熱處理（lǐ）變（biàn）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（bào）廢，控製精密複（fù）雜模具的變形一直成為熱處理生（shēng）產中的關鍵問題。

模具在在淬火過程（chéng）中，由於模具截麵各部分加熱和冷卻速度的不（bú）一致而引起的溫（wēn）度差，使得模具截麵各部分體（tǐ）積脹（zhàng）縮不均勻，組織轉（zhuǎn）變（biàn）的不均（jun1）勻，從而引起“組織應力”和（hé）模具內外溫差所（suǒ）引起的熱應（yīng）力。當其內應力超（chāo）過模具的屈服極限時,就會引起（qǐ）模具（jù）的變形或者碎裂！

一、模（mó）具材料的影響

1．模具（jù）材（cái）質的（de）影響

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

一般來說（shuō）Cr12MoV鋼是微變（biàn）形鋼，不應該（gāi）出現較（jiào）大變形（xíng）。對（duì）變形嚴重的模具進行金相（xiàng）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）模具橢圓（變形）產生的原因這是因為模具鋼中呈一定方向分布的不均勻碳化物（wù）的存在，碳化物的膨脹係（xì）數比鋼的基體組織（zhī）小３０％左右，加熱時它（tā）阻止模（mó）具（jù）內孔膨脹，冷卻（què）時又阻（zǔ）止模具（jù）內孔收縮，使模具內孔發生不均勻的變形，使模具的圓孔（kǒng）出現橢圓。

（2）預防措施①在製造精密複雜模具（jù）時，要盡量選擇碳化物偏析較小的模具鋼，不要（yào）圖便宜，選用小鋼廠生產（chǎn）的材質較差鋼材（cái）。②對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼要進行合理鍛造，來（lái）打碎碳化物晶塊，降低碳化物（wù）不（bú）均勻分布的等級，消除性（xìng）能的各向異性。③對鍛後（hòu）的模具鋼要進行（háng）調質熱處理，使之獲得碳（tàn）化物分布均勻、細小和彌散的索（suǒ）氏體組織（zhī）、從而減少精密複雜模具熱處理後的變形。④對（duì）於尺寸較（jiào）大或（huò）無法鍛造的模具（jù），可采用固溶（róng）雙細化處理（lǐ），使碳化物細化、分布均勻，棱角圓整化，可達到減少模具熱處理變形的目的。

2．模具的選材

製造精密複雜、要求變形較小的模具（jù），要盡量（liàng）選用微變形鋼（gāng），如（rú）空淬（cuì）鋼等（děng）。

二、模具結構設計的（de）影響

即使模具選材和鋼的材質都很好，但是如果模具結（jié）構設計不合理，如薄邊、尖角、溝槽（cáo）、突變的台階、厚薄懸殊（shū）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（qǐ）模具各部位之間的熱應力和組織應力（lì）的不同（tóng），導致各部位體積膨脹的不同，使模具（jù）淬火後（hòu）產生變形。

2、預防措施

設計模具時，在（zài）滿足（zú）實際生產需（xū）要的情況下，應盡量減（jiǎn）少模具厚（hòu）薄懸殊（shū），結構不對稱，在模（mó）具的（de）厚薄交界處，盡可能采用平滑（huá）過渡（dù）等結構設計。根據模具的變形規律，預留加工餘量，在淬火後不致於因為（wéi）模具變形（xíng）而使模具（jù）報廢（fèi）。對形狀特別複雜的模具，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、加熱速度的影響

模具熱處理後的變形一般都認為（wéi）是冷卻造（zào）成的，這是不正確（què）的。模具（jù）特別是複雜模具，加工工藝的正確與否（fǒu）對模具的變形往往產生較大的影響（xiǎng），對一些模具（jù）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（rè）時都（dōu）要膨脹，由於鋼在加熱時，同一個模具（jù）內，各部分的溫度不均（即加熱的不（bú）均勻）就必然會造（zào）成（chéng）模具內各部分的膨脹的不一致性，從而形成因加熱不均的內應（yīng）力。在鋼的（de）相變點以下（xià）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，還（hái）會產生組織轉變（biàn）的不等時性，既產生（shēng）組織應力。因此加熱速度越快（kuài），模具表麵與心部的溫度差（chà）別越大，應（yīng）力也越大，模具熱處理後產生的變形也（yě）越大。

對（duì）複雜模具在相變點以下加熱時應緩（huǎn）慢加熱，一（yī）般來說，模（mó）具（jù）真空熱處理變（biàn）形要比鹽浴爐加熱淬火小得多。采用（yòng）預熱，對於（yú）低合金鋼模具可采用一（yī）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、加熱溫度的影響

一些廠家為了（le）保證模（mó）具達到較高硬（yìng）度，認（rèn）為需（xū）提高淬火加熱溫度。但（dàn）是生產（chǎn）實踐表（biǎo）明，這種做法是不恰當的，對於（yú）複雜模具，同樣是采用（yòng）正（zhèng）常的加熱溫度下進行加熱淬（cuì）火，在允許的上限溫（wēn）度加熱（rè）後的熱（rè）處理變形要比在允許的下限溫度加熱的熱處理（lǐ）變形大得多（duō）。

四、殘留奧氏體的影響（xiǎng）

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

1、變形原因（yīn）

因合金鋼（如Cr12MoV鋼)淬火後含有大量（liàng）殘留奧氏體，鋼中各（gè）種組（zǔ）織有不同的比體積，奧氏體的比體積最小，這（zhè）是高合金鋼模具（jù）淬火低（dī）溫回（huí）火後體積發生縮小的主要原（yuán）因。鋼的（de）各種組織的比體積按下列順序遞減：馬（mǎ）氏體-回火（huǒ）索氏體-珠光（guāng）體-奧氏體

2、預（yù）防措施（shī）

（1）適當降低淬火溫度。正如前麵（miàn）敘（xù）述過的淬火加（jiā）熱溫度越高，殘留奧氏體量越大，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（jù）技術（shù）要求的情況下，要考慮模具的綜合性能，適當降低模具的淬火加熱溫（wēn）度。

（2）一些數據表明，Cr12MoV鋼（gāng）模具淬火後，500℃回火較200℃回（huí）火的殘留奧氏體量少了一半，所（suǒ）以（yǐ）在保證模具技術要求（qiú）的前提下，應適當提高回火溫（wēn）度（dù）。生產實踐表明：Cr12MoV鋼模具500℃回火模具（jù）變形量最小（xiǎo），而硬度降低不多（2~3HRC）。

（3）模具淬火後采（cǎi）取冷處理是減少（shǎo）殘留奧氏體（tǐ）量的最佳工藝，也是減少模（mó）具變（biàn）形、穩定（dìng）使用時發（fā）生尺寸變化的最佳措施，因此精密複雜模具一般（bān）應采用深冷處（chù）理。

結論：

精密複雜模具的變形原因往（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（cǎi）用不同的方法（fǎ）進行預防模（mó）具的變形是能夠減少的，也是（shì）能夠控（kòng）製的。一般來說，對精密複雜模具的熱處（chù）理變形可采取（qǔ）一下方法預防（fáng）。

（1）合理選材。對精密複雜模應選擇（zé）材質好的微變（biàn）形模具鋼（如空淬鋼），對碳化物偏析嚴重的模具鋼應進（jìn）行合理鍛造並進行調質熱處理，對較大和無法鍛造（zào）模具（jù）鋼可進行固溶雙細化熱（rè）處理。

（2）模具結構設計要合理，厚（hòu）薄不要太懸殊，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（yú）量，對於大型、精密複雜模（mó）具可采用組合結構。

（3）精密複（fù）雜模具要進行預先熱處理，消除機械（xiè）加工過程（chéng）中產生的殘餘應力。

（4）合理選擇加熱溫（wēn）度，控製（zhì）加熱速度，對於精密複雜模具可（kě）采取緩慢加熱（rè）、預熱和其他均（jun1）衡加熱的（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（xià），盡量采用預冷、分級冷卻（què）淬火或溫淬火工藝。

（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）對一些精密複雜的模具可（kě）采（cǎi）用預先熱處（chù）理、時效熱處理、調質氮（dàn）化熱處理（lǐ）來控製模具的精度。

最後，正（zhèng）確的（de）熱處理工藝操作（如堵孔、綁孔、機械固定、適宜的加熱方法、正確選擇模（mó）具的冷卻方向（xiàng）和在冷卻介質中的運動方向等）和合理的回火熱處理工藝也是減少（shǎo）精密複雜模（mó）具變形的有效措施。

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