模具熱處理變形是模具處理過程的主要缺陷之一满傍，對一些精密復雜模具匙姜，常因熱處理變形而報廢翔悠，因此控制精密復雜模具的變形一直成為熱處理生產中的關鍵問題厂汗。

　　眾所周知委粉，模具在熱處理時，特別是在淬火過程中娶桦，由于模具截面各部分加熱和冷卻速度的不一致而引起的溫度差艳丛，加之組織轉變的不等時性等原因，使得模具截面各部分體積脹縮不均勻趟紊，組織轉變的不均勻氮双，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。

　　因此戴差，減少和控制精密復雜模具變形乃是廣大熱處理工作者的一項重要的研究課題送爸。

　　本文試就精密復雜模具變形狀況、變形原因的研究暖释，來探討減少和控制精密復雜模具變形的措施窗蠕，以提高模具產品的質量和使用壽命。

　　一在摔、模具材料的影響

　　1．模具的選材

　　某機械廠從選材和熱處理簡便考慮骏疆，選擇T10A鋼制造截面尺寸相差懸殊、要求淬火后變形較小的較復雜模具唤吐，硬度要求56-60HRC潜佑。熱處理后模具硬度符合技術要求，但模具變形較大诫幼，無法使用镐准，造成模具報廢。后來該廠采用微變形鋼Cr12鋼制造翅殃，模具熱處理后硬度和變形量都符合要求诈金。

　　因此制造精密復雜、要求變形較小的模具臊娩，要盡量選用微變形鋼拐棺，如空淬鋼等。

　　2．模具材質的影響

　　某廠送來一批Cr12MoV鋼較復雜模具框全，模具都帶有￠60m m圓孔惯悠，模具熱處理后，部分模具圓孔出現橢圓竣况，造成模具報廢克婶。

　　一般來說Cr12MoV鋼是微變形鋼，不應該出現較大變形丹泉。我們對變形嚴重的模具進行金相分析發(fā)現情萤，模具鋼中含有大量共晶碳化物，且呈帶狀和塊狀分布摹恨。

　〗畹骸（1）模具橢圓（變形）產生的原因　 這是因為模具鋼中呈一定方向分布的不均勻碳化物的存在，碳化物的膨脹系數比鋼的基體組織猩购濉３０％左右睁宰，加熱時它阻止模具內孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮寝凌，使模具內孔發(fā)生不均勻的變形柒傻，使模具的圓孔出現橢圓孝赫。

　　（2）預防措施　 ①在制造精密復雜模具時藻清，要盡量選擇碳化物偏析較小的模具鋼岗制，不要圖便宜，選用小鋼廠生產的材質較差鋼材诗差。②對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼要進行合理鍛造刷男，來打碎碳化物晶塊，降低碳化物不均勻分布的等級搪狈，消除性能的各向異性剪碱。③對鍛后的模具鋼要進行調質熱處理，使之獲得碳化物分布均勻延幻、細小和彌散的索氏體組織穆递、從而減少精密復雜模具熱處理后的變形。④對于尺寸較大或無法鍛造的模具恢憋，可采用固溶雙細化處理，使碳化物細化绷觉、分布均勻鄙荚，棱角圓整化，可達到減少模具熱處理變形的目的傲茄。

　　二毅访、模具結構設計的影響

　　有些模具選材和鋼的材質都很好，往往因為模具結構設計不合理盘榨，如薄邊喻粹、尖角、溝槽草巡、突變的臺階守呜、厚薄懸殊等，造成模具熱處理后變形較大山憨。

　　1查乒、變形的原因

　　由于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部位之間的熱應力和組織應力的不同郁竟，導致各部位體積膨脹的不同玛迄，使模具淬火后產生變形。

　　2棚亩、 預防措施

　　設計模具時蓖议，在滿足實際生產需要的情況下，應盡量減少模具厚薄懸殊腹瞒，結構不對稱毁几，在模具的厚薄交界處撕擂，盡可能采用平滑過渡等結構設計。根據模具的變形規(guī)律殷淮，預留加工余量沧牧，在淬火后不致于因為模具變形而使模具報廢。

　　對形狀特別復雜的模具两靖，為使淬火時冷卻均勻费赋，可采用給合結構。

　　三耍俱、模具制造工序及殘余應力的影響

　　在工廠經常發(fā)現尽瑰，一些形狀復雜、精度要求高的模具馒脏，在熱處理后變形較大奠拢，經認真調查后發(fā)現，模具在機械加工和最后熱處理未進行任何預先熱處理歌淹。

　　1瘟则、 變形原因

　　在機械加工過程中的殘余應力和淬火后的應力疊加，增大了模具熱處理后的變形枝秤。

　　2醋拧、 預防措施

　　（1）粗加工后淀弹、半精加工前應進行一次去應力退火丹壕，即（630-680）℃×（3-4）h爐冷至500℃以下出爐空冷，也可采用400℃×（2-3）h去應力處理薇溃。

　【怠（2）降低淬火溫度，減少淬火后的殘余應力沐序。

　×鹩谩（3） 采用淬油170oC出油空冷（分級淬火）。

　〔哂住（4）采用等溫淬火工藝可減少淬火殘余應力辕羽。

　　采用以上措施可使模具淬火后殘余應力減少，模具變形較小垄惧。

　　四刁愿、熱處理加熱工藝的影響

　　1、加熱速度的影響

　　模具熱處理后的變形一般都認為是冷卻造成的搜计，這是不正確的宋旭。模具特別是復雜模具，加工工藝的正確與否對模具的變形往往產生較大的影響杉藐，對一些模具加熱工藝的對比可明顯看出枯橱，加熱速度較快用载，往往產生較大的變形。

　〈馑辍（1）變形的原因 任何金屬加熱時都要膨脹披蚕，由于鋼在加熱時，同一個模具內骂领，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讹渴，從而形成因加熱不均的內應力。在鋼的相變點以下溫度怒晕，不均勻的加熱主要產生熱應力擒欢，超過相變溫度加熱不均勻，還會產生組織轉變的不等時性嚼吞，既產生組織應力盒件。因此加熱速度越快，模具表面與心部的溫度差別越大舱禽，應力也越大炒刁，模具熱處理后產生的變形也越大。

　√苤伞（2）預防措施 ?對復雜模具在相變點以下加熱時應緩慢加熱翔始，一般來說，模具真空熱處理變形要比鹽浴爐加熱淬火小得多片吊。?采用預熱绽昏，對于低合金鋼模具可采用一次預熱（550-620oC）协屡；對于高合金剛模具應采用二次預熱（550-620oC和800-850oC）俏脊。

　　2、加熱溫度的影響

　　一些廠家為了保證模具達到較高硬度肤晓，認為需提高淬火加熱溫度爷贫。但是生產實踐表明，這種做法是不恰當的补憾，對于復雜模具惯篇，同樣是采用正常的加熱溫度下進行加熱淬火，在允許的上限溫度加熱后的熱處理變形要比在允許的下限溫度加熱的熱處理變形大得多忱厨。

　∪瓒凇（1）變形原因 眾所周知，淬火加熱溫度越高鲤瞪，鋼的晶粒越趨長大牢介，由于較大晶粒能使淬透性增加，則使淬火冷卻時產生的應力越大揉拯。再之泳厌，由于復雜模具大多由中高合金鋼制造另焕，如果淬火溫度高，則因Ms點低起驱，組織中殘留奧氏體量增多惦鄙，加大模具熱處理后變形。

　∪祷瘛（2）預防措施 在保證模具的技術條件的情況下合理選擇加熱溫度喧久，盡量選用下限淬火加熱溫度，以減少冷卻時的應力田炭，從而減少復雜的熱處理變形师抄。

　　五、殘留奧氏體的影響

　　一些高合金模具鋼教硫，如Cr12MoV鋼模具在淬火和低溫回火后叨吮，模具的長、寬瞬矩、高皆發(fā)生縮小現象茶鉴，這是因為模具淬火后殘留奧氏體量過多而引起的。

　　1景用、變形原因

　　因合金鋼（如Cr12MoV鋼)淬火后含有大量殘留奧氏體涵叮，鋼中各種組織有不同的比體積，奧氏體的比體積最小伞插，這是高合金鋼模具淬火低溫回火后體積發(fā)生縮小的主要原因割粮。鋼的各種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

　∶奈邸（1）適當降低淬火溫度舀瓢。正如前面敘述過的淬火加熱溫度越高，殘留奧氏體量越大皿掂，因此選擇適當的淬火加熱溫度是減少模具縮小的重要措施瓣车。一般在保證模具技術要求的情況下，要考慮模具的綜合性能般供，適當降低模具的淬火加熱溫度菠贡。

　　（2）一些數據表明栅告，Cr12MoV鋼模具淬火后睛至，500oC回火較200oC回火的殘留奧氏體量少了一半域抚，所以在保證模具技術要求的前提下治部，應適當提高回火溫度。生產實踐表明：Cr12MoV鋼模具500oC回火模具變形量最小豫鞭，而硬度降低不多（2~3HRC）抡悼。

　∏浒场（3）模具淬火后采取冷處理是減少殘留奧氏體量的最佳工藝，也是減少模具變形篮烈、穩(wěn)定使用時發(fā)生尺寸變化的最佳措施颜说，因此精密復雜模具一般應采用深冷處理。

　　六汰聋、冷卻介質和冷卻方法的影響

　　模具熱處理變形往往是在淬火冷卻后所表現出來的门粪，這雖然有以上各種因素的影響，但冷卻過程中的影響也是不可忽視的烹困。

　　1玄妈、 變形產生的原因

　　當模具冷卻到Ms點以下時髓梅，鋼即發(fā)生相變拟蜻，除因冷卻不一致所早成的熱應力外枯饿，還有因相變的不等時性而產生的組織應力，冷卻速度越快奢方，冷卻越不均勻，產生的應力越大蟋字，模具的變形也越大。

　　2枫须、 預防措施

　　（1）在保證模具硬度要求的前提下纯殖，盡量采用預冷嫡决，對于碳素鋼和低合金模具鋼可預冷至棱角部位發(fā)黑（720~760oC）人杜。對于在珠光體轉變區(qū)過冷奧氏體較穩(wěn)定的鋼種可預冷至700oC左右动荚。

　　（2）采用分級冷卻淬火能顯著減少模具淬火時產生的熱應力和組織應力皱蝙，是減少一些復雜模具變形的有效方法悉通。

　　（3）對一些精密復雜模具矮层，采用等溫淬火能顯著減少變形滤填。

　　七、改進熱處理工藝晓言、減少模具熱處理變形

　　模具在淬火后的變形认扼，不論采取什么方法，變形都是無法避免的骑祟，但是對于要嚴格控制變形量的精密復雜模具可采取以下方法進行控制回懦。

　　1、 采用調質熱處理

　　對基體硬度要求不高次企，而表面硬度要求較高的精密復雜模具怯晕，可采取模具粗加工后進行調質熱處理，精加工后進行低溫氮化處理（500~550oC）缸棵，由于模具氮化溫度低舟茶，不存在基體組織相變，另外爐冷至室溫出爐堵第，冷卻應力也較少吧凉，模具變形較小。

　　2 踏志、 采用預先熱處理

　　對精密復雜模具客燕，如其硬度要求不太高，可采用預先熱處理的預硬鋼狰贯，對模具鋼（如3Cr2Mo, 3CrMnNiMo鋼）進行預先熱處理张鸟，使之到達使用時的硬度（較低硬度為25~35HRC，較高硬度為40~50HRC）吼闽，然后把模具加工成型不再進行熱處理牌度，從而保證精密復雜模具的精度。

　　3驱香、 采用時效硬化型模具鋼

　　對精密復雜模具可采用時效硬化鋼揖蜒，如PMS(1Ni3Mn2CuA1.Mo)鋼是一種新型時效模具鋼，在870oC固溶淬火后的硬度在30HRC左右示奉，便于機械加工升诡，模具加工成型后再進行500oC左右的時效熱處理，即可獲得40~45HRC的較高硬度皇铝，模具變形較小页函，只需要進行拋光處理，是理想的精密復雜模具用鋼锡胡。

　　八庭四、結語

　　精密復雜模具的變形原因往往是復雜的，但是我們只要掌握其變形規(guī)律绘雁，分析其產生的原因橡疼，采用不同的方法進行預防模具的變形是能夠減少的，也是能夠控制的。一般來說欣除，對精密復雜模具的熱處理變形可采取一下方法預防住拭。

　　（1）合理選材历帚。對精密復雜模應選擇材質好的微變形模具鋼（如空淬鋼）废酷，對碳化物偏析嚴重的模具鋼應進行合理鍛造并進行調質熱處理，對較大和無法鍛造模具鋼可進行固溶雙細化熱處理抹缕。

　〕后　（2）模具結構設計要合理，厚薄不要太懸殊，形狀要對稱，對于變形較大模具要掌握變形規(guī)律渔茉，預留加工余量痴奏，對于大型、精密復雜模具可采用組合結構。

　　（3）精密復雜模具要進行預先熱處理，消除機械加工過程中產生的殘余應力椭梁。

　　（4）合理選擇加熱溫度尺果，控制加熱速度捻奉，對于精密復雜模具可采取緩慢加熱、預熱和其他均衡加熱的方法來減少模具熱處理變形捌秩。

　【耪尽（5）在保證模具硬度的前提下，盡量采用預冷脓大、分級冷卻淬火或溫淬火工藝屋骇。

　　（6）對精密復雜模具过桌，在條件許可的情況下殷彰，盡量采用真空加熱淬火和淬火后的深冷處理。

　〕夏　（7）對一些精密復雜的模具可采用預先熱處理哺肘、時效熱處理、調質氮化熱處理來控制模具的精度麦撵。

　　另外刽肠，正確的熱處理工藝操作（如堵孔溃肪、綁孔免胃、機械固定、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動方向等）和合理的回火熱處理工藝也是減少精密復雜模具變形的有效措施 羔沙。

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