熱（rè）處理（lǐ）變形是模具處理過程的主要缺陷，精密複雜模具常因（yīn）熱處理變形而報廢（fèi），控製精密複雜模具的變形一直成為熱處理生產中的關鍵（jiàn）問題。

模具在（zài）在（zài）淬火過程（chéng）中，由於模具截麵各（gè）部分（fèn）加熱和冷卻速（sù）度的不一致（zhì）而引起的（de）溫度差，使得模具截麵各（gè）部分體積脹縮不均勻，組織轉變的（de）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（mó）具材料（liào）的影響

1．模具材質的影響

某廠一（yī）批Cr12MoV鋼較複雜模具，模具都帶有￠60mm圓孔，模（mó）具熱處理後（hòu），部分模具圓孔出現橢圓，造成模具報廢。

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（jù）進行金相分析發現，模具鋼中含有大量共晶碳化物，且（qiě）呈帶狀和塊狀分布。

（1）模（mó）具（jù）橢圓（變形）產生的原（yuán）因這是因（yīn）為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（yòu），加熱時它阻（zǔ）止模具內孔膨脹，冷卻（què）時又阻止模具內孔收縮，使模具內孔（kǒng）發生不均勻的變形，使（shǐ）模具的圓孔出現橢圓。

（2）預防措施①在製造精密複雜模具時，要盡（jìn）量選擇（zé）碳化物偏析較小的模具鋼，不要圖便（biàn）宜，選用小（xiǎo）鋼廠（chǎng）生產（chǎn）的材質較差鋼材。②對存在碳化（huà）物嚴重偏析的模具鋼（gāng）要進行合理鍛造，來打（dǎ）碎碳化物晶塊，降低碳化物不均（jun1）勻（yún）分布的等（děng）級，消除性能的各（gè）向異性。③對鍛後（hòu）的模具鋼要進行調（diào）質（zhì）熱處理，使之獲得碳化物分布均勻、細小和彌散的索氏體組織、從（cóng）而減少精密複雜模具熱處理後（hòu）的變（biàn）形。④對於尺寸較大或無法鍛造的模具，可（kě）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（mó）具熱處（chù）理變形的目的。

2．模具的選材

製造精密複雜、要求變形較小的模具，要盡量選用微變形鋼，如空淬鋼等。

二、模具結構（gòu）設計的影響

即使模具選材和鋼的材質都很好（hǎo），但是如果模具（jù）結構設計不合理，如薄邊（biān）、尖角、溝槽、突變的台階、厚薄懸殊等，也容易造成（chéng）模（mó）具熱處理（lǐ）後變形較大（dà）。

1、變形的原因（yīn）

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

2、預防措施

設計模具時，在滿足實際生產需（xū）要的情況下，應盡量（liàng）減少模（mó）具（jù）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。根據模具的變形（xíng）規（guī）律，預留加工餘（yú）量，在淬（cuì）火後不致於因（yīn）為模（mó）具變形而使模具報廢。對形狀特別複雜（zá）的模具，為使（shǐ）淬火時冷卻均（jun1）勻，可采用給（gěi）合結構。

三（sān）、熱處理加熱工（gōng）藝的影響

1、加熱速（sù）度的影響

模具（jù）熱處理後的變形一般（bān）都認（rèn）為是冷卻造成的，這是不正確的。模（mó）具特別是複雜模具，加工工藝（yì）的正確與（yǔ）否對模具的變形往往產生（shēng）較大的影響，對一些模具加熱工藝的（de）對比可明顯看出，加熱速度較快（kuài），往往產生較大的變形。

任何金屬加熱（rè）時都要膨脹，由於鋼在（zài）加熱時，同一個模具（jù）內，各部分的溫（wēn）度不均（即加熱的不均勻）就必然（rán）會造成模具內各部分的膨脹的（de）不一致性，從而形成因加熱不均的內應力。在（zài）鋼的相變點以（yǐ）下溫度，不均勻的加熱主要（yào）產生熱應力，超過相（xiàng）變溫度加熱不均勻，還會產生組織轉變的不等時性，既產生組織應力。因此加熱速度越快，模具表麵與（yǔ）心部的溫度差別越大，應力也越大，模具熱處理（lǐ）後產生的（de）變形也越（yuè）大。

對複雜模具在相（xiàng）變（biàn）點（diǎn）以下加熱時應緩慢加熱，一般來說，模具真空熱處理變形要比鹽浴爐加熱淬火小得多。采用（yòng）預熱（rè），對於低合金鋼（gāng）模具（jù）可采用一次預熱（550-620℃）；對於高合金剛模具應采用二（èr）次預熱（550-620℃和800-850℃）。

2、加熱溫度的影響

一些廠家為了保證（zhèng）模具（jù）達到較高硬度，認為需提高淬火（huǒ）加（jiā）熱溫度。但是生產實踐表明（míng），這種做法是不恰當的，對於複雜模具，同樣（yàng）是采用正常的（de）加熱溫度下進行加熱淬火，在允許的（de）上限（xiàn）溫度加熱後的熱處理變形要比在允許的下限溫度加（jiā）熱的熱處理變（biàn）形大得多。

四、殘留奧氏（shì）體的影響

一些高合金（jīn）模具鋼，如Cr12MoV鋼模具在（zài）淬火和低溫回火後，模具的長、寬、高（gāo）皆發生縮小現象，這是因為模具淬火後殘（cán）留奧氏體量過多而引（yǐn）起（qǐ）的（de）。

1、變形原因

因合金鋼（如Cr12MoV鋼)淬（cuì）火後含（hán）有大量殘留奧氏體，鋼（gāng）中各（gè）種組織有不（bú）同的比體（tǐ）積（jī），奧氏體的（de）比體積最小，這是高合金鋼模具（jù）淬火低溫回火後體（tǐ）積發生縮小的主要原因。鋼的各種組織的比體積按下列順序遞減：馬（mǎ）氏體-回（huí）火索氏（shì）體-珠光體-奧氏體

2、預防措施

（1）適當降低淬火（huǒ）溫度。正如前麵敘（xù）述過的淬火加熱溫度越高，殘留奧（ào）氏體量越大（dà），因（yīn）此選擇適當的（de）淬（cuì）火加（jiā）熱溫度是減少模具縮小的重要措施。一般在保證模具技術（shù）要求的情況下，要考慮模具的綜合（hé）性能，適當降低（dī）模（mó）具的淬火加熱溫度。

（2）一些數據表明，Cr12MoV鋼模具（jù）淬火後，500℃回火較200℃回火的殘留（liú）奧氏體量少了一半，所以在保證模具技術要求（qiú）的前提下（xià），應適當（dāng）提高回火溫度。生產實踐表明：Cr12MoV鋼（gāng）模具500℃回火模具變（biàn）形量最小，而硬度（dù）降低不多（2~3HRC）。

（3）模具淬火後采取冷處理是減少殘留奧氏體量的最佳（jiā）工藝，也是減少模具變（biàn）形（xíng）、穩定使（shǐ）用時發（fā）生尺寸變化的最佳措（cuò）施，因此精密（mì）複雜模具一般應采用深冷處理。

結論：

精密複雜模具的變形原因往往是複雜的，但是我（wǒ）們隻要（yào）掌握其變形規律，分析其產生的原因（yīn），采用不同的方法進行預防模具的變形是能夠減（jiǎn）少的，也是能夠控製的。一般來說，對（duì）精密複雜（zá）模具的熱處（chù）理變形可（kě）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（wēi）變形模具鋼（如空（kōng）淬鋼），對碳化物偏（piān）析嚴重的模具鋼（gāng）應進行合理鍛造並進行調質熱處理，對較大和無法鍛造模具（jù）鋼可進行固溶雙（shuāng）細化熱處理（lǐ）。

（2）模具結構設計要合理，厚薄不要太懸（xuán）殊（shū），形狀要對稱，對於變形較大模具要掌握變（biàn）形規律，預（yù）留加工餘量，對（duì）於大型、精密（mì）複（fù）雜模（mó）具可采用組合結構。

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

（4）合理選擇加熱溫度，控（kòng）製加熱速度，對（duì）於精密複雜模具可采取緩慢加熱、預熱和（hé）其他均衡加熱的方法（fǎ）來減少模具熱處（chù）理（lǐ）變形（xíng）。

（5）在保證模具硬度的前提（tí）下，盡（jìn）量采用（yòng）預冷、分（fèn）級冷卻淬火或溫淬火工藝（yì）。

（6）對精密複雜模（mó）具，在條件許可的情況下，盡量采（cǎi）用真空加熱淬火（huǒ）和淬火後的深冷處理。

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

最後，正確（què）的熱處理工（gōng）藝操作（如堵孔（kǒng）、綁孔、機械固定、適宜的加（jiā）熱方法、正確選擇（zé）模具的冷卻方向和在（zài）冷卻（què）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密複雜模具變形（xíng）的有效措施。

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