熱（rè）處理變（biàn）形是模具處理（lǐ）過程的主要缺陷，精密複雜模（mó）具常因熱（rè）處理變形而報廢，控製精密複雜模具的變（biàn）形一直成（chéng）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（jù）截麵各部分加熱和冷卻（què）速度的不一致而引起的溫度差，使得（dé）模具截（jié）麵各部分體積脹縮不均勻，組織（zhī）轉變的不均（jun1）勻，從而引起“組織應（yīng）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（jiù）會（huì）引起模具的變形或者碎裂（liè）！

一、模具材料的影（yǐng）響

1．模具材（cái）質的影響（xiǎng）

某廠一批Cr12MoV鋼較複雜模具，模具都帶有￠60mm圓孔，模具熱處理後（hòu），部（bù）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（gāng），不應（yīng）該出現較大變形。對變形嚴重的模具進（jìn）行金相分析發現（xiàn），模具鋼中含有（yǒu）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（shēng）的原因這是因為模具（jù）鋼中呈一定方向分布的不均勻碳化物的（de）存在，碳化（huà）物的膨脹係數比鋼的基體組織小（xiǎo）３０％左（zuǒ）右，加熱時它阻止模具內（nèi）孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮，使模具（jù）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①在製造精密複雜模具時，要盡量選擇碳化物偏析較小的模（mó）具鋼，不（bú）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，來打碎（suì）碳化物（wù）晶塊，降低碳化物不均（jun1）勻分布的等級，消除性能的各向異性（xìng）。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（xì）小和彌散的索氏體組織（zhī）、從而減少精密複雜模具熱（rè）處理後的變形。④對於（yú）尺寸較大或無法鍛造的模具，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（huà），可（kě）達到減少模具熱處理（lǐ）變形的目的。

2．模具的選材（cái）

製（zhì）造精密複雜、要求（qiú）變形較（jiào）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（jì）的影響

即使（shǐ）模具選材和鋼（gāng）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（jiǎo）、溝槽、突變的（de）台階、厚薄懸殊等，也容（róng）易造成模具（jù）熱處理後變形較大。

1、變（biàn）形的原因

由於（yú）模具各處厚薄不均（jun1）或存在尖銳圓角（jiǎo），因此在淬火時引起模（mó）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不同，使模具淬火後產生變形。

2、預防措施

設計模（mó）具（jù）時，在滿（mǎn）足實際生產需（xū）要的情況下，應盡量減少模（mó）具厚薄懸殊，結構不對稱，在模具的厚薄交界處，盡可能采用平滑過渡等結構設計。根據模具的變形規律，預（yù）留加工餘量，在淬火後不致於因（yīn）為模具（jù）變形而使模具報廢（fèi）。對（duì）形狀特別複雜的模具，為使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構。

三、熱處理加熱工藝（yì）的影響（xiǎng）

1、加（jiā）熱速度（dù）的影響

模具熱（rè）處理後的變形一般都認為是冷卻造成的，這是不正確的。模具特別（bié）是複雜模具，加工工藝的正確與否對模具的變形往往產生較大的影響，對一些模（mó）具加熱工藝的對比可（kě）明顯（xiǎn）看出（chū），加熱速度較快，往往產生（shēng）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（gè）部分的溫度不均（即加熱（rè）的不均勻）就必（bì）然會造成模具內各部分（fèn）的膨（péng）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（biàn）點以下溫度，不均勻的加熱主（zhǔ）要產生熱應力，超過相（xiàng）變（biàn）溫度加熱不均勻，還會產生組織轉變的不等時（shí）性，既產生（shēng）組（zǔ）織應力。因此加熱速度越快，模具表麵與心部的溫度差別越大，應力也越大，模具熱處理後（hòu）產生的變形也越大。

對複雜模（mó）具在相（xiàng）變（biàn）點以下加熱時應緩慢加熱（rè），一般來說，模具真空熱（rè）處理變形要比鹽（yán）浴爐加熱淬火小得多。采用預熱，對於低（dī）合（hé）金鋼模具可（kě）采用一（yī）次預熱（550-620℃）；對（duì）於高合金剛模具應采用二（èr）次（cì）預熱（550-620℃和800-850℃）。

2、加熱溫度的影響

一些廠家為了保證模具達到較高硬度，認為需（xū）提高淬火（huǒ）加熱溫度。但是生產實踐表明，這種做法是不恰當的，對（duì）於（yú）複雜模具（jù），同樣是采用正常的加（jiā）熱溫度下進行加熱淬火，在允許的上（shàng）限溫度加熱後的熱處理變形要比在允許的下限溫度（dù）加熱的熱處理變形大得多。

四、殘留奧氏體的影（yǐng）響

一些高合金模具（jù）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（biàn）形原因

因合（hé）金（jīn）鋼（如Cr12MoV鋼)淬（cuì）火後含有大（dà）量殘留奧氏體，鋼（gāng）中（zhōng）各種組織有不同的比體積，奧氏體的比體積最小（xiǎo），這是高合（hé）金鋼模具淬火低溫回火後體（tǐ）積發生縮小的（de）主要原因。鋼的各種組織的比體積按下列順序遞減：馬氏體-回（huí）火索氏（shì）體-珠光體（tǐ）-奧氏體

2、預防措施

（1）適當（dāng）降低淬火溫度。正如前（qián）麵敘述過（guò）的淬火加熱（rè）溫度越高，殘留奧氏體量越大，因此選擇適當的淬火加熱（rè）溫度是減少模具（jù）縮小的（de）重要措施。一般在保證模（mó）具技術要求的情況（kuàng）下，要考慮模具的綜合性能，適當降（jiàng）低模具的淬火加熱溫度。

（2）一些數據表明，Cr12MoV鋼模具淬火後（hòu），500℃回火較200℃回火的殘留奧氏體（tǐ）量少了一半，所以在保證模具技術要求的前（qián）提下，應適當提高回火溫（wēn）度。生產實踐表明：Cr12MoV鋼模具500℃回火模具變（biàn）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（cán）留奧氏體量的最佳工藝，也是減少模（mó）具變形（xíng）、穩定使用時發生尺寸變化的最佳措施（shī），因（yīn）此精密複（fù）雜（zá）模具一般應采用深冷（lěng）處理。

結（jié）論：

精密複雜模具的（de）變形原因往往是複雜的（de），但（dàn）是我們隻要掌握其變形規律，分析（xī）其產生的原因，采（cǎi）用不同的方法進行預（yù）防模具的變形是能夠減少的，也是能夠控製的（de）。一（yī）般來說（shuō），對精密複雜模具的熱處理（lǐ）變形可采（cǎi）取（qǔ）一下方法（fǎ）預防。

（1）合理選材。對精密複雜模應（yīng）選擇材質好的微變形模具鋼（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（diào）質熱處理（lǐ），對較大和無法鍛造模具鋼可進行固溶雙細化熱處理。

（2）模具結構設計要合理，厚薄不要太懸殊，形狀要對（duì）稱，對於變形較大模具要掌握變形（xíng）規律，預留加（jiā）工餘量，對於大型、精密複雜模（mó）具可采用組合結構。

（3）精密複（fù）雜模具要進行預先熱（rè）處理，消除機械加（jiā）工過程（chéng）中產生的殘餘應力。

（4）合理選擇加熱溫（wēn）度，控製加（jiā）熱速度，對於精密複雜模具可采取（qǔ）緩（huǎn）慢加熱、預熱和其他均（jun1）衡（héng）加熱（rè）的方法來減少模具熱處理變形。

（5）在（zài）保證模具（jù）硬度的前提下，盡量采用預冷、分級冷卻（què）淬火或溫（wēn）淬火工藝。

（6）對精密複雜模（mó）具，在條件許可的情（qíng）況下，盡量采用真空加熱淬（cuì）火和淬火（huǒ）後（hòu）的深冷處理。

（7）對一（yī）些精密複雜的模具可采用預先熱（rè）處（chù）理、時效（xiào）熱處理、調質氮化（huà）熱處理來控製模具的精度。

最後，正確（què）的熱處理（lǐ）工（gōng）藝操作（如（rú）堵孔、綁孔、機械固定、適（shì）宜的加熱方法、正確選擇模具的冷卻（què）方向（xiàng）和（hé）在冷卻介質（zhì）中的（de）運動方向等）和合理的回火熱處理工藝也是減少精密複雜模（mó）具（jù）變形的有效措施。

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