熱處理（lǐ）變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（xíng）而報廢，控製（zhì）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（tí）。

模具在在淬火過程（chéng）中，由於模具截麵各部分加熱和（hé）冷卻速度的不一致而引起的溫（wēn）度差，使得模具截麵各部分（fèn）體積（jī）脹縮不均勻，組織轉變的不均勻，從而（ér）引起“組織應力”和（hé）模（mó）具內外溫差所引起的熱應力。當其內應力超（chāo）過模具的屈服極限時,就會引起模具的變形或者碎裂！

一、模具材料的影響

1．模具材質的影響

某廠一批Cr12MoV鋼較複雜（zá）模具，模具都帶有￠60mm圓孔，模具熱（rè）處理後（hòu），部分模具圓孔出現橢圓，造成模具報廢。

一般來說Cr12MoV鋼是微變形鋼，不應該出現較大變形。對變形（xíng）嚴（yán）重的（de）模具進（jìn）行金相分析發現，模具鋼中含（hán）有大量共晶碳化物，且呈帶狀和（hé）塊狀分布。

（1）模具橢圓（變形）產生的原因這是因為（wéi）模具鋼中呈一（yī）定方向分布的（de）不均勻碳化物的存在，碳化物的膨脹係數比鋼（gāng）的基體組織（zhī）小３０％左（zuǒ）右（yòu），加熱時它阻止模具內孔膨脹，冷卻（què）時又阻止模具內孔收縮，使模具內孔發生不均勻（yún）的變形，使模具的圓孔出現橢圓。

（2）預防措施①在製造（zào）精密複雜（zá）模具時，要盡量（liàng）選擇碳化物偏析較（jiào）小的模具鋼，不要圖便（biàn）宜，選（xuǎn）用小鋼廠生產的材質較差鋼材。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，降低碳化物不均勻分布的（de）等級，消除性能的（de）各向異性（xìng）。③對鍛後的（de）模具鋼要進行調質熱（rè）處理，使之獲得（dé）碳化物分布均勻（yún）、細小和彌散（sàn）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，可采用（yòng）固溶雙細化處理，使碳化物細化、分布均勻（yún），棱角圓整化，可達到減少模具熱處理變形的目的。

2．模具的選材（cái）

製造精密複雜、要求（qiú）變（biàn）形較小的模具（jù），要盡量選用（yòng）微變形鋼，如空淬鋼等。

二、模具結（jié）構設計的影響

即（jí）使模具選材和鋼的材質都很好，但是如果模具（jù）結構（gòu）設計不合（hé）理，如薄邊（biān）、尖角、溝（gōu）槽、突變（biàn）的台階、厚（hòu）薄懸（xuán）殊等，也容易造成模具熱處理後變形較大。

1、變形（xíng）的原因

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

2、預防措施

設（shè）計模具時，在滿足實際生產需要的情況下，應盡量減少（shǎo）模具厚（hòu）薄懸殊，結（jié）構不對稱，在模具（jù）的厚薄交界處，盡可能采用平滑過渡等結構設計（jì）。根（gēn）據模具（jù）的變形規律，預留加工餘量，在淬火後不（bú）致於因為模具變形而使模具報廢（fèi）。對形狀特別（bié）複雜的（de）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（dōu）認為是冷卻（què）造（zào）成的，這是不正確的。模具特別是（shì）複雜（zá）模具，加（jiā）工工藝的正確與否對模具的變形往往產（chǎn）生較大的影響，對一些模（mó）具加熱工藝的對比可明顯看出，加熱（rè）速度較快，往往產生較大的變形（xíng）。

任何金屬加熱時都（dōu）要膨脹，由於鋼在加熱時，同一個模（mó）具內，各部分的溫（wēn）度不均（即加熱的不均勻）就必然會造成模具內各部分的膨脹的不一致（zhì）性，從而形成因加熱不均的內應力。在鋼的相變點以下（xià）溫度，不均勻的加熱主要（yào）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（zhī）應力。因此加熱速度越快，模具表麵與心（xīn）部的溫度差別越大，應力也越大，模（mó）具熱處（chù）理後產生的變形也越大。

對複（fù）雜模具在相變點以下加熱時應（yīng）緩慢加熱，一般來說，模具真空熱處理變形要比（bǐ）鹽（yán）浴爐加熱淬火小得多（duō）。采用預熱（rè），對於低合金（jīn）鋼模（mó）具可采用一次預熱（550-620℃）；對於高合金（jīn）剛模具應采用二次預熱（550-620℃和800-850℃）。

2、加熱溫度的影響

一（yī）些（xiē）廠家為了保證模具達到較高（gāo）硬度，認為需提高淬火加熱溫度。但是生產（chǎn）實踐（jiàn）表明，這種做法是不恰當的，對於複雜模具，同樣（yàng）是采用正常的加熱溫度（dù）下進行加熱淬火，在允許的上限溫度加熱後（hòu）的熱（rè）處理變形要（yào）比在允許的（de）下限溫度加熱的熱處理（lǐ）變形大得多。

四、殘留奧氏體的影響

一些（xiē）高合（hé）金模具鋼，如Cr12MoV鋼模具在淬火和低溫回火後，模具的長、寬（kuān）、高皆發生（shēng）縮小現象，這是因為模具淬火後（hòu）殘（cán）留奧（ào）氏體量過多（duō）而引（yǐn）起的。

1、變形原因

因合金鋼（如Cr12MoV鋼)淬火（huǒ）後（hòu）含有（yǒu）大量殘留奧氏體，鋼中（zhōng）各種組織有不同的比體積，奧氏體的比體積最小，這是高合金鋼模具淬火低溫回火後體積發生縮小的（de）主要原因。鋼的（de）各種（zhǒng）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（shī）

（1）適當降低淬火溫度。正如前麵敘述過的淬火加（jiā）熱溫度越高，殘留奧氏體量越大，因（yīn）此選擇適當的淬火加熱溫度是減（jiǎn）少（shǎo）模具縮小的重要措施。一般在保證模具技術（shù）要求（qiú）的情況下，要考慮（lǜ）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（jù）表明，Cr12MoV鋼模具淬火後，500℃回火較200℃回火的殘（cán）留奧氏體量少了一半，所以在（zài）保證（zhèng）模具技術要求的前提下，應適當（dāng）提高回火（huǒ）溫度。生產實踐表明：Cr12MoV鋼模（mó）具（jù）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（liú）奧氏體量的（de）最佳工藝，也是減少模具變形、穩定使（shǐ）用時發生尺寸變化的（de）最佳措施，因此精密複雜模具（jù）一（yī）般應采用深冷處理（lǐ）。

結論：

精密（mì）複雜模具的變形原因往往是複雜的，但是我們隻要掌握其（qí）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是能夠減（jiǎn）少的，也是能（néng）夠控製（zhì）的。一般來（lái）說（shuō），對精（jīng）密複雜模具的熱處理變形可采（cǎi）取一下方法預防。

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

（2）模具結構設計（jì）要合理，厚薄（báo）不要太懸殊，形狀要對稱，對於變形較大模具要（yào）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（xiān）熱處理，消除機械加（jiā）工過程中產生的殘餘應力。

（4）合理選擇加熱溫度，控製加熱速（sù）度，對於精密複雜模具可采取緩（huǎn）慢加熱、預熱和其他均衡加熱的方法來（lái）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、分級冷卻淬火或溫淬火工藝。

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

（7）對（duì）一些精密複雜的模具可采用（yòng）預先熱處理、時效熱處理、調（diào）質氮（dàn）化（huà）熱處理來控（kòng）製模具的精度。

最後，正確的熱處理工藝操作（如堵孔、綁孔、機（jī）械固定、適宜的加熱方法、正確選擇模具的冷卻方向和在冷卻介質中的運（yùn）動方向等）和（hé）合理的回火（huǒ）熱處理工藝也是減少精密複雜模具變形的（de）有（yǒu）效措施。

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