熱處理變形是模具處理過（guò）程的（de）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（mó）具的變形一直成為熱處理生產中的關鍵問題。

模具在（zài）在淬火過程中，由於模具截麵各部分（fèn）加熱（rè）和冷卻（què）速度的不一致而引起的溫度差，使得模具截（jié）麵各部分體積脹（zhàng）縮不均勻，組織轉變的不均（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、模具材料的影響

1．模具（jù）材質的影（yǐng）響

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

一般來說（shuō）Cr12MoV鋼（gāng）是微變形鋼，不應（yīng）該出現較大變形。對變形嚴重的模具進行金相（xiàng）分析發現，模具鋼中含有大量（liàng）共晶碳化物，且呈帶狀和塊狀分布。

（1）模具橢圓（變形）產（chǎn）生的原因這是因（yīn）為模具（jù）鋼中呈一（yī）定方向分布的不均勻碳化物（wù）的存在，碳化物的膨脹係數比鋼的基體組織小３０％左（zuǒ）右，加（jiā）熱時（shí）它阻止模具內孔膨脹，冷卻時又阻止模具內（nèi）孔收縮，使模具內孔（kǒng）發生不均勻的變形，使模具的圓孔出現橢圓（yuán）。

（2）預防措施①在製造（zào）精密複雜模具時，要盡量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（shēng）產的材質較差（chà）鋼材。②對存在碳化物嚴重偏析（xī）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，消除性能的各向異性。③對鍛後（hòu）的模具鋼要進行調質熱處理，使之獲得碳化物分布均勻、細小和彌散的索（suǒ）氏體組織、從而（ér）減少精密複雜模具熱處理後的變形。④對於尺寸較大或（huò）無法（fǎ）鍛造的模具，可采（cǎi）用固溶雙細化處理，使碳化物（wù）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（jù）的選（xuǎn）材

製造精密複雜、要求變形較小的模具，要盡量選用微變（biàn）形鋼，如（rú）空淬鋼等。

二、模具結構設（shè）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，如薄邊、尖角、溝槽、突變的台階、厚薄懸殊等，也容易造成模具熱處理後變形較大。

1、變形（xíng）的原因

由（yóu）於模具各處厚薄不均或存（cún）在尖銳（ruì）圓角，因（yīn）此在淬火時引起模具各部位之間的熱應力和組（zǔ）織（zhī）應力的不同，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

設計模具時，在滿（mǎn）足實際生產需要的情況下，應盡量減（jiǎn）少模具厚薄懸殊，結構不（bú）對稱，在模具的厚薄交界處，盡可能采用平滑過（guò）渡等結構設計。根據模具的變形規（guī）律，預留加工餘量，在淬火後不致於因為模具變形而使模具報廢（fèi）。對形狀特別複雜（zá）的模具，為使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構。

三、熱處理（lǐ）加熱工藝（yì）的影響

1、加熱速（sù）度的影響

模具熱處理後的變形一般都認為是冷卻造成的（de），這（zhè）是不正確的。模具特別（bié）是複雜模具，加工工藝的正確與否對（duì）模具的變形往往產生較大的影響，對一些模具加（jiā）熱工藝的對比（bǐ）可明顯看出，加熱速（sù）度較快，往往產（chǎn）生較大的變（biàn）形。

任何金屬加熱時都要膨脹，由（yóu）於鋼在加熱時，同一個模具內（nèi），各部分的溫度不均（即加熱的不均勻）就必（bì）然會造成模具內各部分的膨脹的不一致性（xìng），從而形成因加熱不均的內應力。在鋼的相變點以下溫度，不均勻的加熱主要產生熱（rè）應力，超過相變溫度（dù）加熱不（bú）均勻，還會（huì）產生組織轉變的（de）不等時性，既產生組（zǔ）織應力。因此（cǐ）加熱速度越快，模具表麵與心部的溫（wēn）度差（chà）別越大，應力也越（yuè）大，模具熱處理後產生的變形也越大。

對複雜模具（jù）在相變（biàn）點（diǎn）以下加熱時應緩慢加熱，一般來說，模具（jù）真（zhēn）空熱處理變形要比鹽浴爐加熱（rè）淬火小得多。采用預熱，對於低合金鋼模具可采（cǎi）用一次（cì）預熱（rè）（550-620℃）；對於高合金剛模具應采用（yòng）二（èr）次預熱（550-620℃和800-850℃）。

2、加熱溫度的影響（xiǎng）

一些（xiē）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（zhè）種做法是不恰當（dāng）的，對（duì）於複雜模具（jù），同樣是采（cǎi）用正常的加熱溫（wēn）度下進行加熱淬火，在允許的上限（xiàn）溫度加（jiā）熱後的熱處理變形要比在允許的下限溫度加熱的熱（rè）處理變形大得多。

四、殘留奧氏體的影（yǐng）響

一些高合金模具鋼，如Cr12MoV鋼模具在淬（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過多而引起的。

1、變形原因

因（yīn）合金鋼（如Cr12MoV鋼)淬火（huǒ）後含有大量殘留奧氏體，鋼（gāng）中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（jīn）鋼模具淬（cuì）火低（dī）溫回火後體積發生縮小的主要原因。鋼的各種組織的比體積按下列順序遞減：馬氏（shì）體-回火索（suǒ）氏體-珠光體-奧氏體

2、預防措施

（1）適當降低淬火溫度。正如前麵敘述過的淬火加（jiā）熱溫度（dù）越（yuè）高，殘（cán）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（jù）縮小的重要措施。一般（bān）在保證模具技術要求的（de）情況下，要考（kǎo）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（jù）表明，Cr12MoV鋼（gāng）模具淬火後，500℃回火較200℃回火的殘留奧氏體量少了一半，所（suǒ）以在保證（zhèng）模具技術要求的前提下，應適當提高回火溫度。生產實踐表明：Cr12MoV鋼模具500℃回火（huǒ）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（lěng）處理是減少殘留奧（ào）氏體量的最佳工藝，也是減少模具變形、穩定使用時發生尺寸變化的最佳（jiā）措施，因此精密複雜模具一般應采用深冷處理。

結論：

精密複雜模具的變形原因往往是複雜的，但是我們隻要掌握其變形規律（lǜ），分（fèn）析（xī）其產生的原（yuán）因，采用不（bú）同的方（fāng）法進行預防模具的（de）變形是（shì）能夠減少的，也是能夠控製的。一般來說，對精密複雜模具（jù）的熱（rè）處理變形可采取一下方法預防。

（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（duì）碳化物偏析嚴（yán）重的模具鋼應（yīng）進行合理鍛造並進行調質熱處（chù）理（lǐ），對較大和無法鍛造模具（jù）鋼可進行固溶雙細（xì）化熱處理。

（2）模具（jù）結構設計要合（hé）理（lǐ），厚薄不（bú）要太懸殊，形（xíng）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、精密複（fù）雜模具可采（cǎi）用組合結構。

（3）精密（mì）複雜模具要進（jìn）行預（yù）先熱（rè）處理（lǐ），消除機械加工過程中產（chǎn）生的殘餘應力。

（4）合理選擇加熱溫度（dù），控製加熱速度，對於精密複（fù）雜模具可采取緩慢加熱、預熱和其他均衡加熱的方法（fǎ）來減少模具熱處理（lǐ）變形。

（5）在保（bǎo）證模具硬度的前（qián）提下，盡量（liàng）采用預冷、分（fèn）級冷卻淬火或溫淬火工藝。

（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（hé）淬火後的深冷處理。

（7）對一些（xiē）精密複雜的模（mó）具可采用預先熱處理、時（shí）效熱處理、調質氮化熱處理來控製模具的精度。

最後，正（zhèng）確的熱處理工藝操作（如堵孔、綁孔、機械固定（dìng）、適宜的（de）加熱方法、正（zhèng）確選擇模（mó）具的（de）冷卻方向和在冷卻介質中的運動方向等）和合理的回火熱處（chù）理工藝（yì）也是減少精密複雜（zá）模具（jù）變形的有效措施。

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