）慢（màn）加熱、預熱和其他均衡加熱的方法來減少模具熱處理變形（xíng）。

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

（6）對精密複雜模具，在條（tiáo）件許可的情況下，盡（jìn）量采用真空加熱淬火和（hé）淬（cuì）火後的（de）深冷處理。

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

最（zuì）後，正確的熱處理工藝操作（如堵孔、綁（bǎng）孔、機械固定、適宜的加熱方法、正確選擇模具的（de）冷卻方向和（hé）在冷卻介質中的運動（dòng）方向等）和合理的回火熱處理工藝也是減少精（jīng）密複雜模（mó）具變（biàn）形的有效措施。

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