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（ér）報廢，控製精密（mì）複雜模具的變形一直成為熱處理生產中的關鍵問題（tí）。

模具在在（zài）淬火過程中，由於模具截麵各部分加（jiā）熱和冷卻速度（dù）的不一致而（ér）引起的溫度差，使得模具截麵各部（bù）分（fèn）體積脹縮不均勻，組織轉變的（de）不均勻，從而引起“組織應力”和模具內外溫差所引起的熱應力。當其內應力（lì）超過模具的屈服極（jí）限時,就會引起模具的變形或者碎裂！

一、模具（jù）材料的影響

1．模具材質的（de）影響

某廠一批Cr12MoV鋼較複雜模（mó）具，模具都帶有￠60mm圓孔，模具熱處理後，部分模具（jù）圓孔出現橢圓，造成模具報廢。

一般來說Cr12MoV鋼是微（wēi）變形（xíng）鋼，不應該出現較大變形。對（duì）變形（xíng）嚴重的模具進行金相分析（xī）發現，模具鋼中含有大量共（gòng）晶碳化物，且呈帶狀和塊狀分布。

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

（2）預防措施（shī）①在製造（zào）精密複雜模具時，要盡量（liàng）選擇碳化物偏析較小的模具鋼（gāng），不要圖便宜，選用小鋼廠生產的材質較差鋼材。②對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼要進行合理鍛造，來打（dǎ）碎碳化物晶（jīng）塊，降低碳化物不（bú）均勻分布（bù）的等級，消除性能的各向（xiàng）異性。③對鍛後的模具鋼（gāng）要進行調質熱處理，使之獲得碳化物分布均勻、細小和彌散的索氏體組織、從（cóng）而減少精密複雜模具熱處理後的變形。④對於尺寸較大或無法鍛造的模具，可（kě）采用固溶雙細化處理，使碳化物細化、分布均勻，棱角圓整（zhěng）化，可達（dá）到減少模具熱（rè）處理變形的目的。

2．模（mó）具的選材（cái）

製造精密複雜、要求變形較小的模具，要盡量選用微變形鋼（gāng），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（cái）質都很好，但是如果模具（jù）結構設計不合理，如薄邊、尖角、溝槽、突變的（de）台階、厚薄懸殊等，也容易造成模具熱處理（lǐ）後變形較大。

1、變形的原（yuán）因

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

2、預防措施（shī）

設計模具時，在滿足實際生產（chǎn）需要的情況（kuàng）下（xià），應盡量減（jiǎn）少模具厚薄（báo）懸殊，結構不對稱，在模具的（de）厚薄交界（jiè）處，盡可能采（cǎi）用（yòng）平滑（huá）過渡等（děng）結構設計。根據模具的變形規（guī）律，預留加工餘量，在淬火（huǒ）後不致於因為模具變形而使（shǐ）模具報廢。對形狀特別複雜的模具，為使淬火時冷（lěng）卻均勻，可采用給合結構。

三、熱處理加熱工藝的影響

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（mó）具，加工工藝的正確與（yǔ）否對模具的變形往往產生較大的影響，對（duì）一些模具加熱工藝的（de）對比（bǐ）可明顯看出（chū），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，由於鋼在加熱時，同一個模具內，各部分的溫度不均（即加熱的（de）不（bú）均勻）就必然（rán）會造成模具內各部分（fèn）的膨脹的不一致性，從而形成（chéng）因加熱（rè）不均的內應力。在鋼（gāng）的相變點以下溫度，不均勻的加熱（rè）主要產生熱（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。因此加熱速度越（yuè）快，模具表麵與（yǔ）心部的溫度差別越大，應力也越大，模具熱處理後（hòu）產生的變（biàn）形也越大。

對複雜模具在相變點以下加熱時應緩（huǎn）慢加熱（rè），一般來說，模具真空熱處理變形要比鹽浴（yù）爐加熱淬（cuì）火小得多。采用預熱，對於低合金鋼模具可采用一次預熱（550-620℃）；對於高合金剛模具應采用二（èr）次預熱（550-620℃和800-850℃）。

2、加熱（rè）溫度的影響

一些廠家為了保證模具達到較（jiào）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，對於複（fù）雜模具，同樣是采用正常的加熱（rè）溫度下進行加（jiā）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溫度加熱的熱處（chù）理變形大得多。

四、殘留奧氏體的（de）影響

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

1、變（biàn）形原因

因合金鋼（如Cr12MoV鋼)淬火後含有大量殘留奧氏體，鋼中各種組織（zhī）有不同的比體積（jī），奧（ào）氏體的比（bǐ）體（tǐ）積（jī）最小，這是高合金鋼（gāng）模具淬（cuì）火低溫（wēn）回火後體積發生縮小的主要原（yuán）因。鋼的各種組織的比（bǐ）體積按下（xià）列順序遞減：馬氏體-回火索氏體（tǐ）-珠光體-奧氏（shì）體

2、預防措施

（1）適當（dāng）降低淬火溫度。正如前麵（miàn）敘述過的淬火加熱溫度（dù）越高，殘留奧氏體量越大，因此選擇適當的淬火加（jiā）熱（rè）溫度是減少模具縮小的重要措施。一般在（zài）保證模（mó）具技術要（yào）求的情況（kuàng）下，要考慮模具的綜合性能，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（huí）火較200℃回火的殘留奧（ào）氏體量少了一半（bàn），所以（yǐ）在（zài）保證模具技（jì）術要（yào）求（qiú）的前提下（xià），應（yīng）適當提高回火溫度。生產實踐表明：Cr12MoV鋼模具500℃回火模具變形量最小，而硬度降（jiàng）低（dī）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（shì）減少模具（jù）變形、穩定使用時（shí）發生尺寸（cùn）變化的最佳措施，因此精密複雜模具一般（bān）應采用深冷（lěng）處（chù）理。

結論：

精密複雜模具的（de）變形原因往往是複（fù）雜的，但是我們隻要掌握其變（biàn）形規律，分析其產生的原因（yīn），采（cǎi）用不同的（de）方法進行預防模具的（de）變形是能夠減（jiǎn）少的，也是能（néng）夠控製的。一般來說，對精密複雜模具的熱處理變（biàn）形可（kě）采取（qǔ）一下方法預防。

（1）合理選（xuǎn）材（cái）。對精密複雜模應選擇材質（zhì）好的微變形（xíng）模具鋼（如空淬鋼），對碳化物偏析嚴重的模具鋼應進行合理鍛造並進行調質（zhì）熱處理，對較大（dà）和無法鍛造模具鋼可進行固溶雙細化熱（rè）處理。

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

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

（4）合理選擇加熱溫（wēn）度，控製加熱速度，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（fāng）法（fǎ）來減少模具熱處理變形。

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

（6）對（duì）精密複雜模具，在條件（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（jīng）密（mì）複雜的模具（jù）可采用（yòng）預先熱處理、時效（xiào）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（dǔ）孔、綁孔、機（jī）械（xiè）固定、適宜的加熱方法、正確選擇模具的（de）冷卻方向和在冷卻介質中的運（yùn）動方向（xiàng）等）和合理的回火熱處理工藝也是（shì）減少精密複雜模具變形的（de）有效（xiào）措施。

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