热处理工艺对模具变形的影响

呼延灼

1、加热速度的影响

一般来说，淬火加热时，加热速度越快，则模具中产生的热应力越大，易于造成模具的变形开裂，尤其对于合金钢及高合金钢，因其导热性差，尤需注意进行预热，对于一些形状复杂的高合金模具，还需采取多次分级预热。

但在个别情况下，采用快速加热有时反而可以减少变形，这时仅加热模具的表面，而中心还保持“冷态”，所以相应地减少了组织应力和热应力，且心部变形抗力较大，从而减少了淬火变形，根据一些工厂经验，用于解决孔距变形方面有一定效果。

2、加热温度的影响

淬火加热温度的高低影响材料的淬透性，同时对奥氏体的成分与晶粒大小起作用。

(1) 从淬透性方面看，加热温度高，将使热应力增大，但同时使淬透性增高，因此组织应力也增大，并逐渐占主导地位。例如。碳素工具钢T8、T10、T12等，在一般淬火温度淬火时，内径表现为缩的倾向，但若提高淬火温度到≥850℃时，则由于淬透性增大，组织应力逐渐占主导地位，因而内径可能表现为胀的倾向。

(2)从奥氏体成分看，淬火温度提高使奥氏体含碳量增加，淬火后马氏体的正方度增大(比容增大)，从而使淬火后体积增大。

(3)从对Ms点影响细看，淬火温度高，则奥氏体晶粒粗大，将使零件的变形开裂倾向增大。

综合上述，对所有的钢种，尤其是某些高碳的中、高合金钢，淬火温度的高低会明显影响模具的淬火变形，因此，正确选择淬火加热温度是很重要的。

一般来说，选择过高的淬火加热温度对变形是没有好处的。在不影响使用性能的前提下，总是采用较低的加热温度。但对一些淬火后有较多残余奥氏体的钢号(如Cr12MoV等)，也可通过调整加热温度，改变残余奥氏体量，以调节模具的变形。

3、淬火冷却速度的影响

总的来说，在Ms点以上增大冷速，会使热应力显著增加，结果使热应力引起的变形趋向增大;在Ms点以下增大冷速则主要使组织应力引起的变形趋向增大。

对于不同的钢种，由于Ms点的高低不同，因而在采用同一淬火介质时，有不同的变形趋向。同一钢种如采用不同的淬火介质，由于它们的冷却能力不同，因而也有不同的变形趋向。

例如，碳素工具钢的在Ms点比较低，因而采用水冷时，热应力的影响往往占上风;而采用由冷时，则可能是组织应力占上风。

在实际生产中，模具常采用分级或分级-等温淬火时，通常均未完全淬透，故往往以热应力的作用为主，使型腔趋于收缩，不过由于这时热应力不是很大，因此总的变形量是比较小的。若采用水-油双液淬火或油淬时，引起的热应力较大，型腔收缩量将增大。

4、回火温度的影响

回火温度对变形的影响，主要是由于回火过程中的组织转变所引起的。若在回火过程中产生“二次淬火”现象，残余奥氏体转变为马氏体，由于生成的马氏体的比容比残余奥氏体的大，将引起模具型腔的胀大;对一些高合金工具钢如Cr12MoV等，当以要求红硬性为主而采用高温淬火，多次回火时，每回一次火，体积就胀大一次。
若在其他温度区域回火，由于淬火马氏体向回火马氏体(或回火索氏体、回火屈氏体等)转变，比容减小，因而，型腔趋向于收缩。

另外，回火时，模具中的残余应力的松弛，对变形也有影响。模具淬火后，若表面处于拉应力状态，回火后尺寸将增大;反之，若表面处于压应力状态，则产生收缩。但组织转变及应力松弛两项影响中，前者是主要的。

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