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（kòng）製精密複（fù）雜模具的變形一（yī）直成為熱處理生產中的關鍵問題。

模具在在淬火過程中，由於模具截麵各部分加熱和冷卻速度的不一致而引起的（de）溫（wēn）度差，使（shǐ）得模具截麵各部分（fèn）體積脹縮不均勻，組織（zhī）轉變的不均（jun1）勻，從而引起“組織應力”和模具內外溫差所引起的熱應力。當其（qí）內應力超過模具的屈服極限時,就會引起模具的變形或者碎裂！

一、模具材（cái）料的影（yǐng）響

1．模具材質的影響

某（mǒu）廠一批Cr12MoV鋼較複雜模具，模具都帶有￠60mm圓孔（kǒng），模具熱（rè）處理後，部分模具（jù）圓孔出（chū）現橢圓，造成模具報廢。

一般來說（shuō）Cr12MoV鋼是微（wēi）變形鋼，不應該出（chū）現（xiàn）較大變形。對變形嚴重的模（mó）具進行金相分析（xī）發現，模具鋼（gāng）中含有大量共（gòng）晶碳（tàn）化物，且呈帶狀和塊狀分布。

（1）模具橢圓（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化物的存在，碳化物的膨脹係數比鋼的（de）基體組織小３０％左右，加熱時它（tā）阻止模具內孔膨（péng）脹，冷卻時又阻止模具內（nèi）孔收縮，使模具內孔發生不均（jun1）勻的變（biàn）形，使（shǐ）模具的圓孔出現橢圓。

（2）預防措（cuò）施①在製（zhì）造精密複雜模具時，要盡量選擇碳化物偏析較小的模具鋼，不要圖便宜，選用小鋼廠生產的材質較差鋼材。②對存在碳化物嚴重（chóng）偏析（xī）的模具鋼要進（jìn）行合理鍛造，來打碎碳化物晶塊，降低碳化物（wù）不均勻（yún）分布的等級，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，使之獲得碳化（huà）物分布均勻、細小和彌散的索（suǒ）氏體組織（zhī）、從（cóng）而減少精密複雜模具熱處理（lǐ）後的變形。④對於尺寸較大或無法鍛造的模具（jù），可采用固溶雙細化處理，使碳化物（wù）細化、分布均勻（yún），棱角圓整化，可達到減少模具熱處理變形的（de）目的。

2．模具的選材

製（zhì）造精密複雜、要求變形較小的模具（jù），要盡量選用（yòng）微變形鋼，如（rú）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，但是如果模具結構設計不合理（lǐ），如（rú）薄邊、尖角、溝槽、突變的（de）台階（jiē）、厚薄懸（xuán）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（báo）不（bú）均（jun1）或存（cún）在尖銳（ruì）圓角，因此在淬火（huǒ）時引起模具（jù）各（gè）部位之（zhī）間的熱應力和組織應力（lì）的不同，導（dǎo）致各部（bù）位（wèi）體積膨脹的不同，使模具淬火後產生變形。

2、預防措施

設計（jì）模具時，在滿足實際生（shēng）產需要（yào）的情況下，應盡量（liàng）減（jiǎn）少模具厚薄懸殊，結構不對稱，在模具的厚薄交界處（chù），盡（jìn）可能（néng）采用平滑過渡等結構設計。根據模具的變形規律，預留加工（gōng）餘量，在淬（cuì）火後不致於因為模具變形而使模具報廢。對形狀特別複雜的模（mó）具，為使淬火時冷卻均勻，可采用給（gěi）合結構。

三、熱處理加熱工藝的（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卻造成的，這是不正確（què）的。模具特別是複雜模具，加（jiā）工工藝的正確與否（fǒu）對（duì）模具的（de）變形往往產（chǎn）生較大的影響（xiǎng），對（duì）一些模具加熱工藝（yì）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（tóng）一個模具內，各部分（fèn）的溫度不（bú）均（即加熱的不均勻）就（jiù）必然會造成模具內各部分的膨脹的不一致性，從而形成因加（jiā）熱不均的（de）內應力。在鋼的相變點以下溫度，不均勻的加熱（rè）主要產（chǎn）生熱（rè）應力，超過相變溫度加熱不均勻，還會產生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，模具表麵（miàn）與心部的（de）溫度差別越大，應力也越大，模具熱處理後產生的變形也（yě）越大（dà）。

對複雜模具在相變點以下加熱時（shí）應緩慢加熱，一般來說，模具真空熱處理變形要比（bǐ）鹽浴爐加熱淬火小得（dé）多。采用預熱，對於低合金鋼模具可采（cǎi）用一次預（yù）熱（rè）（550-620℃）；對於高合金（jīn）剛模（mó）具應采用二（èr）次（cì）預熱（550-620℃和800-850℃）。

2、加熱溫度的影響（xiǎng）

一些廠家為了保證模具達到較高硬度，認為需提高淬火加熱溫度。但是生產實踐表明，這種做法是不恰當的（de），對於複雜模具，同樣是（shì）采用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（hòu）的熱處理變形要比在允許的下限溫度加熱的（de）熱處理變形大得多。

四、殘（cán）留奧（ào）氏體的影響

一些高合（hé）金模具鋼，如（rú）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（xiàn）象（xiàng），這是因為（wéi）模具淬火後殘留奧氏體量過多而（ér）引起的。

1、變形原因

因合金鋼（如Cr12MoV鋼)淬火後含（hán）有大量殘留奧氏體，鋼中各（gè）種組織有不同的比體積，奧氏體的比體積最（zuì）小（xiǎo），這是高（gāo）合（hé）金鋼模具淬火低溫回火後體積發生縮小的主要原因（yīn）。鋼的各種組織的比體積按下列順序遞減（jiǎn）：馬氏體-回火索氏體-珠光體-奧（ào）氏（shì）體

2、預防措施（shī）

（1）適當降低淬火溫度。正如前麵敘述過的淬火加熱溫度（dù）越高，殘留奧氏體量（liàng）越大，因（yīn）此選擇適當的淬火（huǒ）加熱溫度是減少模具縮（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（zōng）合性能，適當降低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（huǒ）較200℃回（huí）火的殘留奧氏體（tǐ）量少了一半，所以（yǐ）在保證模具技術要求的前提（tí）下，應適當提高回火溫度。生產實踐表明：Cr12MoV鋼模具500℃回火模具變形（xíng）量最小，而硬度降低不多（2~3HRC）。

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

結論：

精密複雜模具的變形原因往往是複雜（zá）的，但是（shì）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（mó）具的（de）變形是能（néng）夠減少的，也是（shì）能夠控製的。一般來說（shuō），對精密複（fù）雜模具（jù）的（de）熱處（chù）理（lǐ）變形可采取一下方法預防。

（1）合理選材。對精密複雜模（mó）應選擇材質（zhì）好的微變形模具鋼（如空淬鋼），對碳化物偏析嚴（yán）重的模具鋼應進行合理鍛造並進行（háng）調質熱處理，對較大和無（wú）法鍛造模具鋼可進（jìn）行固溶雙細化熱處理。

（2）模（mó）具結構設計要合理，厚（hòu）薄不要太懸殊，形狀要對（duì）稱（chēng），對於變形較大模（mó）具要掌（zhǎng）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預先熱處理，消除機（jī）械加工過程中產生的殘（cán）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（fù）雜模具可采取緩慢加（jiā）熱、預熱和其他均衡加熱的方法來減少模具熱處理變形。

（5）在保證模具（jù）硬度的前提下，盡量采用預（yù）冷、分級冷（lěng）卻淬火（huǒ）或溫淬火工藝。

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

（7）對（duì）一些精密複雜的模具可采用預先熱處理、時效熱處（chù）理、調質氮化熱處理來控製（zhì）模具的精度。

最後，正確的熱處理（lǐ）工藝（yì）操作（如堵孔、綁孔、機械固定、適宜的加熱方法、正確選擇（zé）模具的冷卻（què）方向和（hé）在（zài）冷卻介質（zhì）中的運動方向等）和合（hé）理的回火熱處理工藝（yì）也是減少精密複雜模（mó）具（jù）變形的有（yǒu）效措施。

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