金属模具钢热处理中变形的原因及控制策略

已知热处理的工件性能更 好，满足机械部件的性能要求。 但是，在热加工过程中，金属材料会产生变形等问题。 金属材料的外观变形对机械零件的加工有致命的影响。 因此，本文通过重 点叙述金属材料热加工中影响变形的原因和解决方法，克服了金属材料加工中的课题。

　　生产实际上，热处理变形的表现形式多种多样，有体积和尺寸的增大和收缩变形，也有弯曲、变形、翘曲等变形，其产生的根源可以分为内部应力引起的应力塑性变形和比容积变化引起的体积变形两种。

　　(1)内部应力的塑性变形

　　热处理过程中加热冷却的不均匀性和相变的不均匀性，会产生内部应力，在一定的塑性条件下，会产生内部应力的塑性变形。 在加热和冷却过程中，零件内外层的加热和冷却速度不同，导致各处温度不一致，热膨胀收缩程度不同，因此这种应力变形称为热应力塑性变形。 在加热和冷却过程中，零件的内部组织变化产生的时间不同，这样产生的应力变形称为组织应力变形塑性变形。

　　(2)体积变形

　　比容变形在热处理过程中，各种相结构的组织比容不同，相变时产生的体积和尺寸变化为比容变形。 比容变形一般与奥氏体中碳和金元素的含量、游离相碳化物、铁素体的量、淬火前后的组织比容变化的差异、残留奥氏体的量和钢的淬火性等因素有关。

　　减少热处理变形的方法

　　一、温度的测定和控制

　　工业实际应用的热处理技术形式很多，但基本过程都是热作用过程，由加热、保温和冷却三个阶段组成。 整个过程可以用几个参数描述，如加热速度、加热温度、保温时间、冷却速度、热处理循环等。 热处理工艺使用各种加热炉，金属热处理在这些加热炉中进行(例如，基本热处理中的退火、淬火、回火、化学热处理中的渗碳、氨渗透、耐酸铝、铬渗透、脱氢、脱氧等)。 因此，加热炉内的温度测量是热处理的重要工艺参数测量。 每个热处理工艺规格，温度都是重要的内容。 如果温度测量不正确，热处理工艺规范就不能正确执行，产品质量会下降或废弃。 温度的测量和控制是热处理工艺的重要因素，也是影响变形的重要因素。

　　二、调温正火或等温退火

　　正火硬度过高，混晶，解算体多，或魏氏组织增大内孔的变形，必须用温度控制正火或等温退火处理锻件。 进行金属正火、退火和淬火前的调质，影响金属的最终变形量，直接影响的是金属组织结构上的变化。 实践证明，正火时采用等温淬火具有使金属组织结构均匀，减少变形量的效果。三、合理的冷却方法

　　金属淬火后的冷却过程对变形的影响也是重要的变形原因之一。 热油淬火比冷油淬火变形小，一般控制在10020。 油的冷却能力对变形也很重要。 淬火的搅拌方式和速度影响变形。 金属热处理的冷却速度越快，冷却越不均匀，产生的应力越大，模具的变形也越大。 对于能保证模具硬度，尽量采用预冷的阶段性冷却淬火，显着减少金属淬火时产生的热应力和组织应力，是减少复杂形状的工件变形的有效方法，特别是对于要求复杂或精度的工件，等温淬火能

　　四、合理的零件结构

　　在金属热处理后的冷却过程中，薄部分总是快，厚部分则慢。 在满足实际生产需求的情况下，必须尽可能地减小工件的厚度差，使零件截面均匀，减少渡区应力集中引起的变形和裂纹的倾向的工件，为了减少冷却不均引起的变形， 必须尽可能地保持结构和材料成分和组织的对称性的工件尽量避免锐角、槽等，工件的薄边界，台阶上要带圆角地转移的工件上的孔，槽筋结构的非对称性尽量减少厚度不均匀的零件，采用了确保加工量的方法

　　五、合理的卡盘方式和夹具

　　目的使工件加热冷却均匀，减少热应力不均匀，减少组织应力不均匀，减小变形，可以改变卡盘方式，碟子类零件垂直于油面，轴类零件立装，使用补偿垫圈，使用支撑垫圈、重叠垫圈等，使用花键[0x4

　　六、机械加工

　　当热处理是工件加工过程的最后一道工序时，热处理应变的容许值应当满足图案上规定的工件尺寸，应变量应根据前道工序的加工尺寸来决定。 因此，根据工件的变形规则，在热处理前必须进行尺寸的事前修正，使热处理的变形正好在合格范围内。 热处理为中间工序时，热处理前的加工馀量应视为机械加工余量和的热处理应变量之和。 通常，机械加工的馀量容易确定，但因为热处理的影响因素多，所以在机械加工中留下充分的加工馀量，该馀量可以作为热处理的允许应变量。 热处理后的再加工，根据工件变形规律，应用逆变形、收缩端的预膨胀孔，提高淬火后的变形合格率。

　　七、采用适当的媒体

　　在保证相同硬度要求的基础上，尽量采用油性介质，实验和实践证明其他条件没有差异，而且油性介质的冷却速度慢，水性介质的冷却速度比较快。 另外，与油性介质相比，水温的变化对水性介质的冷却特性的影响大，在相同的热处理条件下，油性介质对水性介质淬火后的变形量相对小。