熱處理變（biàn）形是模（mó）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形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（miàn）各部分加熱和冷卻速度的不一致而引起的溫度差，使得模具截麵（miàn）各部分體積脹縮不均勻，組織轉變的不均勻，從而引起“組織應（yīng）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（qǐ）模具（jù）的變形或者碎裂（liè）！

一（yī）、模具材料的影響

1．模具材質（zhì）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，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（gāng），不應該出現較大變形。對變（biàn）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化物，且呈帶狀和塊狀分布。

（1）模具橢（tuǒ）圓（yuán）（變形（xíng））產（chǎn）生的原因這是因（yīn）為模具鋼（gāng）中呈一定方向分布的不均勻碳化物的存在，碳化物的膨脹係數比鋼（gāng）的基體組織小３０％左右，加熱時它阻止模具內孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮，使模具內孔發（fā）生不均勻的變形，使模具的圓孔出現橢圓。

（2）預（yù）防措施①在製造（zào）精密複雜模具時，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（chǎng）生產的材（cái）質較差鋼材。②對存在碳化物嚴重偏（piān）析的模（mó）具鋼要進行合（hé）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對鍛後的模具鋼要進（jìn）行調質熱處理，使（shǐ）之獲得碳化物（wù）分布均勻、細小和彌散的索氏體組織（zhī）、從而減少精密複雜模具熱處理後的變形。④對於尺寸較大或（huò）無法鍛造的模具，可采用固溶（róng）雙（shuāng）細化處理，使碳化物細化、分布均勻，棱角圓整化（huà），可達到減少（shǎo）模具熱處理變形（xíng）的目的。

2．模具的選材

製（zhì）造（zào）精密（mì）複雜、要求變形較小的模具，要盡量（liàng）選用微變形鋼，如空淬（cuì）鋼等。

二、模（mó）具結構設計的影響

即使模（mó）具選材和鋼的材質都很好，但（dàn）是如果模具結構設計（jì）不合理，如薄邊（biān）、尖角、溝槽、突變的台階、厚薄懸殊等，也容易造成模具熱處理後變形較大。

1、變形的原因

由於模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（bù）位之間的熱應力和組織應力的不同（tóng），導致（zhì）各部位體積膨脹的不同（tóng），使模（mó）具淬火（huǒ）後產生變形。

2、預防措施

設計模具時，在滿足（zú）實際生（shēng）產需要的（de）情況下，應盡量減少模具（jù）厚薄懸殊，結構不對稱（chēng），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（mó）具的變形規律，預留加工餘量，在淬火後不致（zhì）於因為模具變形而使模具報廢。對形狀特別複雜的（de）模（mó）具，為使淬（cuì）火時冷卻均勻，可采用給合（hé）結構。

三、熱處理加（jiā）熱工藝的影響（xiǎng）

1、加熱速度的影響

模具熱處理後的（de）變形一般都認為是冷卻造成的，這是不正確的。模具特別是（shì）複雜模具，加工工藝的（de）正確與否對模具的變形往（wǎng）往產生較大的影（yǐng）響（xiǎng），對一些模具加熱工藝的對比可明顯看出，加熱速度較快，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（rè）時，同一個模具內，各部分的溫度（dù）不均（即加熱的不均勻）就必然會造成模具內各部分（fèn）的膨脹的不一致性，從而形成因加熱不均的內應力。在鋼的相變點以下溫度，不均勻的加熱主要產生熱應力，超過相變溫度加熱不均勻（yún），還（hái）會產生（shēng）組織轉變的不等時性，既產生組織應力。因（yīn）此加熱速度越快，模（mó）具表麵與心部的溫度差別越大，應力也（yě）越大，模具熱處理後產生的變形也越大。

對複（fù）雜模（mó）具在相變點以下加熱時應緩慢加熱（rè），一般來（lái）說，模具真空（kōng）熱處理變形要比鹽浴爐加熱淬火小（xiǎo）得多。采用預熱，對於低合金鋼模具可采用一次（cì）預熱（550-620℃）；對（duì）於高合金剛模具應采用二次預熱（rè）（550-620℃和800-850℃）。

2、加熱溫度的影響

一些廠（chǎng）家為了保證（zhèng）模具達到較高硬度，認為需提高（gāo）淬火加熱溫（wēn）度。但是生產實踐表明，這種做法是不恰當的，對於複雜模具（jù），同樣是采（cǎi）用正常的加熱溫度下進行加熱淬火，在允許的上限溫度加熱後的熱處理變形要比在允許的下限（xiàn）溫度加熱的熱處理變形（xíng）大得多。

四、殘留奧氏體（tǐ）的影響

一些高合金模具鋼（gāng），如Cr12MoV鋼模具（jù）在淬火（huǒ）和低溫回火後，模具的長、寬、高皆發生縮小現象，這是（shì）因為模具淬火後殘留奧氏體量過多（duō）而引起的。

1、變形原因

因合金鋼（gāng）（如Cr12MoV鋼)淬火後含有大量殘（cán）留奧氏體，鋼中各種組（zǔ）織（zhī）有（yǒu）不同的比（bǐ）體積（jī），奧（ào）氏體的比體積最小，這是（shì）高（gāo）合（hé）金（jīn）鋼模具（jù）淬火低溫回火（huǒ）後體積發生縮小的主要原因。鋼的（de）各種組織的比體積按（àn）下列順序遞減：馬氏體-回火索氏體-珠光體-奧氏體（tǐ）

2、預防措施

（1）適當降低淬（cuì）火溫度。正如前（qián）麵敘述過的淬火加熱溫度越高，殘留奧（ào）氏（shì）體量越大，因此選擇適當的淬火加熱（rè）溫度是減少模具縮（suō）小的重要措施。一般在保證模具技術要求的情況下，要考慮模具的綜合性能，適當降低模具（jù）的淬（cuì）火加熱溫度。

（2）一些（xiē）數據表明，Cr12MoV鋼模具淬火後，500℃回火較200℃回火（huǒ）的殘留奧氏體量少了（le）一半，所以在保證（zhèng）模具技術要求的前提下，應適當提高回火（huǒ）溫度。生產實（shí）踐表明：Cr12MoV鋼模（mó）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（fā）生尺寸（cùn）變化的最佳措施（shī），因（yīn）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（de）變形原因往（wǎng）往是複雜的，但是我們隻要掌握其變形規律，分析其產生的原因，采用不同的方法進行預防模具的（de）變形是能夠減少的（de），也是能夠控製的（de）。一般來說，對精密複雜模具的熱處理變形可采取一下方（fāng）法預防。

（1）合理選材。對精密複雜模應（yīng）選擇材質好的（de）微變形模具（jù）鋼（如空淬鋼），對碳化物偏析嚴（yán）重的模具鋼應進行合（hé）理鍛造並進行（háng）調質熱處理，對較大（dà）和無（wú）法鍛造模具鋼可（kě）進行固溶雙細化熱處理。

（2）模具結構設計要（yào）合理，厚薄（báo）不（bú）要太懸殊（shū），形狀要對稱，對於變形較大模具要掌握變形規律，預留加工餘量，對於大型、精密複雜模具可采用組合結構。

（3）精密複雜模具要進行（háng）預先熱處理，消除機械加工過程中產生的（de）殘餘應力（lì）。

（4）合理選擇（zé）加熱溫度，控（kòng）製加熱速度（dù），對於精密複雜模具可采取緩慢加熱、預熱和其他均衡加熱的方法來減少模具熱處理變（biàn）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（huò）溫淬火工藝。

（6）對精（jīng）密複雜模具，在條件許可的情況下，盡（jìn）量采用真空加熱（rè）淬（cuì）火和淬火後的深冷處理。

（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、調質氮化熱處理來控製模具的精度。

最後，正確的熱處理工藝操作（如堵孔、綁孔、機械固定、適宜的加熱（rè）方法、正確選擇模具的冷卻方向和（hé）在冷卻介質中的運（yùn）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（yǒu）效措施。

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