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訪問(wèn)：408次 更新時(shí)間：2022-09-08
熱處理變形是模具處理過(guò)程中的一個(gè)重要缺點(diǎn)。熱處理變形常損壞精密復(fù)雜模具?？刂凭軓?fù)雜模具成為熱處理生產(chǎn)中的一個(gè)重要問(wèn)題。
在淬火過(guò)程中，由于模具截面各部件加熱冷卻速度不一致，導(dǎo)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(dǎo)致“組織應(yīng)力”熱應(yīng)力是由模具內(nèi)外溫差引起的。如果其熱應(yīng)力超過(guò)模具屈服極限，就會(huì)導(dǎo)致模具變形或破裂！
一、模具材料的影響
1．模具材質(zhì)的影響
一批Cr12MoV鋼模比較復(fù)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(lái)說(shuō)Cr12MoV鋼為微變形鋼，不應(yīng)有較大變形。對(duì)于變形嚴(yán)重的模具進(jìn)行金相分析發(fā)現(xiàn)，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(shù)小于鋼的基材組織的30%。加熱時(shí)，阻止模具內(nèi)孔膨脹，制冷時(shí)阻止模具內(nèi)孔收縮，使模具內(nèi)孔變形不均勻，使模具圓孔呈橢圓形。
（2）防范措施①在生產(chǎn)精密繁雜模具時(shí)，要盡量選滲碳體縮松較小的模具鋼，不要圖便宜，采用生產(chǎn)材質(zhì)較差鋼材。②對(duì)存在滲碳體嚴(yán)重縮松的模具鋼要進(jìn)行合理煅造，來(lái)打碎滲碳體晶塊，減少滲碳體不分布均勻的級(jí)別，清除特性的各種各樣。③對(duì)鍛后的模具鋼要進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，使其得到滲碳體遍布勻稱、細(xì)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(duì)規(guī)格較大或無(wú)法煅造的模具，可采取固溶雙優(yōu)化解決，使碳化物優(yōu)化、遍布勻稱，棱角圓整化，可達(dá)到降低模具熱處理變形目的。
2．模具選料
制造精密繁雜、規(guī)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響
即便模具選料和鋼的材質(zhì)都不錯(cuò)，但如果模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不科學(xué)，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?yàn)槟＞吒魈幒穸炔痪虼嬖阡J利圓弧，所以在淬火時(shí)造成模具各部位之間的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的差異，造成各部位體積膨脹的差異，使模具淬火后產(chǎn)生變形。
2、防范措施
設(shè)計(jì)模具時(shí)，在符合具體生產(chǎn)必須的情形下，應(yīng)盡量減少模具厚度懸殊，構(gòu)造不一樣，在模具厚度交匯處，盡量選用平滑過(guò)渡等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。依據(jù)模具變形規(guī)律，預(yù)留加工余量，在淬火后不至于由于模具變形進(jìn)而模具損毀。對(duì)形狀特別繁雜的模具，為使淬火時(shí)制冷勻稱，可采取給合結(jié)構(gòu)。
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(rèn)為是制冷造成的，這是錯(cuò)誤的。模具尤其是繁雜模具，制作工藝的正確與否對(duì)模具變形通常產(chǎn)生較大的影響，對(duì)一些模具加溫工藝的對(duì)比可明顯看出，加溫速度很快，通常產(chǎn)生較大的變形。
任何金屬加熱時(shí)都要膨脹，因?yàn)殇撛诩訙貢r(shí)，同一個(gè)模具內(nèi)，各部件溫度不均（即加熱的不勻）即勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致模具內(nèi)各部分膨脹的不一致性，最終形成因加溫不均的熱應(yīng)力。在鋼的相變點(diǎn)下列溫度，不均勻加溫關(guān)鍵產(chǎn)生熱應(yīng)力，超出相變溫度加溫不勻，還會(huì)產(chǎn)生組織轉(zhuǎn)變的不等時(shí)性，既產(chǎn)生組織應(yīng)力。因此加溫速率越快，模具表層與心部溫度區(qū)別越多，應(yīng)力也越大，模具熱處理后產(chǎn)生的變形也越大。
對(duì)繁雜模具在相變點(diǎn)下列加溫時(shí)要遲緩加溫，一般來(lái)說(shuō)，模具真空熱處理變形會(huì)比鹽浴爐加溫淬火小得多。選用預(yù)熱，針對(duì)高合金鋼模具可采取一次預(yù)熱（550-620℃）；針對(duì)高合金剛模具應(yīng)使用二次預(yù)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(dá)到較高硬度，覺(jué)得需提升淬火加溫溫度?？墒巧a(chǎn)實(shí)踐說(shuō)明，這種行為是不恰當(dāng)?shù)?，針?duì)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(huì)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(zhǎng)大，因?yàn)檩^大晶體能使淬透性提升，則使淬火冷卻時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力越多。再之，因?yàn)榉彪s模具大多由中高合金鋼制造，假如淬火溫度高，則因Ms點(diǎn)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(shù)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(shí)的應(yīng)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(zhǎng)、寬、高皆發(fā)生縮小狀況，這是因?yàn)槟＞叽慊鸷髿埩魥W氏體量過(guò)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(fā)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(dāng)調(diào)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(guān)鍵對(duì)策。一般在保障模具技術(shù)規(guī)定的情形下，要考慮模具綜合型能，適當(dāng)調(diào)整模具淬火加溫溫度。
（2）一些數(shù)據(jù)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(shù)規(guī)定的前提下，盡可能提升回火溫度。生產(chǎn)實(shí)踐說(shuō)明：Cr12MoV鋼模具500℃淬火模具變形量很小，而強(qiáng)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(wěn)使用中發(fā)生規(guī)格變動(dòng)的很佳對(duì)策，因此精密繁雜模具一般應(yīng)使用深冷處理。
五、冷卻介質(zhì)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(xiàn)出來(lái)的，這雖然有以上各種因素的影響，但制冷過(guò)程中的影響也是不可忽視的。
1、變形形成的原因
當(dāng)模具制冷到Ms點(diǎn)下列時(shí)，鋼即發(fā)生改變，除因制冷不一致所早成的熱應(yīng)力外，也有因改變的不等時(shí)性而引起的組織應(yīng)力，冷卻速度越快，制冷越不勻，產(chǎn)生的應(yīng)力越多，模具變形也越大。
2、防范措施
（1）在保障模具強(qiáng)度規(guī)定的前提下，盡量選用預(yù)冷，針對(duì)碳鋼和低合金模具鋼可預(yù)冷至棱角位置變黑（720~760℃）。對(duì)于在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)過(guò)冷奧氏體較穩(wěn)定的鋼種可預(yù)冷至700℃左右。
（2）選用分級(jí)制冷淬火能明顯降低模具淬火時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，是降低一些繁雜模具變形有效途徑。
（3）對(duì)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(yīng)力的影響
在工地常常發(fā)覺(jué)，一些形狀繁雜、精度要求高的模具，在熱處理后形變較大，經(jīng)用心調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，模具在機(jī)械加工和很后熱處理未進(jìn)行任何事先熱處理。
1、變形原因
在機(jī)械加工中的殘余應(yīng)力和淬火后的應(yīng)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(jìn)行一次去應(yīng)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(yīng)力處理。
（2）減少淬火溫度，降低淬火后的殘余應(yīng)力。
（3）選用淬油170℃冒油空冷（分級(jí)淬火）。
（4）選用等溫淬火工藝可減少淬火殘余應(yīng)力。
選用以上對(duì)策可讓模具淬火后殘余應(yīng)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(wú)論采用什么方法，變形都是難以避免的，但對(duì)于要嚴(yán)格控制
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