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            熱處理工藝對模具變形的影響

            1.加熱速度的影響
            一般來說,淬火加熱時,加熱速度越快,則模具中產生的熱應力越大,易于造成模具的變形開裂,尤其對于合金鋼及高合金鋼,因其導熱性差,尤需注意進行預熱,對于一些形狀復雜的高合金模具,還需采取多次分級預熱。但在個別情況下,采用快速加熱有時反而可以減少變形,這時僅加熱模具的表面,而中心還保持“冷態”,所以相應地減少了組織應力和熱應力,且心部變形抗力較大,從而減少了淬火變形,根據一些工廠經驗,用于解決孔距變形方面有一定效果。

            2.加熱溫度的影響
            淬火加熱溫度的高低影響材料的淬透性,同時對奧氏體的成分與晶粒大小起作用。

            (1)從淬透性方面看,加熱溫度高,將使熱應力增大,但同時使淬透性增高,因此組織應力也增大,并逐漸占主導地位。例如:碳素工具鋼T8、T10、T12等,在一般淬火溫度淬火時,內徑表現為縮的傾向,但若提高淬火溫度到≥850℃時,則由于淬透性增大,組織應力逐漸占主導地位,因而內徑可能表現為脹的傾向。

            (2)從奧氏體成分看,淬火溫度提高使奧氏體含碳量增加,淬火后馬氏體的正方度增大(比容增大),從而使淬火后體積增大。

            (3)從對Ms點影響細看,淬火溫度高,則奧氏體晶粒粗大,將使零件的變形開裂傾向增大。

            綜合上述,對所有的鋼種,尤其是某些高碳的中、高合金鋼,淬火溫度的高低會明顯影響模具的淬火變形,因此,正確選擇淬火加熱溫度是很重要的。

            一般來說,選擇過高的淬火加熱溫度對變形是沒有好處的。在不影響使用性能的前提下,總是采用較低的加熱溫度。但對一些淬火后有較多殘余奧氏體的鋼號(如Cr12MoV等),也可通過調整加熱溫度,改變殘余奧氏體量,以調節模具的變形。

            3.淬火冷卻速度的影響
            總的來說,在Ms點以上增大冷速,會使熱應力顯著增加,結果使熱應力引起的變形趨向增大;在Ms點以下增大冷速,則主要使組織應力引起的變形趨向增大。

            對于不同的鋼種,由于Ms點的高低不同,因而在采用同一淬火介質時,有不同的變形趨向。同一鋼種如采用不同的淬火介質,由于它們的冷卻能力不同,因而也有不同的變形趨向。例如,碳素工具鋼的在Ms點比較低,因而采用水冷時,熱應力的影響往往占上風;而采用由冷時,則可能是組織應力占上風。

            在實際生產中,模具常采用分級或分級-等溫淬火時,通常均未完全淬透,故往往以熱應力的作用為主,使型腔趨于收縮,不過由于這時熱應力不是很大,因此,總的變形量是比較小的。若采用水-油雙液淬火或油淬時,引起的熱應力較大,型腔收縮量將增大。

            4.回火溫度的影響
            回火溫度對變形的影響,主要是由于回火過程中的組織轉變所引起的。若在回火過程中產生“二次淬火”現象,殘余奧氏體轉變為馬氏體,由于生成的馬氏體的比容比殘余奧氏體的大,將引起模具型腔的脹大;對一些高合金工具鋼如Cr12MoV等,當以要求紅硬性為主而采用高溫淬火,多次回火時,每回一次火,體積就脹大一次。若在其他溫度區域回火,由于淬火馬氏體向回火馬氏體(或回火索氏體、回火屈氏體等)轉變,比容減小,因而,型腔趨向于收縮。

            另外,回火時,模具中的殘余應力的松弛,對變形也有影響。模具淬火后,若表面處于拉應力狀態,回火后尺寸將增大;反之,若表面處于壓應力狀態,則產生收縮。但組織轉變及應力松弛兩項影響中,前者是主要的原因。

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