熱處理變形是模具處理過程的主要缺陷，精密複雜模具常因熱處理變形而報廢，控製精密複雜模具（jù）的變（biàn）形一直成為（wéi）熱處理生產（chǎn）中（zhōng）的（de）關（guān）鍵問題。

模具在在淬火過程中，由於模（mó）具截麵各（gè）部（bù）分加熱和冷（lěng）卻速度的不一致而引（yǐn）起的溫（wēn）度差（chà），使得模具截麵各部分體積脹縮不均勻，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（suǒ）引起的熱應力。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（liè）！

一、模具材料的影響

1．模具材質的影響

某廠一批Cr12MoV鋼較複（fù）雜模具，模具都（dōu）帶有￠60mm圓孔，模具熱處理後，部分模具圓孔出現橢圓，造成模具（jù）報廢。

一般來（lái）說Cr12MoV鋼（gāng）是微變形鋼，不應該出現較大變形（xíng）。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（tàn）化物（wù），且呈帶狀和塊狀分布。

（1）模具橢圓（變形）產（chǎn）生的原（yuán）因（yīn）這是因為模具鋼中呈一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（gāng）的基體組織小３０％左右，加熱（rè）時它阻止模具內（nèi）孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔收（shōu）縮，使模具內孔發生不均勻的變（biàn）形（xíng），使模具的圓孔出現（xiàn）橢圓。

（2）預防措施①在製造精密複雜模具（jù）時，要盡量選擇碳化（huà）物偏析較小的模具鋼，不要（yào）圖（tú）便宜，選用小鋼廠生產的（de）材質較差鋼材。②對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼要進行（háng）合理鍛造，來打碎碳化物晶（jīng）塊，降（jiàng）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（jun1）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變形。④對（duì）於（yú）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（xì）化、分布均勻，棱（léng）角圓整（zhěng）化，可達到減少模具熱處理變形的目的。

2．模具的選材

製造（zào）精密複雜、要求（qiú）變形較小的模具，要盡量選用微變形鋼，如空淬鋼等（děng）。

二、模具結構設計的影響

即使模具（jù）選材和鋼的材質都很好，但是如果模具結構設計不合理，如薄邊、尖角、溝槽、突變的（de）台階、厚薄懸殊等，也容易造成模具熱（rè）處理後變形較大。

1、變（biàn）形的原因

由於模具（jù）各處厚（hòu）薄不均或存（cún）在尖銳圓角，因此在淬火（huǒ）時引起模具各部位之間的熱應力和組織（zhī）應力（lì）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（xíng）。

2、預防（fáng）措施

設計模具時，在滿足實際（jì）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（zài）模（mó）具的厚薄交界處，盡（jìn）可能采用平滑過渡等結構（gòu）設（shè）計。根據模具的變形規律，預（yù）留加工餘量，在淬火後不致於因為模具（jù）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，可采用給合結構。

三、熱（rè）處（chù）理加熱工藝的影響

1、加熱速度的影響（xiǎng）

模具熱處理後的變形一般都認為是冷卻造成的，這是不正（zhèng）確的。模具特別是複雜模具，加工工藝的（de）正確與否對模具的變形往往產生較大的影響，對一些模（mó）具（jù）加熱工（gōng）藝的對比可明顯看出，加熱（rè）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（yú）鋼在加熱時，同一個模具內，各（gè）部分的溫度不均（jun1）（即加熱（rè）的不均勻）就必然會造成模具（jù）內各部分的膨脹的不一致性，從而形成因加（jiā）熱不均（jun1）的內應（yīng）力。在鋼的相（xiàng）變點以下溫（wēn）度，不均勻的加熱主要產生熱應力，超過（guò）相變溫度加（jiā）熱不（bú）均勻，還會產生組（zǔ）織轉變（biàn）的不等時性（xìng），既產生組織（zhī）應力。因此加熱（rè）速度越快，模（mó）具表麵與心部的溫度（dù）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）在相變點（diǎn）以下加熱時應緩慢加熱，一般來說，模（mó）具真空熱處理變形要比鹽浴爐加熱淬（cuì）火小得多。采用預熱（rè），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（jiā）熱溫度（dù）的影響

一些廠家為了保證模具達到較高硬度，認為需提高淬火加熱溫度。但是生產（chǎn）實踐表明，這種做法（fǎ）是不（bú）恰當的，對於複雜模具，同樣（yàng）是采用正常的加熱溫度下（xià）進行加熱淬火，在允許的上（shàng）限溫度加熱後的熱處理變形要比在允許的下限溫度加熱（rè）的熱處理變形大得多。

四、殘留奧氏體的影響

一些（xiē）高合金模（mó）具鋼，如Cr12MoV鋼模具在淬火和低溫回火（huǒ）後，模具的長、寬、高皆（jiē）發（fā）生縮小現象，這是因為模具淬火後殘（cán）留（liú）奧氏體量過多而引起的。

1、變形原因

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（huǒ）後體積發生縮小的主（zhǔ）要原因。鋼的各種組織的比體（tǐ）積按下（xià）列順序遞減（jiǎn）：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（dù）。正（zhèng）如前麵敘（xù）述過的淬（cuì）火加熱溫度越高，殘留奧氏體（tǐ）量（liàng）越（yuè）大，因此選擇適當的淬火（huǒ）加熱溫（wēn）度是減（jiǎn）少模具縮小（xiǎo）的重（chóng）要措（cuò）施。一般在（zài）保（bǎo）證模具技術要求（qiú）的情（qíng）況下，要（yào）考慮模具的綜合性（xìng）能，適（shì）當降低模具的淬火加（jiā）熱溫度。

（2）一（yī）些數據表明，Cr12MoV鋼模具淬火後，500℃回火較200℃回（huí）火的殘留奧氏體量少了一半（bàn），所以在保證模具技術要（yào）求的前提下，應適當提高回火溫度。生產實踐表明（míng）：Cr12MoV鋼模具500℃回火模具變形量最小，而硬度降低不多（2~3HRC）。

（3）模具淬火後采取冷處理是減少殘（cán）留奧氏體量的最佳工藝，也是減少模具變形、穩定使用時（shí）發生尺（chǐ）寸變化的最佳措施，因此精（jīng）密複雜模具一般（bān）應采用深冷處理。

結論：

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

（1）合（hé）理選材。對精（jīng）密複雜模應選擇材（cái）質好的微變形模具鋼（如空淬鋼），對（duì）碳化物偏析嚴（yán）重的模具鋼應進行合理鍛造並（bìng）進行調質熱處理，對較大和無法鍛造（zào）模具鋼可進（jìn）行固溶（róng）雙細化熱處理。

（2）模具結構設計要合理，厚（hòu）薄不要太懸殊，形狀要對稱，對於變（biàn）形（xíng）較大模具要掌握變形規律，預留加工餘量，對於大型、精密複雜模（mó）具可采用組合結構。

（3）精密複雜模具要進行預（yù）先（xiān）熱處理（lǐ），消除機械加工過程中產生的殘（cán）餘應力（lì）。

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

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

（6）對（duì）精密複雜模具，在條件許可的情況下，盡量采用真空加熱淬（cuì）火和淬火後的深冷處理。

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

最（zuì）後，正確（què）的（de）熱處理工藝操作（如堵孔、綁孔、機械固定、適（shì）宜（yí）的加熱方法、正確選（xuǎn）擇模具的冷卻方向和在冷卻介（jiè）質（zhì）中（zhōng）的運動方向等）和合理的回火熱處理工藝也是減少精密複雜模具變形的有效措施。

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