熱處理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問題。

模具在（zài）在淬火過程中，由於模具截麵各部分加熱和（hé）冷卻速（sù）度的不一致而引起的（de）溫度差，使（shǐ）得模具截麵（miàn）各部分體積脹縮不均勻，組織轉變的不均（jun1）勻，從而引起“組織（zhī）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（de）屈服極限時,就會引起模具的變形或者（zhě）碎裂！

一、模具材（cái）料的影響

1．模具材質的影響（xiǎng）

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，部分模具圓孔出現（xiàn）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。對變形嚴重的（de）模具進（jìn）行金相分析發現，模具鋼中含有大量共晶碳化物，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（wéi）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基體組織小３０％左右，加熱時它阻止模具內孔膨（péng）脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮，使模具內孔發生（shēng）不均勻的（de）變形，使模具的圓孔出現橢圓。

（2）預（yù）防措施①在製造（zào）精密（mì）複雜模具時，要（yào）盡量選擇碳化物偏（piān）析較小的模具鋼，不要圖（tú）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（duàn）造，來（lái）打碎碳（tàn）化物晶（jīng）塊，降低碳化物不均勻分布的等級，消除性（xìng）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（dé）碳化物分布均勻、細小和彌散的索氏體組織、從而減少精密（mì）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目的。

2．模（mó）具的選材

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

二、模具結構設計的影響

即（jí）使模具選材和鋼的材質都（dōu）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（de）台階、厚薄懸殊等，也容易造成模具熱（rè）處理後變形較大。

1、變形的原（yuán）因

由於模具各處厚薄不均或存在（zài）尖銳圓角（jiǎo），因此在淬火時（shí）引起模具各部位之間的熱應力和組織應（yīng）力的（de）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（jì）模具時，在滿足實際生產需要的情況下，應盡量減少模具厚薄懸殊，結構不對稱，在模具的厚薄交界處，盡（jìn）可能采用平滑過渡等結構設計。根據模具的變形規律，預留加工餘量，在淬火後不致於（yú）因為模（mó）具變形而使模具報廢。對形狀特別（bié）複雜的模具，為使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構。

三、熱（rè）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（xíng）一般都認為是冷卻（què）造成的，這是不正確的。模具特（tè）別是複雜模（mó）具，加工工藝的正確與否對模具的變形往往產生較大的影（yǐng）響，對一些模具（jù）加熱工藝的對比可明顯看出，加熱速度較快，往往（wǎng）產生較大的變形。

任何金屬加熱時都（dōu）要膨脹，由（yóu）於鋼在加熱時，同一個模具內，各部分的溫度不均（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性，從而形成因（yīn）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應力，超（chāo）過相變溫度（dù）加熱不均（jun1）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（jù）熱處理後產生的變形也越大。

對複雜模具在相變點以下加熱時應緩慢加熱，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，對於低合金鋼模具（jù）可（kě）采用一次預熱（550-620℃）；對於（yú）高合金剛模具應（yīng）采用二次預熱（rè）（550-620℃和800-850℃）。

2、加（jiā）熱溫度的影響（xiǎng）

一些廠家為了保證模具達到較（jiào）高（gāo）硬（yìng）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（bú）恰（qià）當的，對於複雜模具，同樣是采用正常的加熱溫度下進行加熱淬火，在允許的上限（xiàn）溫度加熱後的熱處理變形要比在允許的（de）下限溫度加熱的熱處理變形大得多（duō）。

四、殘留奧氏體（tǐ）的影響

一些高合金模具鋼，如Cr12MoV鋼模具在淬（cuì）火和低溫回火後，模（mó）具的（de）長、寬、高皆發生縮小現象，這是（shì）因為模具（jù）淬火後殘留奧氏體量過多而引起的。

1、變形原因（yīn）

因合金鋼（如Cr12MoV鋼（gāng）)淬火（huǒ）後含有（yǒu）大量殘留奧氏體，鋼中各種組織有不同的比體積，奧氏體的比體積最小，這是高合金鋼模具（jù）淬火低溫回火後體積發生縮小的主要（yào）原因。鋼（gāng）的各種組織（zhī）的（de）比（bǐ）體積按下列順序遞減：馬氏體-回火索氏體-珠光（guāng）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（rè）溫度越高，殘留奧氏體（tǐ）量越大，因此選擇適當的淬火加熱溫度是減少模（mó）具縮小的重（chóng）要措施。一般在（zài）保證模具技術要求的（de）情況下，要考慮模具的綜合性能，適當降低模具的淬火加熱溫度（dù）。

（2）一（yī）些數據表明，Cr12MoV鋼模具淬火後，500℃回火（huǒ）較200℃回火的殘留奧氏（shì）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（huǒ）模（mó）具變形量最小，而硬（yìng）度降低不多（2~3HRC）。

（3）模具淬火後采取冷（lěng）處理是減少殘留奧氏體量的最佳工藝，也是減少模具變形（xíng）、穩定使用時發生尺寸變化（huà）的最佳措施，因此（cǐ）精密複雜模具一般應采（cǎi）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（wò）其變（biàn）形規律，分析其產生的原因，采用不（bú）同的（de）方法進行預防模具的變形（xíng）是能（néng）夠減少的，也（yě）是能夠控製的。一般來說，對精密複雜模具的熱處理變（biàn）形可（kě）采取一下方法預（yù）防。

（1）合理選材。對精密複雜模應選擇材質好的微（wēi）變形模具鋼（如空淬鋼），對（duì）碳化物偏析嚴重的模具鋼應進行合理鍛造並進（jìn）行調質熱處理，對較大（dà）和無法鍛造模具（jù）鋼可進行（háng）固溶（róng）雙細化熱處理。

（2）模具結構設計要合理，厚（hòu）薄不要（yào）太懸殊（shū），形狀要（yào）對稱，對（duì）於變（biàn）形較大（dà）模具要（yào）掌握變形規律，預留加工餘（yú）量，對於（yú）大型、精密複雜模具（jù）可采用組合結構（gòu）。

（3）精密複雜模具要進行預先熱處（chù）理，消除機械加工過程中（zhōng）產生的殘餘應力。

（4）合理選擇加熱溫度，控製加熱速度，對於精密（mì）複（fù）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（mó）具（jù）熱處理變形。

（5）在保（bǎo）證模具硬度的前提下，盡量采（cǎi）用預冷、分級冷（lěng）卻淬火或溫淬火工藝。

（6）對精密複雜模具，在（zài）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（duì）一些精密複雜的模具可（kě）采用預先熱處理、時（shí）效（xiào）熱處理、調質氮化（huà）熱處理（lǐ）來控製模具的精度。

最（zuì）後，正確的（de）熱處（chù）理工藝操作（如堵孔（kǒng）、綁孔、機械固定、適宜的加熱方（fāng）法、正確選擇模（mó）具的冷卻方（fāng）向和在（zài）冷卻介質中的（de）運動方向等（děng））和合理的回火熱處理工藝也是減少精密複雜模具變形的有效（xiào）措施。

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