模具材料对报告的影响

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1、模具材质选择

某机械厂考虑到选材和热处理的简便性，选用T10A钢制造截面尺寸差别较大、淬火后变形要求较小的复杂模具，硬度要求56-60HRC。热处理后，模具硬度符合技术要求，但模具变形较大，无法使用，导致模具报废。后来该厂改用微变形钢Cr12钢，热处理后模具硬度和变形均符合要求。

因此在制造精密、复杂且要求变形较小的模具时，必须采用微变形钢，例如空淬钢。

2.模具材质的影响

某厂送来一批结构比较复杂的Cr12MoV钢模具，模具上都有￠60mm的圆孔，模具热处理后，部分圆孔变成椭圆，导致模具报废。

一般来说，Cr12MoV钢属于微变形钢，不宜进行大变形。我们对严重变形的模具进行金相分析发现，模具钢中含有大量的共晶碳化物，呈带状、块状分布。

（1）模具椭圆（变形）的原因

这是因为模具钢中存在沿一定方向分布的不均匀碳化物，碳化物的膨胀系数比钢基体的膨胀系数小30%左右，加热时阻止模具内孔膨胀，冷却时阻止模具内孔收缩，造成模具内孔不均匀变形，使模具的圆孔呈现椭圆形。

（2）预防措施

①制造精密、复杂模具时，尽量选用碳化物偏析较小的模具钢，不要为了贪图便宜而选用小钢厂生产的劣质钢材。

②对于碳化物偏析严重的模具钢，应进行合理的锻造，打碎碳化物晶块，减少碳化物分布不均匀的程度，消除性能的各向异性。

③锻造后的模具钢应进行淬火、回火热处理，获得碳化物均匀、细小、弥散的屈氏体组织，从而减少精密、复杂模具热处理后的变形。

④对于较大或无法锻造的模具，可采用固溶双细化处理，使碳化物细化、分布均匀、棱角圆滑，以减少模具在热处理时的变形。

结构设计影响广播

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有些模具选材、钢材质量良好，但往往由于模具结构设计不合理，如边缘薄、尖角、沟槽、突台阶、厚度差别大等，都会导致模具热处理后产生很大的变形。

1、变形原因

由于模具厚度不均匀或有尖角等原因，淬火时模具各部分之间的热应力、组织应力不同，造成各部分体积膨胀不同，引起模具淬火后变形。

2. 预防措施

设计模具时，在满足实际生产需要的前提下，应尽量减少模具的厚度差异和非对称结构，在模具厚薄交界处尽量采用圆滑过渡等结构设计，根据模具的变形规律预留加工余量，使模具在淬火后不至于因变形而报废。

对于形状特别复杂的模具，可采用进料结构，以保证淬火时均匀冷却。

制造过程影响报告

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工厂中经常发现一些形状复杂、精度要求高的模具在热处理后变形较大，经过仔细调查发现，模具在加工和最终热处理时均未进行任何预先热处理。

1.变形原因

机械加工过程中的残余应力与淬火后的应力叠加，增大了模具热处理后的变形。

2. 预防措施

（1）粗加工后、半精加工前应进行一次去应力退火，即（630-680）℃×（3-4）h炉冷至500℃以下空冷。也可采用400℃×（2-3）h的去应力处理。

（2）降低淬火温度，减少淬火后的残余应力。

（3）采用170℃淬火油，空冷（分级淬火）。

（4）采用等温淬火工艺，可以减少淬火残余应力。

以上措施可降低模具淬火后的残余应力，减少模具的变形。

加热过程影响报告

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1、加热速度的影响

一般认为模具热处理后的变形是由于冷却引起的，这是不正确的。对于模具，特别是复杂的模具，加工工艺的正确性往往对模具的变形有较大的影响。一些模具加热工艺的比较表明，较快的加热速度往往产生较大的变形。

（1）变形原因

任何金属受热都会膨胀。钢材受热时，由于同一模具内各部分温度不均匀(即加热不均匀)，必然造成模具内各部分膨胀不一致，从而形成因加热不均匀而产生的内应力。在钢材的相变点以下温度下，加热不均匀主要产生热应力。当温度超过相变温度时，加热不均匀还会产生不对称的组织转变，从而产生组织应力。因此，加热速度越快，模具表面与型芯之间的温差越大，产生的应力越大，热处理后模具的变形也越大。

（2）预防措施

在相变点以下加热复杂模具时，应缓慢加热。一般来说，真空热处理模具的变形比盐浴炉加热淬火小得多。采用预热。对于低合金钢模具，可采用一次预热（550-620℃）；对于高合金钢模具，应采用两次预热（550-620℃和800-850℃）。

2.加热温度的影响

为了保证模具达到较高的硬度，有些生产厂家认为需要提高淬火加热温度。但生产实践表明，这种做法并不恰当。对于复杂的模具，即使采用正常的加热温度加热淬火，在允许的上限温度加热后的热处理变形也比在允许的下限温度加热后的热处理变形大得多。

（1）变形原因

众所周知，淬火加热温度越高，钢的晶粒越大。由于较大的晶粒可以提高淬透性，因此淬火冷却时产生的应力越大。另外，由于大多数复杂模具都是由中、高合金钢制成，如果淬火温度高，Ms点低，组织中残余奥氏体量增多，模具热处理后的变形增大。

（2）预防措施

在保证模具技术条件的前提下，应合理选择加热温度，尽可能采用下限淬火加热温度，以减少冷却过程中的应力，从而减少复杂的热处理变形。

奥氏体影响报告

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有些高合金模具钢，如Cr12MoV钢模具，在淬火、低温回火后，其长度、宽度、高度都会减小，这是因为淬火后模具中残留奥氏体过多。

1、变形原因

由于合金钢（如Cr12MoV钢）淬火后含有大量的残余奥氏体，钢中各种组织的比容不同，奥氏体的比容最小。这是高合金钢模具淬火低温回火后体积减小的主要原因。钢各种组织的比容按下列顺序减小：马氏体-回火屈氏体-珠光体-奥氏体

2. 预防措施

（1）适当降低淬火温度。如前所述，淬火温度越高，残余奥氏体量越大。因此，选择合适的淬火温度是减少模具收缩的重要措施。一般在保证模具技术要求的同时，应考虑模具的综合性能，适当降低模具的淬火温度。

（2）有资料表明，淬火后500℃回火的Cr12MoV钢模具残余奥氏体量比200℃回火的少一半，因此在保证模具技术要求的前提下，应适当提高回火温度。生产实践表明，500℃回火的Cr12MoV钢模具变形最小，硬度降低也不多（2~3HRC）。

（3）模具淬火后冷处理是减少残余奥氏体量的最佳工艺，也是稳定使用过程中减少模具变形和尺寸变化的最佳措施，因此精密、复杂的模具一般应采用深冷处理。

冷却介质影响报告

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模具热处理变形常常出现在淬火冷却之后，这虽然受上述因素的影响，但冷却过程的影响也不容忽视。

1.变形原因

当模具冷却到Ms点以下时，钢材发生相变，除了冷却不一致产生的热应力外，还有相变不对称产生的组织应力，冷却速度越快，冷却越不均匀，产生的应力越大，模具的变形也越大。

2. 预防措施

（1）在保证模具硬度要求的前提下，应尽可能采用预冷。对于碳钢和低合金模具钢，可预冷至棱角发黑为止（720~760℃）。对于珠光体转变区内有比较稳定的过冷奥氏体的钢，可预冷至700℃左右。

（2）采用分级冷却淬火，可以明显减少模具淬火时产生的热应力和组织应力，是减少一些复杂模具变形的有效方法。

（3）对一些精密、复杂的模具，等温淬火可明显减少变形。

改进流程报告

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模具淬火后无论采用何种方法，变形都是不可避免的，但对于精密复杂、需严格控制变形的模具，可采用下列方法来控制。

1.采用淬火、回火热处理

对于精密复杂模具，要求基体硬度不高，但表面硬度要求高的，模具可在粗加工后进行回火热处理，精加工后再进行低温氮化处理（500~550℃）。由于模具氮化温度低，无基体组织相变，加之炉冷至室温，冷却应力较小，模具变形较小。

2.采用预热处理

对于精密、复杂模具，如果硬度要求不是太高，可以采用预先热处理的预硬钢，将模具钢（如3Cr2Mo、3CrMnNiMo钢）预先热处理，达到使用时的硬度（较低硬度为25~35HRC，较高硬度为40~50HRC），然后再加工成型，无需热处理，从而保证精密、复杂模具的精度。

3.使用时效硬化模具钢

时效硬化钢可用于精密、复杂的模具。例如PMS(1Ni3Mn2CuA1.Mo)钢是一种新型时效模具钢，其经870℃固溶淬火后硬度约为30HRC，便于机械加工。模具加工成型后，可进行500℃左右时效热处理，可获得40~45HRC的较高硬度。模具变形小，只需抛光即可，是精密、复杂模具的理想用钢。

预防措施公告

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精密、复杂模具变形的原因往往比较复杂，但只要我们了解变形规律，分析其原因，采用不同的方法防止模具变形，就可以减少和控制。一般来说，可以采用以下几种方法来防止精密、复杂模具的热处理变形。

（1）合理选材。对于精密、复杂的模具，应选用材质良好的微变形模具钢（如空淬钢）。对于碳化物偏析严重的模具钢，应进行合理的锻造和回火热处理。对于较大、无法锻造的模具钢，可进行固溶双细化热处理。

（2）模具结构设计要合理，厚薄不宜相差太大，形状要对称，对变形较大的模具要掌握变形规律，并留出加工余量。对大型、精密、复杂的模具，可采用组合结构。

（3）精密、复杂的模具必须经过预先热处理，以消除加工过程中产生的残余应力。

（4）合理选择加热温度，控制加热速度。对于精密、复杂的模具，可采用慢速加热、预热等均衡加热方法，减少模具热处理变形。

（5）在保证模具硬度的前提下，尽量采用预冷、分级冷却淬火或温淬火工艺。

（6）对于精密、复杂的模具，如果条件允许，尽量采用真空加热淬火，淬火后进行深冷处理。

（7）对一些精密、复杂的模具，可采用预先热处理、时效热处理、回火氮化热处理等方法来控制模具的精度。

（8）修复模具的砂孔、气孔、磨损等缺陷时，要采用热冲击较小的修复设备，如冷焊机，避免修复过程中产生变形。

此外，正确的热处理工艺操作(如塞孔、扎孔、机械固定、适当的加热方法、正确选择模具冷却方向和在冷却介质中的运动方向等)和合理的回火热处理工艺也是减少精密、复杂模具变形的有效措施。