熱處理變形是模（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（jiàn）問題。

模具（jù）在在淬火過程中，由於模具（jù）截麵各（gè）部分加（jiā）熱（rè）和冷卻速（sù）度的不一致而引起的溫度差，使得模具（jù）截麵各部分體積脹縮不均勻，組織轉變的（de）不均勻，從而引起（qǐ）“組織應力”和模具（jù）內外溫差所引起（qǐ）的熱應力。當其內應（yīng）力超（chāo）過模具（jù）的屈服極限（xiàn）時,就會引起模具的變形或者（zhě）碎（suì）裂！

一、模具材料的影響

1．模具材質的影響

某廠（chǎng）一批Cr12MoV鋼（gāng）較（jiào）複（fù）雜（zá）模具（jù），模具都（dōu）帶有（yǒu）￠60mm圓孔，模具熱處理後，部分模（mó）具（jù）圓孔出現橢（tuǒ）圓，造成模具報廢。

一般（bān）來說Cr12MoV鋼是（shì）微變形鋼，不應該出現較大變形。對變形嚴重的（de）模具進行（háng）金相分析（xī）發現，模具鋼中含（hán）有大量（liàng）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（yī）定方向分布的不（bú）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（rè）時它（tā）阻止模具內孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮（suō），使模具內孔發生不均勻的變形（xíng），使模具的圓孔出現橢圓。

（2）預防措施①在製造精密複雜模具（jù）時，要盡（jìn）量選擇碳化物偏析較（jiào）小的模具鋼，不要圖便宜（yí），選用小鋼廠生產的材（cái）質較差（chà）鋼材。②對存在碳化物（wù）嚴重偏析的模具鋼要進行合理鍛造，來打碎碳化物晶塊，降低碳化物（wù）不均勻分布的等級，消除性（xìng）能的（de）各向異性。③對鍛（duàn）後的模具鋼要進行調質熱處理，使（shǐ）之（zhī）獲得碳化物分（fèn）布（bù）均（jun1）勻、細小和（hé）彌散的索氏（shì）體組織、從而減（jiǎn）少精（jīng）密複雜模（mó）具熱處理後的變形。④對於尺寸較大或無法鍛造的模具，可采用固溶雙細化處理，使碳化物細化、分布均（jun1）勻，棱角圓整（zhěng）化，可達到減少模具熱處理變（biàn）形的目的。

2．模具的選材

製造精（jīng）密（mì）複雜（zá）、要（yào）求變形較小的模具（jù），要盡量（liàng）選用微變形（xíng）鋼，如空淬鋼等。

二、模具結構設計的影響

即使模具選材和鋼的材質都很好（hǎo），但是如果模具結構設計不合理，如薄邊、尖角、溝槽、突變的台（tái）階、厚薄懸（xuán）殊（shū）等，也容易造成模（mó）具（jù）熱處理後變形較大。

1、變形的原因

由（yóu）於模具各處厚薄不均或存在尖銳圓角，因（yīn）此（cǐ）在淬火（huǒ）時（shí）引起模具各部位之間（jiān）的熱（rè）應力和組織應力（lì）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（shī）

設計模具時（shí），在滿足實際生（shēng）產需要的情況下，應盡量減少模具厚（hòu）薄（báo）懸殊，結構不對稱，在模具的厚薄交（jiāo）界處，盡可能采用平滑過渡等結構設計。根據模具的（de）變形規律，預留加工餘量，在淬火（huǒ）後不致於（yú）因為模具變形而（ér）使模具報廢。對形狀（zhuàng）特別（bié）複雜的模具，為使淬火時冷（lěng）卻均勻，可采用給合結構。

三、熱處理加（jiā）熱工（gōng）藝的（de）影響

1、加熱速度的影響

模具熱處理後的變形一般都認為是冷（lěng）卻造成的，這是不正確的（de）。模具特別是複雜模具，加工工藝的正（zhèng）確與否對模具的變形往往產生較大的影響，對一些模具加熱（rè）工藝的對比可明顯看出，加熱（rè）速度較快，往往產生較（jiào）大的變（biàn）形。

任何金屬（shǔ）加熱時都要膨脹，由於鋼在加熱時，同一個模具（jù）內，各部分的溫度不均（即加熱的不均勻（yún））就必然會造成模（mó）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力。在鋼的相變點以下溫度（dù），不均勻的（de）加熱（rè）主要產（chǎn）生熱應（yīng）力，超過相變溫度加熱不均勻（yún），還會產生組織（zhī）轉變的（de）不等時性，既產生組（zǔ）織應力。因此加熱速度越快，模具表麵與心部的溫度差別越大，應力也越大，模具（jù）熱處理後產生的變形也越大。

對複雜模具在相變（biàn）點以下加熱時應緩慢加（jiā）熱，一般來說，模具真空熱處理（lǐ）變形要比鹽浴爐加熱淬火小得多。采用預熱，對於低合金鋼（gāng）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、加熱溫度的影響

一些廠家為了保證模具（jù）達到較高硬（yìng）度（dù），認（rèn）為需（xū）提高淬火加熱溫度。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（yàng）是采用正（zhèng）常的加熱溫度下進行加熱淬火，在允許的上（shàng）限（xiàn）溫（wēn）度加熱後的熱處理變（biàn）形要比在允許的下限溫度加熱的熱處理變形大得多（duō）。

四、殘留奧氏（shì）體的影響

一些高（gāo）合金模（mó）具鋼，如Cr12MoV鋼模（mó）具在淬火和低（dī）溫回火後，模具的長、寬、高皆發生縮小現象，這是因為（wéi）模具淬火後殘留奧氏體（tǐ）量過多而引起的。

1、變形原因

因（yīn）合金鋼（如Cr12MoV鋼)淬火後含有大量殘留奧氏體，鋼中各種（zhǒng）組織有（yǒu）不同的比（bǐ）體積，奧氏體的比體積最小，這是高合金鋼模具淬（cuì）火低溫回火後體積發生縮小的主要原因。鋼的（de）各種組織的比體（tǐ）積按（àn）下列順序遞減（jiǎn）：馬氏體-回火索氏體-珠光體（tǐ）-奧氏體

2、預防措施

（1）適（shì）當降低淬火溫度。正如前麵敘述過的淬火加熱溫度越高，殘留奧氏體量越大，因此選擇適當的淬火加熱溫度是減少模具縮小的重（chóng）要（yào）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（mó）具的淬火加熱溫度。

（2）一些數據表（biǎo）明，Cr12MoV鋼模具淬（cuì）火後，500℃回火（huǒ）較200℃回火（huǒ）的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，應適當提高回火溫度。生產（chǎn）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減少殘留奧氏體量的最佳工（gōng）藝，也是減少模具變形、穩定使用（yòng）時發生（shēng）尺寸變化的最佳措施，因此精密複雜模具（jù）一般應采用深（shēn）冷處理。

結論：

精密複雜模具的變形原因往往是複雜的（de），但是我們隻要掌握其變（biàn）形規律，分析其產（chǎn）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（zhì）的。一般來說，對精密複雜模具的熱處理變（biàn）形可采（cǎi）取（qǔ）一下方法預防。

（1）合理選材。對精密複（fù）雜模應選擇材質好的微變形模具（jù）鋼（如空淬鋼），對碳化物偏析嚴重的模具鋼應進行合理鍛（duàn）造（zào）並進行調質熱處理（lǐ），對較大和無法鍛造（zào）模具鋼可進行（háng）固溶雙細化熱處（chù）理。

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

（3）精密（mì）複雜模具要進（jìn）行預先熱處理，消除（chú）機械加工過程（chéng）中產生（shēng）的殘餘應力。

（4）合理選擇加熱溫度，控製加熱速度，對於精密（mì）複雜（zá）模具可采取緩慢加（jiā）熱、預（yù）熱和其他均衡加熱的方法來減少模具熱處理變形。

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

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

（7）對一（yī）些精密複雜（zá）的模具可采用預先（xiān）熱處理、時效熱處理（lǐ）、調（diào）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（zuò）（如（rú）堵孔、綁孔、機械固定、適宜的加熱方法（fǎ）、正確選擇模具的冷卻方向（xiàng）和在冷卻（què）介質中的運（yùn）動方向等）和（hé）合理的回火熱處理工（gōng）藝也是減少（shǎo）精密複雜模具變形的有效措施。

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