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訪問：371次 更新時間：2022-09-08
熱處理變形是模具處理過程中的一個重要缺點。熱處理變形常損壞精密復雜模具。控制精密復雜模具成為熱處理生產中的一個重要問題。
在淬火過程中，由于模具截面各部件加熱冷卻速度不一致，導致模具截面各部件體積膨脹收縮不均勻，組織變化不均勻，導致“組織應力”熱應力是由模具內外溫差引起的。如果其熱應力超過模具屈服極限，就會導致模具變形或破裂！
一、模具材料的影響
1．模具材質的影響
一批Cr12MoV鋼模比較復雜，模具都有mm模具熱處理后，部分模具圓孔橢圓，造成模具損壞。
一般來說Cr12MoV鋼為微變形鋼，不應有較大變形。對于變形嚴重的模具進行金相分析發現，模鋼中含有大量的共晶滲碳體，并且呈帶狀和小塊遍布。
(1)模具橢圓形(變形)形成的原因是模具鋼中不均勻的滲碳體在一定方向上分布，滲碳體的膨脹系數小于鋼的基材組織的30%。加熱時，阻止模具內孔膨脹，制冷時阻止模具內孔收縮，使模具內孔變形不均勻，使模具圓孔呈橢圓形。
（2）防范措施①在生產精密繁雜模具時，要盡量選滲碳體縮松較小的模具鋼，不要圖便宜，采用生產材質較差鋼材。②對存在滲碳體嚴重縮松的模具鋼要進行合理煅造，來打碎滲碳體晶塊，減少滲碳體不分布均勻的級別，清除特性的各種各樣。③對鍛后的模具鋼要進行調質熱處理，使其得到滲碳體遍布勻稱、細微和彌漫的索氏體組織、從而降低精密繁雜模具熱處理后的變形。④針對規格較大或無法煅造的模具，可采取固溶雙優化解決，使碳化物優化、遍布勻稱，棱角圓整化，可達到降低模具熱處理變形目的。
2．模具選料
制造精密繁雜、規定變形較小的模具，要盡量采用微形變鋼，如空淬鋼等。
二、模具結構設計的影響
即便模具選料和鋼的材質都不錯，但如果模具結構設計不科學，如薄邊、尖角、管溝、突變的階梯、厚度懸殊等，也容易造成模具熱處理后形變較大。
1、變形原因
因為模具各處厚度不均或存在銳利圓弧，所以在淬火時造成模具各部位之間的熱應力和組織應力的差異，造成各部位體積膨脹的差異，使模具淬火后產生變形。
2、防范措施
設計模具時，在符合具體生產必須的情形下，應盡量減少模具厚度懸殊，構造不一樣，在模具厚度交匯處，盡量選用平滑過渡等結構設計。依據模具變形規律，預留加工余量，在淬火后不至于由于模具變形進而模具損毀。對形狀特別繁雜的模具，為使淬火時制冷勻稱，可采取給合結構。
三、熱處理加溫工藝的影響
1、加溫速度影響
模具熱處理后的變形一般都認為是制冷造成的，這是錯誤的。模具尤其是繁雜模具，制作工藝的正確與否對模具變形通常產生較大的影響，對一些模具加溫工藝的對比可明顯看出，加溫速度很快，通常產生較大的變形。
任何金屬加熱時都要膨脹，因為鋼在加溫時，同一個模具內，各部件溫度不均（即加熱的不勻）即勢必會導致模具內各部分膨脹的不一致性，最終形成因加溫不均的熱應力。在鋼的相變點下列溫度，不均勻加溫關鍵產生熱應力，超出相變溫度加溫不勻，還會產生組織轉變的不等時性，既產生組織應力。因此加溫速率越快，模具表層與心部溫度區別越多，應力也越大，模具熱處理后產生的變形也越大。
對繁雜模具在相變點下列加溫時要遲緩加溫，一般來說，模具真空熱處理變形會比鹽浴爐加溫淬火小得多。選用預熱，針對高合金鋼模具可采取一次預熱（550-620℃）；針對高合金剛模具應使用二次預熱（550-620℃和800-850℃）。
2、加溫溫度的影響
一些廠家為了保障模具達到較高硬度，覺得需提升淬火加溫溫度。可是生產實踐說明，這種行為是不恰當的，針對繁雜模具，同是選用正常加溫條件下開展加溫淬火，在允許的上限溫度加熱后的熱處理變形會比在許可的下限溫度加熱的熱處理變形大很多。
淬火加溫溫度越高，鋼的晶體越趨長大，因為較大晶體能使淬透性提升，則使淬火冷卻時產生的應力越多。再之，因為繁雜模具大多由中高合金鋼制造，假如淬火溫度高，則因Ms點低，組織中殘留奧氏體量增加，增加模具熱處理后變形。
防范措施在保障模具技術條件的情況下合理選擇加溫溫度，盡量采用下限淬火加溫溫度，以減少制冷時的應力，從而降低繁雜的熱處理變形。
四、殘留奧氏體的影響
一些高合金模具鋼，如Cr12MoV鋼模具在淬火和低溫回火后，模具長、寬、高皆發生縮小狀況，這是因為模具淬火后殘留奧氏體量過多所引起的。
1、變形原因
因碳素鋼（如Cr12MoV鋼)淬火后含有大量殘留奧氏體，鋼中各種組織有不同的比體積，馬氏體的比體積很小，這是高合金鋼模具淬火低溫回火后體積發生縮小的重要原因。鋼的各類組織比體積按下列順序下降：奧氏體-回火索氏體-珠光體-馬氏體
2、防范措施
（1）適當調整淬火溫度。如同前邊描述完的淬火加溫溫度越高，殘留奧氏體量越多，所以選擇適度的淬火加溫溫度降低模具縮小的關鍵對策。一般在保障模具技術規定的情形下，要考慮模具綜合型能，適當調整模具淬火加溫溫度。
（2）一些數據顯示，Cr12MoV鋼模具淬火后，500℃淬火較200℃回火的殘留奧氏體量少了一半，因此在保障模具技術規定的前提下，盡可能提升回火溫度。生產實踐說明：Cr12MoV鋼模具500℃淬火模具變形量很小，而強度減少不多（2~3HRC）。
（3）模具淬火后采用冷暴力是降低殘留奧氏體量很佳工藝，也是降低模具變形、平穩使用中發生規格變動的很佳對策，因此精密繁雜模具一般應使用深冷處理。
五、冷卻介質和制冷方式的影響
模具熱處理變形往往是在淬火冷卻后所表現出來的，這雖然有以上各種因素的影響，但制冷過程中的影響也是不可忽視的。
1、變形形成的原因
當模具制冷到Ms點下列時，鋼即發生改變，除因制冷不一致所早成的熱應力外，也有因改變的不等時性而引起的組織應力，冷卻速度越快，制冷越不勻，產生的應力越多，模具變形也越大。
2、防范措施
（1）在保障模具強度規定的前提下，盡量選用預冷，針對碳鋼和低合金模具鋼可預冷至棱角位置變黑（720~760℃）。對于在珠光體轉變區過冷奧氏體較穩定的鋼種可預冷至700℃左右。
（2）選用分級制冷淬火能明顯降低模具淬火時產生的熱應力和組織應力，是降低一些繁雜模具變形有效途徑。
（3）對一些精密繁雜模具，選用等溫淬火能明顯降低變形。
六、模具加工工序及殘余應力的影響
在工地常常發覺，一些形狀繁雜、精度要求高的模具，在熱處理后形變較大，經用心調研后發現，模具在機械加工和很后熱處理未進行任何事先熱處理。
1、變形原因
在機械加工中的殘余應力和淬火后的應力累加，增大了模具熱處理后的變形。
2、防范措施
（1）初加工后、半精加工前要進行一次去應力退火，即（630-680）℃×（3-4）h爐冷至500℃下列出爐空冷，也可采用400℃×（2-3）h去應力處理。
（2）減少淬火溫度，降低淬火后的殘余應力。
（3）選用淬油170℃冒油空冷（分級淬火）。
（4）選用等溫淬火工藝可減少淬火殘余應力。
選用以上對策可讓模具淬火后殘余應力降低，模具變形較小。
七、改善熱處理方法，降低模具熱處理變形
模具在淬火后的變形，無論采用什么方法，變形都是難以避免的，但對于要嚴格控制
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