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（chù）理變形而報廢，控製（zhì）精密（mì）複（fù）雜模具的變形一直成為熱處理生產（chǎn）中的關鍵問（wèn）題。

模具（jù）在在淬火（huǒ）過程中，由（yóu）於模具截麵（miàn）各部（bù）分（fèn）加熱和（hé）冷卻速度的不一致而引起的溫度差，使得模具截（jié）麵各部分體積脹縮不均勻，組織轉變的不均勻，從而引起“組（zǔ）織應力”和模具內（nèi）外溫差所引起的熱應力。當其內應力超過模（mó）具的屈服極限時,就（jiù）會引（yǐn）起模具的變形或者碎（suì）裂！

一（yī）、模具材（cái）料的影響

1．模具材（cái）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，部分模具圓孔（kǒng）出現（xiàn）橢圓（yuán），造成模具報廢。

一般來說Cr12MoV鋼是微變形（xíng）鋼，不應該出現較大變形。對變形嚴重的（de）模具進（jìn）行金相分析發現，模具鋼（gāng）中含有大量共晶碳化物，且呈帶狀和塊狀分（fèn）布。

（1）模具橢圓（變形）產生的原因（yīn）這（zhè）是因為模具鋼中呈一定方向（xiàng）分布的不均勻碳化物的存在，碳化物的膨脹係數比鋼的基體組織小３０％左右，加熱時它阻止模（mó）具內孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮，使模具（jù）內孔發生不均勻的變形，使模具的圓孔出現橢圓。

（2）預防措（cuò）施（shī）①在製造精（jīng）密複雜模具時，要盡量選擇（zé）碳化物偏析較小的模具鋼，不要圖便宜，選用小鋼廠生產（chǎn）的材質較差（chà）鋼材。②對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼要進行合理鍛造，來打碎碳化物晶（jīng）塊，降低碳化物不均勻分布的等級（jí），消除（chú）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（huò）得碳化物分（fèn）布均勻、細小（xiǎo）和彌散的索（suǒ）氏體組織、從而減（jiǎn）少精密複雜模（mó）具熱（rè）處理後的變形。④對於尺（chǐ）寸較大或無法鍛造的模（mó）具，可采用固溶雙細化處（chù）理，使碳（tàn）化物細化、分布（bù）均勻，棱角圓（yuán）整化，可達到減少模具熱處理變形（xíng）的（de）目的。

2．模具（jù）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、模具結構設（shè）計的影響

即使模具選材和鋼的材質都很好，但是如果模具結構設計不（bú）合理，如薄邊、尖角、溝槽、突（tū）變的台階、厚（hòu）薄懸殊等（děng），也容易造成模具（jù）熱處理後變形較大。

1、變形的原因

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

2、預防措施

設計模具時，在滿足實際生產需要的情況下，應盡量減少模具厚薄（báo）懸殊（shū），結構不對稱，在模具的厚（hòu）薄交界處，盡可能采用平滑過渡等結構設計。根據模具的變形規律，預留加（jiā）工餘量（liàng），在淬（cuì）火後不致於因為模具變形（xíng）而使模具報廢（fèi）。對形狀（zhuàng）特別複雜的模具（jù），為使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構。

三、熱處理加熱工藝的影響

1、加熱速（sù）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。模具特別是複雜模具（jù），加工工（gōng）藝的正確與（yǔ）否對模（mó）具的變形往往產生較大的影響，對一些模具加熱工藝的（de）對比可明顯看出，加熱速（sù）度較快，往往產生較大的變形。

任何金屬加熱時都要（yào）膨脹，由於鋼在加熱時，同一個模具內，各部分的溫度不均（即加熱的不（bú）均勻）就必然會造成模具內各部分的膨脹（zhàng）的不一致性，從而形成因加熱不（bú）均的內（nèi）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（chāo）過相變溫度加熱不均勻，還會產生組織轉變（biàn）的不等時性，既產生組織應力。因此加熱速度越快，模具表麵與心部的溫度（dù）差別越大（dà），應力也越大，模具熱處理後產生的變形也（yě）越大。

對（duì）複雜模具在相（xiàng）變點以下加熱時應緩慢加熱，一般來說，模具真（zhēn）空熱（rè）處理變形要比鹽浴爐加熱淬火小得（dé）多。采用預（yù）熱，對於低合金鋼模具可采用一次預熱（550-620℃）；對於（yú）高合金剛模具應采用二次預熱（550-620℃和800-850℃）。

2、加熱（rè）溫度的影響

一（yī）些廠家為了保證模具（jù）達到較高硬度，認為需提高淬火加熱溫（wēn）度。但是生產實踐表明，這種做法是不恰當（dāng）的（de），對於複雜模具，同樣是采用（yòng）正常的加熱溫度下進行加熱淬火，在允許（xǔ）的上限溫度加熱後的熱處理（lǐ）變形要比在（zài）允許的下限溫度加熱的熱處理變（biàn）形大得多。

四、殘留奧（ào）氏體的影響

一些高合金模具鋼，如Cr12MoV鋼（gāng）模具在（zài）淬火和低溫回火後，模具的長、寬、高皆發生縮小現象（xiàng），這是因為模具淬火後殘留奧氏體量過多而（ér）引起的（de）。

1、變形原因

因（yīn）合金鋼（如Cr12MoV鋼)淬火後（hòu）含有大（dà）量殘留奧氏體，鋼中各種組織有（yǒu）不同的比體積（jī），奧氏體的比體積最（zuì）小，這是高合金鋼模具淬火低溫回火後體積發生縮（suō）小的（de）主要（yào）原（yuán）因。鋼的各種組織的比體積按下列順序遞減：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（zhèng）如前麵敘述過的淬（cuì）火加熱溫度越高（gāo），殘留奧氏體（tǐ）量越大，因此選擇適當的淬火加熱溫度（dù）是（shì）減少模具縮小的重要措施。一般在保證模具技（jì）術要求的情況下，要考慮模具的綜合（hé）性能，適當降低模具的淬火（huǒ）加熱溫度。

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

（3）模（mó）具淬火後采取（qǔ）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、穩定使用時發生尺寸變化的最佳措施，因此精密（mì）複（fù）雜模（mó）具（jù）一般應采用深冷處理。

結論：

精密複雜模具的變形原因往往（wǎng）是複雜的，但是我們隻要（yào）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變形（xíng）是能（néng）夠減少（shǎo）的，也是能夠控製的。一般來說，對（duì）精密複雜模具的熱處理變形可采（cǎi）取一下（xià）方法預防。

（1）合理選材。對（duì）精（jīng）密（mì）複雜模（mó）應選擇材質好的微變形模具鋼（如空淬鋼），對碳化物偏（piān）析嚴重的（de）模具鋼應進行（háng）合理鍛造並進（jìn）行調質（zhì）熱處理，對較大和（hé）無法鍛造（zào）模具鋼可（kě）進行固溶雙細化熱處理。

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

（3）精密複雜模具要（yào）進（jìn）行預先熱處理，消除機（jī）械加工過程中產（chǎn）生的殘餘應力。

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

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

（6）對精密複雜模具，在條件許可的情（qíng）況下，盡量采用真空加熱淬（cuì）火和淬火（huǒ）後的深冷（lěng）處理。

（7）對一些精密複雜（zá）的模（mó）具可采用（yòng）預先熱（rè）處理、時效熱處理、調質（zhì）氮化（huà）熱處理來控製模（mó）具的（de）精度。

最後，正確的熱處（chù）理工藝操作（zuò）（如堵孔、綁孔、機械（xiè）固定、適宜的加熱方法、正確選擇模具的冷卻方向和在（zài）冷卻介質中的運動方向等）和合理的回火熱（rè）處理工（gōng）藝也是減少精密複雜模具變形的有效措施。

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