模具的热处理包含了预备热处理、最终热处理及表面强化处理。模具热处理中，淬火是常见工序。然而，因种种原因，有时难免会产生淬火裂纹，致使前功尽弃。通常热处理缺陷是指模具在最终热处理过程中或在以后的工序中以及使用过程中出现的各种缺陷，如淬裂、变形超差、硬度不足、电加工开裂、磨削裂纹、模具的早期破坏等。分析热处理缺陷产生原因，进而采取相应预防措施，具有显著的技术经济效益。
⒈纵向裂纹
&裂纹呈轴向，形状细而长。当模具完全淬透即无心淬火时，心部转变为比容最大的淬火马氏体,产生切向拉应力，模具钢的含碳量愈高，产生的切向拉应力愈大，当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。以下因素又加剧了纵向裂纹的产生：
(1)钢中含有较多S、P、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质，钢锭轧制时沿轧制方向呈纵向严重偏析分布，易产生应力集中形成纵向淬火裂纹，或原材料轧制后快冷形成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致最终淬火裂纹扩大形成纵向裂纹;
(2)模具尺寸在钢的淬裂敏感尺寸范围内(碳工具钢淬裂危险尺寸为8-15mm，中低合金钢危险尺寸为25-40mm)或选择的淬火冷却介质大大超过该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹。
&&&&&&& 解决方案： (1)严格原材料入库检查，对有害杂质含量超标钢材不投产;&
(2)尽量选用真空冶炼，炉外精炼或电渣重熔模具钢材; (3)改进热处理工艺，采用真空加热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火;
(4)变无心淬火为有心淬火即不完全淬透，获得强韧性高的下贝氏体组织等措施，大幅度降低拉应力，能有效避免模具纵向开裂和淬火畸变。
⒉横向裂纹
裂纹特征是垂直于轴向。未淬透模具，在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值，大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值，因形成的轴向应力大于切向应力，导致产生横向裂纹。锻造模块中S、P、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质的横向偏析或模块存在横向显微裂纹，淬火后经扩展形成横向裂纹。
&&&&&&& 解决方案：
(1)模块应合理锻造，原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2&3之间，锻造采用双十字形变向锻造，经五镦五拔多火锻造，使钢中碳化物和杂质呈细、小，匀分布于钢基体，锻造纤维组织围绕型腔无定向分布，大幅度提高模块横向力学性能，减少和消除应力源;
(2)选择理想的冷却速度和冷却介质：在钢的Ms点以上快冷，大于该钢临界淬火冷却速度，钢中过冷奥氏体产生的应力为热应力，表层为压应力，内层为张应力，相互抵消，有效防止热应力裂纹形成，在钢的Ms&Mf之间缓冷，大幅度降低形成淬火马氏体时的组织应力。当钢中热应力与相应应力总和为正(张应力)时，则易淬裂，为负时，则不易淬裂。充分利用热应力，降低相变应力，控制应力总和为负，能有效避免横向淬火裂纹发生。CL-1有机淬火介质是较理想淬火剂，同时可减少和避免淬火模具畸变，还可控制硬化层合理分布。调正CL-1
淬火剂不同浓度配比，可得到不同冷却速度，获得所需硬化层分布，满足不同模具钢需求。
⒊弧状裂纹
&&&&&&& 常发生在模具棱角角、缺口、孔穴、
凹模接线飞边等形状突变处。这是因为，淬火时棱角处产生的应力是平滑表面平均应力的10倍。另外， (1)钢中含碳
(C)量和合金元素含量愈高，钢Ms点愈低，Ms点降低2℃，则淬裂倾向增加1.2倍，Ms点降低8℃，淬裂倾向则增加8倍;
(2)钢中不同组织转变和相同组织转变不同时性，由于不同组织比容差，造成巨大组织应力，导致组织交界处形成弧状裂纹;
(3)淬火后未及时回火，或回火不充分，钢中残余奥氏体未充分转变，保留在使用状态中，促进应力重新分布，或模具服役时残余奥氏体发生马氏体相变产生新的内应力，当综合应力大于该钢强度极限时便形成弧状裂纹;&
(4)具有第二类回火脆性钢，淬火后高温回火缓冷，导致钢中P，s等有害杂质化合物沿晶界析出，大大降低晶界结合力和强韧性，增加脆性，服役时在外力作用下形成弧状裂纹。
&&&&&&& 解决方案： (1)改进设计，尽量使形状对称，减少形状突变，增加工艺孔与加强筋，
或采用组合装配;
(2)圆角代直角及尖角锐边，贯穿孔代盲孔，提高加工精度和表面光洁度，减少应力集中源，对于无法避免直角、尖角锐边、盲孔等处一般硬度要求不高，可用铁丝、石棉绳、耐火泥等进行包扎或填塞，人为造成冷却屏障，使之缓慢冷却淬火，避免应力集中，防止淬火时弧状裂纹形成;(3)淬火钢应及时回火，消除部分淬火内应力，防止淬火应力扩展;
(4)较长时间回火，提高模具抗断裂韧性值; (5)充分回火，得到稳定组织性能;多次回火使残余奥氏体转变充分和消除新的应力;&
(7)合理回火，提高钢件疲劳抗力和综合机械力学性能;
对于有第二类回火脆性模具钢高温回火后应快冷(水冷或油冷)，可消除二类回火脆性，防止和避免淬火时弧状裂纹形成。
⒋剥离裂纹
&模具服役时在应力作用下，淬火硬化层一块块从钢基体中剥离。因模具表层组织和心部组织比容不同，淬火时表层形成轴向、切向淬火应力，径向产生拉应力，并向内部突变，在应力急剧变化范围较窄处产生剥离裂纹，常发生于经表层化学热处理模具冷却过程中，因表层化学改性与钢基体相变不同时性引起内外层淬火马氏体膨胀不同时进行，产生大的相变应力，导致化学处理渗层从基体组织中剥离。如火焰表面淬硬层、高频表面淬硬层、渗碳层、碳氮共渗层、渗氮层、渗硼层、渗金属层等。化学渗层淬火后不宜快速回火，尤其是300~C以下低温回火快速加热，会促使表层形成拉应力，而钢基体心部及过渡层形成压缩应力，当拉应力大于压缩应力时，导致化学渗层被拉裂剥离。
&&&&&&& &解决方案：
(1)应使模具钢化学渗层浓度与硬度由表至内平缓降低，增强渗层与基体结合力，渗后进行扩散处理能使化学渗层与基体过渡均匀;(2)模具钢化学处理之前进行扩散退火、球化退火、调质处理，充分细化原始组织，能有效防止和避免剥离裂纹产生，确保产品质量。
⒌网状裂纹
裂纹深度较浅，一般深约0.01-1.5mm，呈辐射状，别名龟裂。原因主要有：
(1)原材料有较深脱碳层，冷切削加工未去除，或成品模具在氧化气氛炉中加热造成氧化脱碳;
(2)模具脱碳表层金属组织与钢基体马氏体含碳量不同，比容不同，钢脱碳表层淬火时产生大的拉应力，因此，表层金属往往沿晶界被拉裂成网状;
(3)原材料是粗晶粒钢，原始组织粗大，存在大块状铁素体，常规淬火无法消除，保留在淬火组织中，或控温不准，仪表失灵，发生组织过热，甚至过烧，晶粒粗化，失去晶界结合力，模具淬火冷却时钢的碳化物沿奥氏体晶界析出，晶界强度大大降低，韧性差，脆性大，在拉应力作用下沿晶界呈网状裂开。
&&&&&&& 解决方案：
(1)严格原材料化学成分.金相组织和探伤检查，不合格原材料和粗晶粒钢不宜作模具材料;
(2)选用细晶粒钢、真空电炉钢，投产前复查原材料脱碳层深度，冷切削加工余量必须大于脱碳层深度;
(3)制订先进合理热处理工艺，选用微机控温仪表，控制精度达到&1.5℃，定时现场校验仪表;&
(4)模具产品最终处理选用真空电炉、保护气氛炉和经充分脱氧盐浴炉加热模具产品等措施，有效防止和避免网状裂纹形成。
⒍冷处理裂纹
模具钢多为中，高碳合金钢，淬火后还有部分过冷奥氏体未转变成马氏体，保留在使用状态中成为残余奥氏体，影响使用性能。若置于零度以下继续冷却，能促使残余奥氏体发生马氏体转变，因此，冷处理的实质是淬火继续。室温下淬火应力和零度下淬火应力叠加，当叠回应力超过该材料强度极限时便形成冷处理裂纹。
&&&&&& &解决方案：
(1)淬火后冷处理之前将模具置于沸水中煮30&60min，可消除15%-25%淬火内应力并使残余奥氏体稳定化，再进行-60℃常规冷处理，或进行-120℃深冷处理，温度愈低，残余奥氏体转变成马氏体量愈多，但不可能全部转变完，实验表明，约有2%-5%残余奥氏体保留下来，按需要保留少量残余奥氏体可松驰应力，起缓冲作用，因残余奥氏体又软又韧，能部分吸收马氏体化急剧膨胀能量，缓和相变应力;
(2)冷处理完毕后取出模具投入热水中升温，可消除40%-60%冷处理应力，升温至室温后应及时回火，冷处理应力进一步消除，避免冷处理裂纹形成，获得稳定组织性能，确保模具产品存放和使用中不发生畸变。
⒎磨削裂纹
常发生在模具成品淬火、回火后磨削冷加工过程中，多数形成的微细裂纹与磨削方向垂直，深约 0.05&1.0mm。
(1)原材料预处理不当，未能充分消除原材料块状、网状、带状碳化物和发生严重脱碳; (2)最终淬火加热温度过高，发生过热，晶粒粗大，生成较多残余奥氏体;
(3)在磨削时发生应力诱发相变，使残余奥氏体转变为马氏体，组织应力大，加上因回火不充分，留有较多残余拉应力，与磨削组织应力叠加，或因磨削速度、进刀量大及冷却不当，导致金属表层磨削热急剧升温至淬火加热温度，随之磨削液冷却，造成磨削表层二次淬火，多种应力综合，超过该材料强度极限，便引起表层金属磨削裂纹。
&&&&&&& 解决方案：
(1)对原材料进行改锻，多次双十字形变向镦拔锻造，经四镦四拔，使锻造纤维组织围绕型腔或轴线呈波浪形对称分布，并利用最后一火高温余热进行淬火，接着高温回火，能充分消除块状、网状、带状和链状碳化物，使碳化物细化至2-3
级; (2)制订先进的热处理工艺，控制最终淬火残余奥氏体含量不超标; (3)淬火后及时进行回火、消除淬火应力;
(4)适当降低磨削速度、磨削量，磨削冷却速度，能有效防止和避免磨削裂纹形成。
⒏线切割裂纹
该裂纹出现在经过淬火、回火的模块在线切割加工过程中，此过程改变了金属表层、中间层和心部应力场分布状态，淬火残余内应力失去平衡变形，某一区域出现大的拉应力，此拉应力大干该模具材料强度极限时导致炸裂，裂纹是弧尾状刚劲变质层裂纹。实验表明，线切割过程是局部高温放电和迅速冷却过程，使金属表层形成树枝状铸态组织凝固层，产生600-900MPa拉应力和厚约0.03mm的高应力二次淬火白亮层。裂纹产生原因：
(1)原材料存在严重的碳化物偏析; (2)仪表失灵，淬火加热温度过高，晶粒粗大，降低材料强韧性，增加脆性;
(3)淬火工件未及时回火和回火不充分，存在过大的残余内应力和线切割过程中形成的新内应力叠加导致线切割裂纹。
&&&&&&&& 解决方案：
(1)严格原材料入库前检查，确保原材料组织成分合格，对不合格原材料必须进行改锻，击碎碳化物，使化学成分、金相组织等达到技术条件后方可投产。模块热处理前加工成品需留足一定磨量后淬火.回火、线切割;
(2)入炉前校验仪表，选用微机控温，控温精度&1.5℃，真空炉、保护气氛炉加热，严防过热和氧化脱碳;(3)采用分级淬火、等温淬火和淬火后及时回火，多次回火，充分消除内应力，为线切割创造条件;
(4)制订科学合理线切割工艺。
⒐疲劳断裂
&&&&&&&& 模具服役时在交变应力反复作用下形成的显微疲劳裂纹缓慢扩展，导致突然疲劳断裂。
(1)原材料存在发纹、自点、孔隙、疏松、非金属夹杂、碳化物严重偏析、带状组织、块状游离铁素体冶金组织缺陷，破坏了基体组织连续性，形成不均匀应力集中。钢锭中112未排除，导致轧制时形成白点。钢中存在***、Bi、
&Pb、Sn、As和S、P等有害杂质，钢中的P易引起冷脆，而s易引起热脆，S，P有害杂质超标均易形成疲劳源;
(2)化学渗层过厚、浓度过大、渗层过度、硬化层过浅、过渡区硬度低等都可导致材料疲劳强度急剧降低;
(3)当模面加工粗糙、精度低、光洁度差，以及刀纹，刻字、划痕、碰伤、腐蚀麻面等也易引起应力集中导致疲劳断裂。
&&&&&&& 解决方案：
(1)严格选材，确保材质，控制Pb、As、Sn等低熔点杂质与S、P非金属杂质含量不超标; (2)投产前进行材质检查，不合格原材料不投产;
(3)选用具有纯洁度高、杂质少、化学成分均匀、晶粒细.碳化物小、等向性能好，疲劳强度高等特点的电渣重熔精炼钢，对模具型面表面喷丸强化和表面化学渗层改性强化处理，使金属表层为预压应力，抵消模具服役时产生的拉应力，提高模具型面疲劳强度;
(4)提高模具型面加工精度和光洁度; (5)改善化学渗层和硬化层组织性能; 采用微机控制化学渗层厚度、浓度和硬化层厚度。
⒑应力腐蚀裂纹
该裂纹常发生在使用过程中。金属模具因化学反应或电化学反应过程，引起从表至内组织结构损坏腐蚀作用而产生开裂，这就是应力腐蚀裂纹。模具钢因热处理后组织不同，抗蚀性能也不同。最耐蚀组织为奥氏体(A)，最易腐蚀组织为屈氏体(T)，依次为铁素体(F)一马氏体(M)一珠光体(P)一索氏体(S)。因此，模具钢热处理不宜得到T组织。淬火钢虽经回火，但因回火不充分，淬火内应力或多或少依然存在，模具服役时在外力作用下也会产生新的应力，凡有应力存在于金属模具中就会有应力腐蚀裂纹发生。
&&&&&& &解决方案： (1)模具钢淬火后应及时回火，充分回火，多次回火，以消除淬火内应力;
(2)模具钢淬火后一般不宜在350-400~C回火，因T组织常在此温度出现，发生有T组织模具应重新处理，模具应进行防锈处理，提高抗蚀性能;
(3)热作模具服役前进行低温预热，冷作模具服役一个阶段后进行一次低温回火消除应力，不仅能防止和避免应力腐蚀裂纹发生，还可大幅度提高模具使用寿命，一举两得，有显著技术经济效益。
⒒淬裂。淬裂的原因及解决方案如下：
⑴形状效应，主要是设计因素造成的，如圆角R过小、孔穴位置设置不当，截面过渡不好。
⑵过热(过烧)，主要是由控温不准或跑温、工艺设置温度过高、炉温不均等因素造成，预防措施包括检修、校对控温系统，修正工艺温度，在工件与炉底板间加垫铁等。
⑶脱碳，主要由过热(或过烧)、空气炉无保护加热、机加余量小，锻造或预备热处理残留脱碳层等因素造成，预防措施为可控气氛加热，盐浴加热，真空炉、箱式炉采用装箱保护或使用防氧化涂料;机加工余量加大2～3mm。
⑷冷却不当，主要是冷却剂选择不当或过冷造成，应当掌握淬火介质冷却特性或回火处理。
⑸原材料组织不良，如碳化物偏析严重，锻造质量差，预备热处理方法不当等，预防措施是采用正确的锻造工艺和合理的预备热处理制度。
⒓硬度不足。硬度不足的原因和解决方案如下：
⑴淬火温度过低，主要是由于工艺设置温度不当、控温系统误差、装炉或进入冷却槽方法不当等原因造成，应该修正工艺温度，检修校核控温系统，装炉时，工件间隔合理摆放均匀，分散入槽，禁止堆积或成捆入槽冷却。
⑵淬火温度过高，这是由工艺设置温度不当或控温系统误差造成，应当修正工艺温度，检修校核控温系统。
⑶过回火，这是由回火温度设置过高、控温系统故障误差或炉温过高时入炉造成，应当修正工艺温度，检修校核控温系统，不高于设置炉温装入。
⑷冷却不当，原因是预冷时间过长，冷却介质选择不当，淬火介质温度渐高而冷却性能下降，搅拌不良或出槽温度过高等，措施：出炉、入槽等要快;掌握淬火介质冷却特性;油温60～80℃，水温30℃以下，当淬火量大而使冷却介质升温时，应添加冷却淬火介质或改用其它冷却槽冷却;加强冷却剂的搅拌;在Ms+50℃时取出。
⑸脱碳，这是由原材料残留脱碳层或淬火加热时造成，预防措施为可控气氛加热，盐浴加热，真空炉、箱式炉采用装箱保护或使用防氧化涂料;机加工余量加大2～3mm。
模具热处理缺陷分析及解决措施（一）
(编辑：青华小黎)
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【摘要】模具由于品种规格较多、形状复杂和表面粗糙度值低，因此其制造难度较大。模具热处理后产生的变形将严重影响模具的质量和使用寿命，一旦在热处理中开裂将造成模具的报废，因此，减少和预防模具热处理变形及避免其开裂是广大模具热处理工作者的重要研究课题。本文就模具在热处理过程中常见的变形与开裂缺陷进行简要阐述，分析其产生的原因，并提出预防措施。一、合理设计与正确选材1.合理设计模具主要是根据使用要求而设计的，其结构有时往往不能做到完全合理和均匀对称。这就要求设计师在设计模具时，在不影响模具使用性能的前提下，采取一些有效的措施，尽量注意到制造的工艺性、结构的合理性及几何形状的对称性。（1）尽量避免尖角和厚薄相差悬殊的截面应避免厚薄悬殊的截面、薄边及尖角。在模具的厚薄交界处应平滑过渡。这样能有效地降低模具截面的温差，减小热应力，同时也可减小截面上组织转变的不同时性，减小组织应力。图1所示为模具采用过渡圆角与过渡圆锥。图1图2 凹模的合理壁厚（2）适当增加工艺孔对于有些实在无法保证截面均匀及对称的模具，应在不影响使用性能的前提下，变不通孔为通孔，或者适当增加一些工艺孔。图3a所示为一型腔狭窄的凹模，淬火后会产生如虚线所示的变形。如设计时能增加2个工艺孔（如图3b所示），则减小了淬火过程中截面的温差，降低了热应力，使变形情况有了明显的改善。图4所示也是增加工艺孔或变不通孔为通孔的实例，可减小因厚薄不均而增大的开裂敏感性。图4（3）尽可能采用封闭及对称结构模具形状为开口或不对称结构时，淬火后应力分布不均匀，极易变形。所以一般易变形的槽形模具，应尽量在淬火前留筋，淬火后再切除，图5所示的槽形工件，原来淬火后在R处发生变形，经加筋（图5中阴影线部分）后，能有效地防止淬火变形。图5（4）采用组合式结构对于形状复杂、尺寸&400mm的大型凹模及厚度小、长度大的凸模，最好采用组合式结构，化繁为简，化大为小，变模具内表面为外表面，不仅便于冷热加工。而且能有效地减小变形与开裂。设计组合式结构时，一般应在不影响配合精度的情况下按下列原则进行分解：（1）调整厚度，使截面相差悬殊的模具在分解后截面基本均匀。（2）在容易产生应力集中的地方分解，分散其应力，防止开裂。（3）配合工艺孔，使结构对称。（4）便于冷、热加工，便于拼装。（5）最为重要的是必须确保使用性。图6 大型凹模如图6所示为一大型凹模，若采用整体式结构，不但热处理有困难，而且淬火后型腔各处收缩不一致，甚至会引起刃口凹凸和平面扭曲，且在以后的加工中难以补救，因此，可采用组合式结构。按图6中虚线分为四块，经热处理后再拼装成型并磨削再配合，这不仅使热处理简化，而且解决了变形问题。2、正确选材热处理变形、开裂与所用钢材及其质量密切相关，因此应根据模具的使用性能要求。综合考虑模具精度、结构和尺寸大小，以及加工对象的性质、数量和加工方式等因素合理选用。一般模具若无变形和精度要求，则从降低成本方面考虑，可采用碳素工具钢；对于易变形、开裂件，可选用强度较高、临界淬火冷却速度较慢的合金工具钢；图7所示为一电子元件冲模。原用T10A钢，水淬油冷变形较大且易开裂，碱浴淬火型腔又不易淬硬。现改用9Mn2V钢或CrWMn钢，淬火硬度和变形都能符合要求。图7 电子元件冲模由此可见，当用碳钢制造的模具变形达不到要求时，改用9Mn2V钢或CrWMn钢等合金钢，虽然材料成本稍高，但解决了变形、开裂问题，总体来说仍是合算的。在正确选材的同时，还要加强对原材料的检验和管理，防止因原材料缺陷而导致模具热处理开裂。3.合理制定技术条件合理制定技术条件（包括硬度要求）是防止淬火变形、开裂的一条重要途径。局部硬化或表面硬化就可以满足使用要求的，尽量不要整体淬火。对于整体淬火模具，局部可放宽要求的，尽量不要强求一致。对于成本高或结构复杂的模具，当热处理难以达到技术要求时，应更改技术条件，适当放宽那些对使用寿命影响不大的要求，以免因多次返修而造成报废。对于所选用的钢种，不能以其所能达到的最高硬度作为设计时规定的技术条件。因为最高硬度往往是用尺寸有限的小试样测得的，与实际尺寸较大的模具所能达到的硬度相差很大。由于追求最高硬度往往需要提高淬火冷却速度，从而增大淬火变形与开裂倾向，所以用较高的硬度作为技术条件，即使尺寸较小的模具也会给热处理操作带来一定的困难。总之，设计者应根据使用性能和选定的钢种，合理地制定切实可行的技术条件。此外，在对所选定的钢种提出硬度要求时，还应避开产生回火脆性的硬度范围。二、合理安排工艺流程正确处理机械加工与热处理之间的关系，合理安排工艺流程，使冷、热加工密切配合是减小模具热处理变形的有效措施。1、合理安排工艺流程的关键有些模具的变形，单从热处理的角度来考虑是无法解决问题的，但如转换思维方式，从整个工艺流程着手，往往能收到意想不到的效果。图8所示是一半圆形模具，由于形状不对称，淬火时会产生显著的扭曲变形。如在淬火前加工成整体的圆环，等热处理后再用锯片砂轮将其切成两件，则不但降低成本，还可以减少变形。图8 半圆形模具2.根据特点预留加工余量热处理时难免会有变形，如能掌握其变形特点，合理地预留加工余量，不但可简化热处理操作，还能减少随后的机械加工，特别是磨削加工的工作量。图9所示为一个45钢的成型模，热处理后内孔会趋向胀大，故机械加工时，应预先留出负公差，使热处理后符合设计要求。对于那些事先无法预料变形大小和方向的模具，则可在型腔未加工到设计尺寸前，进行一次试淬，根据其变形特点，留出相应的机械加工余量。图9 成型模3.必要的去应力退火或时效处理对于精密模具，因其切削加工或磨削加工产生的应力会引起变形与开裂，故如在工艺流程中增加去应力退火或时效处理，往往能显著减少变形并防止开裂。例如，对于细长轴类及形状复杂的模具，在粗加工成型后进行一次去应力退火，以消除切削加工应力，这对减少淬火变形十分有效。再如，对于一些需要精磨的模具，在热处理并粗磨后，可安排一道时效处理工序，用以消除磨削应力，稳定尺寸，防止发生变形及开裂。三、合理进行锻造和预先热处理钢中的带状组织和成分偏析往往会造成模具的不均匀变形，淬火前的基体组织状况也会影响模具淬火前后的比体积差。在一定条件下，钢中原始组织的好坏成为影响热处理变形的主要因素。为了减小淬火变形，除了在淬火过程中采取有效的措施外，还应适当控制淬火前钢中的组织。1.合理锻造实践证明，合理进行锻造是减小热处理变形，保证模具有较高寿命的关键。对合金钢（如CrWMn,Cr12和Cr12MoV钢）尤其重要。这类钢能实现低变形的前提是经充分锻造，使钢内部碳化物偏析程度达到最小，因此必须在以下5个环节中正确控制锻造过程：（1）锻造方法 需经多次锻造后成形，一般高合金钢不少于三次，以保证碳化物破碎并均匀分布。（2）锻造比 要有一定的锻造比，如高合金钢总锻造比一般为8-10.（3）加热速度 缓慢升温到800℃左右，而后再缓慢加热到℃。在加热过程中，应将毛坯经常翻转，力求加热均匀、烧透。（4）控制终锻温度 终锻温度过高，晶粒易长大，性能变差(终锻温度过低，塑性降低，易形成带状组织，还易断裂。2.预先热处理模具变形与开裂不仅与淬火过程中产生的应力有关，而且与淬火前的原始组织和残余内应力有关。因此，必须对模具毛坯进行必要的预先热处理。一般来说，用T7和T8钢制造的尺寸较小的模具，在淬火时体积容易胀大，如预先进行调质处理，获得比体积较大的回火索氏体组织，则可减小淬火变形。而用高碳钢T10和T12钢等制造的尺寸较大的模具，淬火时体积容易收缩，则应采取球化退火，可取得比调质处理更好的效果。对于低合金工具钢，在机械加工后安排一次调质处理，使合金碳化物均匀分布，对改善组织和消除锻造及原始组织的不良影响有着较好的效果。调质处理可得到分布均匀的碳化物和细粒状索氏体组织，增大了原始组织的比体积，既能提高钢的力学性能，又有利于减小变形。对于高合金工具钢（$如高铬钢）模具，经过调质后，淬火时将发生不同程度的收缩，所以如将调质中的高温回火改为退火处理，淬火后可获得较好的效果。合金结构钢采用预先调质处理能得到较高的硬度，且可减小淬火时的比体积变化，有利于减小淬火变形与开裂。采用低温退火消除模具的冷加工应力较调质处理简单，周期较短，氧化少，且不同材料可采用相同的工艺处理。为了消除因锻造不良而产生的网状碳化物，增加淬透层深度，可采用正火处理。综上所述，各种预先热处理都应按照模具的胀缩规律，预先调整原始组织和消除机械加工应力，以减少变形和开裂。四、采用合理的热处理工艺为减少及预防工件淬火变形，除了合理地设计工件、选材、制定热处理技术要求，以及对工件毛坯正确进行热加工（铸、锻、焊）和预先热处理外，更为重要的是在热处理方面必须注意以下问题：（1）合理选择加热温度在保证淬硬的前提下，一般应尽量选择低一些的淬火温度。但对于一些高碳合金钢模具（如CrWMn，Cr12Mo钢），可通过适当提高淬火温度来降低Ms点，增大残余奥氏体量，以控制淬火变形。另外，对厚度较大的高碳钢模具，也可适当提高其淬火温度来防止产生淬火裂纹。对易变形、开裂的模具，在淬火前还应先进行去应力退火。（2）合理进行加热应尽量做到均匀加热，减少加热时的热应力。对于大截面、形状复杂、变形要求高的高合金钢模具，一般都应经过预热或限制加热速度。（3）正确选择冷却方式和冷却介质尽可能选用预冷淬火、分级淬火和分级冷却方式。预冷淬火对细长或薄模具的减少变形有较好的效果，对于厚薄悬殊的模具，在一定程度上可以起到减小变形的作用。对于形状复杂、截面相差悬殊的模具，采用分级淬火较好。如高速钢采用580-620℃分级淬火，基本上避免了淬火变形和开裂。（4）正确掌握淬火操作方法正确选择工件淬入介质的方式，保证模具得到最均匀的冷却并沿最小阻力方向进入冷却介质，将冷却最慢的面朝着液体运动。当模具冷却至Ms点以下时，应停止运动。例如，厚薄不均匀的模具，应使厚的部分先淬入；截面变化大的工件，可通过增加工艺孔、预留加强肋、孔中塞堵石棉等方法来减少热处理变形；对有凹凸面或有通孔的工件，应使凹面和孔向上淬入，以便排出通孔内的气泡。五、结语热处理是模具制造过程中不可缺少的加工工艺之一，它对模具的质量和成本有很大的影响，是提高模具使用寿命的重要措施之一。变形与开裂是模具热处理中的两大难题，其产生的原因是复杂的，但是只要掌握其规律，对其进行认真的分析和研究，对症下药，模具的变形是可以减少，且其开裂也是可以控制的。点击下方蓝字阅读最新一期《锻压商情》↓↓↓
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