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，控製精密複雜模具的變（biàn）形一（yī）直成為熱處理生（shēng）產中的（de）關鍵問題。

模具在在淬火（huǒ）過程中，由於模（mó）具截麵各部分（fèn）加熱和冷（lěng）卻（què）速度的不一致而引起（qǐ）的溫度（dù）差，使得模（mó）具截麵各部分體積（jī）脹縮不均勻，組（zǔ）織轉變的不均勻，從而（ér）引起（qǐ）“組織應力”和模具內外（wài）溫差所引起（qǐ）的熱應力。當其內應力超過模具的（de）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（mó）具材質的影響

某廠（chǎng）一批Cr12MoV鋼較複雜模具，模具都帶有￠60mm圓孔，模具熱處理後，部（bù）分模具（jù）圓孔出現橢圓，造成模具報廢。

一般來說Cr12MoV鋼是微變形（xíng）鋼，不應該出現較大變（biàn）形。對變形嚴（yán）重的模具進行金（jīn）相分析發現，模具鋼（gāng）中含有（yǒu）大量共晶碳化物，且呈帶狀和塊狀分布。

（1）模（mó）具（jù）橢圓（變（biàn）形）產生的原（yuán）因這是因為（wéi）模具鋼中呈（chéng）一定方向分布的不均勻碳化物的存在，碳化物的膨脹係數（shù）比鋼的基（jī）體組織小３０％左右，加熱時它阻止模具內孔膨脹，冷卻（què）時又阻止模具內孔收（shōu）縮（suō），使模具內孔發生不均勻的變形，使模具的圓（yuán）孔出（chū）現橢圓。

（2）預防措施①在製造（zào）精密複（fù）雜模具時，要盡量選擇碳化物偏析較小的模具鋼，不要圖便宜，選用小鋼廠生產的（de）材質較差鋼材（cái）。②對存在碳化（huà）物嚴重偏（piān）析的模具鋼要（yào）進行合理鍛造，來打碎碳化物晶塊，降低碳（tàn）化物不均勻分（fèn）布的等級，消除性能的各向異性。③對鍛後的模具鋼要進行（háng）調質熱處理，使之獲得碳化物分布均勻、細小和彌散的索氏體組織、從而減少精密複雜模具熱處理（lǐ）後的變形。④對於尺寸較大或無（wú）法鍛造的模具（jù），可采用固溶雙細化處理，使碳化（huà）物細化、分（fèn）布均勻（yún），棱角圓整化，可達到減（jiǎn）少模具熱處理變形的目的。

2．模具的選材

製造精（jīng）密複雜、要求變形較小的模具，要盡量選用微變（biàn）形鋼（gāng），如空淬鋼等。

二、模具結構設計的（de）影響

即使模具選（xuǎn）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、突變的台階、厚薄懸殊等，也容易（yì）造成模具熱處理後變形較大。

1、變形的（de）原因

由於模具各（gè）處厚薄不均或存在尖銳圓角（jiǎo），因此在淬火時引起模具（jù）各部位之間的熱應力（lì）和（hé）組織應力的不同，導致各部位體積膨脹的不（bú）同，使（shǐ）模具淬火後產生（shēng）變形。

2、預防措施

設計模具時，在滿（mǎn）足實際生產需要（yào）的情況下，應（yīng）盡量減少模具厚薄懸殊，結（jié）構不對稱，在模具的厚薄（báo）交（jiāo）界處，盡（jìn）可能采用平滑過（guò）渡等結構設計。根據模（mó）具的變形規律，預留加工餘量，在淬火後不致於因為模具變形而使模具（jù）報廢。對形狀特別複雜的模具，為使淬火（huǒ）時冷卻均勻，可采用（yòng）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（rèn）為是冷卻造成的，這（zhè）是不正確的。模具特別是複雜模具，加工工藝（yì）的正確與否（fǒu）對模具的變形往往產生較大的影響，對一些模具加熱工藝的對比可（kě）明顯看出，加熱速（sù）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（tóng）一（yī）個模具內，各部分的（de）溫度不均（即加熱的不均勻）就必然會造成模具（jù）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（lì）。在鋼的相變點以下溫度，不均勻的加熱主要產生熱應力，超過相變溫（wēn）度加熱不（bú）均勻，還會產生組織轉變的不等時性，既產（chǎn）生（shēng）組織應力。因此加熱速度越快，模具表麵與心部的溫度差別越（yuè）大，應力（lì）也越大，模具熱（rè）處（chù）理後產生（shēng）的（de）變形也越大。

對複雜模具（jù）在（zài）相變點以下加熱時（shí）應緩慢加熱（rè），一般來說，模（mó）具真空熱處理變形要比鹽浴爐加熱淬火小得多。采用預熱，對於低合金鋼模（mó）具可采用一次預熱（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（wēn）度的影響

一些廠家為了保證模具達到較高硬度，認為（wéi）需（xū）提高淬火加熱（rè）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（cǎi）用正常（cháng）的加熱溫度下進行加熱淬（cuì）火，在允許的上限溫度加熱後（hòu）的熱處理變形要比在允許的下（xià）限溫度加熱的熱處理變形大得多。

四、殘留奧氏體的影響

一（yī）些高合金模具鋼，如Cr12MoV鋼模具在淬火和低溫回火後，模具的長、寬、高皆發生縮（suō）小現（xiàn）象，這是因為模具淬（cuì）火（huǒ）後（hòu）殘留奧氏體量過多而引起的。

1、變形原因

因合（hé）金（jīn）鋼（如Cr12MoV鋼)淬火後含有大量殘留奧氏體，鋼中各種（zhǒng）組織有不同的比體積，奧氏體的比體積最小，這是高合（hé）金鋼模具淬（cuì）火低（dī）溫回火後體積發生縮（suō）小的主要原因。鋼的各（gè）種組織的比體積按下（xià）列順（shùn）序遞減：馬氏體-回火索氏體-珠光體-奧氏體

2、預防措施

（1）適當降低淬（cuì）火溫度。正如前麵敘述（shù）過的淬火加熱溫度越高，殘留奧氏體量越大（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。一般在保證模具技術要求的（de）情況下，要考慮模具的綜合性能，適當降低模具的淬火加熱溫度。

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

（3）模具淬火後采取冷處理（lǐ）是減（jiǎn）少殘（cán）留奧氏體量的最佳工藝，也是減少模具變形、穩定（dìng）使用時發生尺寸變化（huà）的最佳措施，因此精密複雜模具一般應采用深冷（lěng）處理。

結論：

精密（mì）複（fù）雜模（mó）具的變形原因往（wǎng）往是複雜的，但是我們隻要掌（zhǎng）握其變形規律（lǜ），分析其（qí）產生的原因，采用不同的（de）方法（fǎ）進行預防模具的變形是（shì）能夠減少的，也是能夠控製的。一（yī）般來說，對精密複雜模具的熱處理變形可采取一下方法預防。

（1）合理選材。對精密複雜模應選擇材質好（hǎo）的微變形模具鋼（如空淬鋼），對碳化物偏析嚴重的（de）模具鋼應進行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化熱處（chù）理。

（2）模（mó）具結構設計要（yào）合理，厚（hòu）薄不要（yào）太懸殊，形狀要（yào）對稱，對（duì）於變形（xíng）較大模（mó）具要掌握變形規律（lǜ），預留加（jiā）工餘量，對於大型、精密複（fù）雜模具可采用組合結構。

（3）精（jīng）密複雜模具要進行預先熱處（chù）理（lǐ），消除機械加工過程中產生的殘餘應（yīng）力（lì）。

（4）合理選擇加熱溫度，控製加熱速度，對於精密複雜模具可采取緩慢加熱、預熱和（hé）其他均衡加熱的方法來減少模（mó）具熱處理變（biàn）形。

（5）在（zài）保證模具（jù）硬度的前提下，盡量采用預冷、分級冷卻淬火或（huò）溫淬火工藝。

（6）對精密複雜模具，在條（tiáo）件（jiàn）許可的情況下，盡量采用真空加熱淬火和淬火後的深冷處理。

（7）對（duì）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（lǐ）來控製模具的精（jīng）度。

最後，正確的熱（rè）處理（lǐ）工藝操作（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在冷卻介質中的運動方向等）和（hé）合理的回火熱處（chù）理工（gōng）藝也是減少精（jīng）密複雜模具變（biàn）形的有效措施。

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