熱處理變形（xíng）是模具（jù）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（fèi），控製（zhì）精密複雜模具的（de）變形一直成為熱處理生產（chǎn）中的關鍵問題（tí）。

模具在在淬火過程中，由於模具截麵各部分加熱和冷卻速度（dù）的不一致而引起的溫度差，使得模具截麵各部分體積脹（zhàng）縮不均（jun1）勻（yún），組（zǔ）織轉變的不（bú）均勻（yún），從而（ér）引起（qǐ）“組織應力（lì）”和模具（jù）內（nèi）外溫差所引起的（de）熱應力。當其內應力超過模具（jù）的屈服極限（xiàn）時（shí）,就會引起模具的變形或者碎裂！

一、模具材料的影響

1．模具（jù）材質的影響

某廠一批Cr12MoV鋼較複雜模具，模具都帶有￠60mm圓孔，模具熱處理後（hòu），部分模具圓孔出（chū）現橢（tuǒ）圓，造成模具報廢。

一般來說Cr12MoV鋼是微變形鋼（gāng），不應該出現（xiàn）較大變形。對（duì）變形嚴重（chóng）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（dài）狀和塊狀分布。

（1）模（mó）具橢圓（變形）產（chǎn）生的原因這是因為模具鋼中呈一定方向分布的不均勻碳（tàn）化物的存在，碳化物的膨（péng）脹係數比鋼的基體組織小３０％左右（yòu），加熱時它阻止（zhǐ）模具內孔膨（péng）脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮，使模具內孔發生（shēng）不均勻的（de）變形，使（shǐ）模具的圓孔出現橢圓。

（2）預防措（cuò）施①在製造精密複雜模（mó）具時，要盡量選擇碳化物偏析較小（xiǎo）的（de）模具鋼，不要圖便宜，選用小鋼廠生產的材質較差鋼材。②對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼要進行（háng）合理鍛造，來打碎碳化物晶塊，降低碳化物不均（jun1）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調質熱處理，使之獲得（dé）碳化物分（fèn）布（bù）均（jun1）勻、細小（xiǎo）和彌散的索氏體組織、從而減少精密複雜（zá）模具熱處理後的變形。④對於尺寸較大或無法（fǎ）鍛造（zào）的模具，可采用固溶雙細化處理，使碳化物細化、分布均勻，棱角圓（yuán）整化，可達到減少（shǎo）模具熱處（chù）理變形（xíng）的目的。

2．模具的選（xuǎn）材

製造精密複雜、要求變形較小（xiǎo）的模具，要（yào）盡量選用微變形鋼（gāng），如空淬鋼等。

二、模具結構設計的影響

即（jí）使模具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（biàn）的台階、厚薄懸殊等，也容易造成模具（jù）熱處理（lǐ）後變形較大。

1、變（biàn）形的原因

由於（yú）模具各處厚薄不均或存在尖銳圓角，因此在淬火時引起（qǐ）模具各部位之間的熱應力（lì）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（mó）具時，在滿足實際生產需要的情況下，應盡量減少模具厚薄懸殊，結構不對稱，在模（mó）具的（de）厚薄交界處，盡可能采（cǎi）用平滑（huá）過渡等結構設計。根據模具的變形規律，預留加工餘量，在淬（cuì）火後不（bú）致於因為模具變形而使模具（jù）報廢。對形狀特別複（fù）雜的模具，為（wéi）使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構。

三、熱處（chù）理加熱工藝的影響

1、加熱速度的影（yǐng）響（xiǎng）

模（mó）具（jù）熱處理（lǐ）後的變形一般都認為是冷卻造成的，這是不正確的。模具特別是複雜模具，加工工藝的正（zhèng）確（què）與否對模（mó）具（jù）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明顯看出，加熱速度（dù）較快，往往產（chǎn）生較大的變形。

任何金屬加熱時都要膨脹，由於鋼在加熱時，同一（yī）個模具內，各部分的溫度不均（即（jí）加熱的不（bú）均勻）就（jiù）必然會（huì）造成模具內各部分的（de）膨脹的不一（yī）致性，從而形成（chéng）因加熱不均的內應力。在鋼（gāng）的相變點以下溫度，不均勻的加熱主要產生熱應力，超過（guò）相變溫度加熱不均勻，還會產生組織轉變的不等時（shí）性，既產生組織（zhī）應力（lì）。因此加熱（rè）速度越快，模具表麵與心部的溫度差別越大，應力也越大（dà），模具熱處理後（hòu）產生的變形也（yě）越大。

對複雜模具在相變（biàn）點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。采用預（yù）熱，對於低（dī）合金鋼模具（jù）可采用一（yī）次預（yù）熱（550-620℃）；對（duì）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較高硬度（dù），認為需提高淬火加熱溫度。但是生產（chǎn）實踐（jiàn）表明（míng），這種（zhǒng）做法是不恰當（dāng）的，對於複雜模具，同（tóng）樣是采用正常的加熱溫度下進行加熱淬火，在允許的上限溫（wēn）度加熱後的熱處理變形（xíng）要比在允許的下限（xiàn）溫度加熱（rè）的熱處理變形大（dà）得多。

四、殘留奧氏體的影響

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

1、變形原因

因合金鋼（如（rú）Cr12MoV鋼)淬火後含有大量殘留奧氏體，鋼中（zhōng）各（gè）種組織有（yǒu）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）回火後體積（jī）發生縮（suō）小的（de）主要（yào）原因。鋼的各種組織的比體積（jī）按下列順序遞減：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，因此選擇適當的淬（cuì）火加熱溫度是減少模具縮小（xiǎo）的重要措施。一般在（zài）保證模具技術要求的情況下，要考慮模具的綜合性能，適（shì）當降低（dī）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（jiào）200℃回火（huǒ）的（de）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（yīng）適當提高回火溫度。生產實踐表明：Cr12MoV鋼模具500℃回火模具變形量最小，而硬度降低不多（2~3HRC）。

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

結論（lùn）：

精密（mì）複雜模具的變形原因往往是（shì）複雜的，但是我們隻要（yào）掌握其變（biàn）形規律，分析其產生的原因，采用不同的方法進行預防模具的變形是能夠減少的，也是能夠（gòu）控製的。一般來說，對精密複雜（zá）模具的（de）熱處理變形可采取一下方法預防。

（1）合理（lǐ）選材。對精密複雜模（mó）應選擇材質好的微變形模（mó）具鋼（如空淬鋼），對碳化物偏析（xī）嚴重（chóng）的模具鋼應進行合理鍛造並進行調質熱處理（lǐ），對較大和無法鍛造模具鋼可（kě）進行固溶雙細化（huà）熱處理。

（2）模具結構設計要（yào）合理，厚薄不要太懸殊，形狀要對（duì）稱，對於變形較大模具要掌握變形（xíng）規（guī）律，預留加工餘量，對於大型、精密（mì）複雜模具可采用（yòng）組合結構。

（3）精密複雜模具要進行預先熱處（chù）理，消除機械加工過（guò）程中（zhōng）產生的殘餘應力。

（4）合理選擇（zé）加熱溫度，控製加熱速度（dù），對於精密複雜模具可采取緩慢加熱、預熱和其他均（jun1）衡加熱的（de）方法來減少模具熱（rè）處理變形。

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

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

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

最後，正確的熱處理工藝操作（如堵孔、綁孔（kǒng）、機（jī）械固定、適宜的加熱方（fāng）法、正（zhèng）確選擇模（mó）具的冷卻方向和在冷卻介質中（zhōng）的運動方向等）和合理的回火熱處理工藝也是減（jiǎn）少（shǎo）精密複雜模具變形的有效措施。

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