热处理变形是模具处理过程中的一个重要缺点。热处理变形常损坏精密复杂模具。控制精密复杂模具成为热处理生产中的一个重要问题。

在淬火过程中，由于模具截面各部件加热冷却速度不一致，导致模具截面各部件体积膨胀收缩不均匀，组织变化不均匀，导致“组织应力”热应力是由模具内外温差引起的。如果其热应力超过模具屈服极限，就会导致模具变形或破裂！

一、模具材料的影响

1．模具材质的影响

一批Cr12MoV钢模比较复杂，模具都有mm模具热处理后，部分模具圆孔椭圆，造成模具损坏。

一般来说Cr12MoV钢为微变形钢，不应有较大变形。对于变形严重的模具进行金相分析发现，模钢中含有大量的共晶渗碳体，并且呈带状和小块遍布。

(1)模具椭圆形(变形)形成的原因是模具钢中不均匀的渗碳体在一定方向上分布，渗碳体的膨胀系数小于钢的基材组织的30%。加热时，阻止模具内孔膨胀，制冷时阻止模具内孔收缩，使模具内孔变形不均匀，使模具圆孔呈椭圆形。

（2）防范措施①在生产精密繁杂模具时，要尽量选渗碳体缩松较小的模具钢，不要图便宜，采用生产材质较差钢材。②对存在渗碳体严重缩松的模具钢要进行合理煅造，来打碎渗碳体晶块，减少渗碳体不分布均匀的级别，清除特性的各种各样。③对锻后的模具钢要进行调质热处理，使其得到渗碳体遍布匀称、细微和弥漫的索氏体组织、从而降低精密繁杂模具热处理后的变形。④针对规格较大或无法煅造的模具，可采取固溶双优化解决，使碳化物优化、遍布匀称，棱角圆整化，可达到降低模具热处理变形目的。

2．模具选料

制造精密繁杂、规定变形较小的模具，要尽量采用微形变钢，如空淬钢等。

二、模具结构设计的影响

即便模具选料和钢的材质都不错，但如果模具结构设计不科学，如薄边、尖角、管沟、突变的阶梯、厚度悬殊等，也容易造成模具热处理后形变较大。

1、变形原因

因为模具各处厚度不均或存在锐利圆弧，所以在淬火时造成模具各部位之间的热应力和组织应力的差异，造成各部位体积膨胀的差异，使模具淬火后产生变形。

2、防范措施

设计模具时，在符合具体生产必须的情形下，应尽量减少模具厚度悬殊，构造不一样，在模具厚度交汇处，尽量选用平滑过渡等结构设计。依据模具变形规律，预留加工余量，在淬火后不至于由于模具变形进而模具损毁。对形状特别繁杂的模具，为使淬火时制冷匀称，可采取给合结构。

三、热处理加温工艺的影响

1、加温速度影响

模具热处理后的变形一般都认为是制冷造成的，这是错误的。模具尤其是繁杂模具，制作工艺的正确与否对模具变形通常产生较大的影响，对一些模具加温工艺的对比可明显看出，加温速度很快，通常产生较大的变形。

任何金属加热时都要膨胀，因为钢在加温时，同一个模具内，各部件温度不均（即加热的不匀）即势必会导致模具内各部分膨胀的不一致性，最终形成因加温不均的热应力。在钢的相变点下列温度，不均匀加温关键产生热应力，超出相变温度加温不匀，还会产生组织转变的不等时性，既产生组织应力。因此加温速率越快，模具表层与心部温度区别越多，应力也越大，模具热处理后产生的变形也越大。

对繁杂模具在相变点下列加温时要迟缓加温，一般来说，模具真空热处理变形会比盐浴炉加温淬火小得多。选用预热，针对高合金钢模具可采取一次预热（550-620℃）；针对高合金刚模具应使用二次预热（550-620℃和800-850℃）。

2、加温温度的影响

一些厂家为了保障模具达到较高硬度，觉得需提升淬火加温温度。可是生产实践说明，这种行为是不恰当的，针对繁杂模具，同是选用正常加温条件下开展加温淬火，在允许的上限温度加热后的热处理变形会比在许可的下限温度加热的热处理变形大很多。

淬火加温温度越高，钢的晶体越趋长大，因为较大晶体能使淬透性提升，则使淬火冷却时产生的应力越多。再之，因为繁杂模具大多由中高合金钢制造，假如淬火温度高，则因Ms点低，组织中残留奥氏体量增加，增加模具热处理后变形。

防范措施在保障模具技术条件的情况下合理选择加温温度，尽量采用下限淬火加温温度，以减少制冷时的应力，从而降低繁杂的热处理变形。

四、残留奥氏体的影响

一些高合金模具钢，如Cr12MoV钢模具在淬火和低温回火后，模具长、宽、高皆发生缩小状况，这是因为模具淬火后残留奥氏体量过多所引起的。

1、变形原因

因碳素钢（如Cr12MoV钢)淬火后含有大量残留奥氏体，钢中各种组织有不同的比体积，马氏体的比体积很小，这是高合金钢模具淬火低温回火后体积发生缩小的重要原因。钢的各类组织比体积按下列顺序下降：奥氏体-回火索氏体-珠光体-马氏体

2、防范措施

（1）适当调整淬火温度。如同前边描述完的淬火加温温度越高，残留奥氏体量越多，所以选择适度的淬火加温温度降低模具缩小的关键对策。一般在保障模具技术规定的情形下，要考虑模具综合型能，适当调整模具淬火加温温度。

（2）一些数据显示，Cr12MoV钢模具淬火后，500℃淬火较200℃回火的残留奥氏体量少了一半，因此在保障模具技术规定的前提下，尽可能提升回火温度。生产实践说明：Cr12MoV钢模具500℃淬火模具变形量很小，而强度减少不多（2~3HRC）。

（3）模具淬火后采用冷暴力是降低残留奥氏体量很佳工艺，也是降低模具变形、平稳使用中发生规格变动的很佳对策，因此精密繁杂模具一般应使用深冷处理。

五、冷却介质和制冷方式的影响

模具热处理变形往往是在淬火冷却后所表现出来的，这虽然有以上各种因素的影响，但制冷过程中的影响也是不可忽视的。

1、变形形成的原因

当模具制冷到Ms点下列时，钢即发生改变，除因制冷不一致所早成的热应力外，也有因改变的不等时性而引起的组织应力，冷却速度越快，制冷越不匀，产生的应力越多，模具变形也越大。

2、防范措施

（1）在保障模具强度规定的前提下，尽量选用预冷，针对碳钢和低合金模具钢可预冷至棱角位置变黑（720~760℃）。对于在珠光体转变区过冷奥氏体较稳定的钢种可预冷至700℃左右。

（2）选用分级制冷淬火能明显降低模具淬火时产生的热应力和组织应力，是降低一些繁杂模具变形有效途径。

（3）对一些精密繁杂模具，选用等温淬火能明显降低变形。

六、模具加工工序及残余应力的影响

在工地常常发觉，一些形状繁杂、精度要求高的模具，在热处理后形变较大，经用心调研后发现，模具在机械加工和很后热处理未进行任何事先热处理。

1、变形原因

在机械加工中的残余应力和淬火后的应力累加，增大了模具热处理后的变形。

2、防范措施

（1）初加工后、半精加工前要进行一次去应力退火，即（630-680）℃×（3-4）h炉冷至500℃下列出炉空冷，也可采用400℃×（2-3）h去应力处理。

（2）减少淬火温度，降低淬火后的残余应力。

（3）选用淬油170℃冒油空冷（分级淬火）。

（4）选用等温淬火工艺可减少淬火残余应力。

选用以上对策可让模具淬火后残余应力降低，模具变形较小。

七、改善热处理方法，降低模具热处理变形

模具在淬火后的变形，无论采用什么方法，变形都是难以避免的，但对于要严格控制

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