冷作沖壓模具鋼熱處理變形與開裂的應對

模具鋼熱處理變形是模具處理過程的主要缺陷之一，對一些精密復雜模具，常因熱處理變形而報廢，因此控制精密復雜模具的變形一直成為熱處理生產中的關鍵問題。

眾所周知，模具在熱處理時，特別是在淬火過程中，由于模具截面各部分加熱和冷卻速度的不一致而引起的溫度差，加之組織轉變的不等時性等原因，使得模具截面各部分體積脹縮不均勻，組織轉變不均勻，從而引起“組織應力”和模具內外溫差所引起的熱應力。當其內應力超過模具的屈服極限時,就會引起模具的變形。

沖壓模具零件的結構形狀、截面尺寸的差異，熱處理（加熱—保溫—冷卻）過程中因加熱與冷卻的速率不同，在熱應力、組織應力及相變體積變化的綜合作用下，引起零件體積膨脹或收縮，從而使尺寸與形狀發生偏差，產生變形，甚至造成開裂。

影響沖壓模具鋼熱處理變形與開裂的原因是多方面的，主要與鋼材的化學成分與原始組織、零件的結構形狀及截面尺寸以及熱處理工藝等因素有關。熱處理變形往往是難以避免的，但開裂是可以預防的。

預備熱處理

對于共析鋼的沖壓模具鍛件，應先進行正火處理，然后進行球化退火，以消除鍛件內網狀二次滲碳體，細化晶粒，消除內應力，并為后續（或最終）熱處理作好組織準備。

沖壓凹模零件淬火前，應先進行低溫回火（穩定化處理）。對一些形狀較為復雜、精度要求高的凹模，在粗加工后精加工前，應先進行調質處理，以減少淬火變形，盡量避免開裂傾向，并為最終熱處理作好組織準備。

優化淬火、回火處理工藝

淬火零件的防護

淬火、回火處理是影響沖壓模具零件熱處理變形或開裂的重要環節。對于淬火重要的模具零件（如凸模、凹模）易發生變形或開裂的部位，應采取有效的防護措施，力求使零件的形狀與截面對稱，內應力均衡。常用的防護方法如下：①捆包法；②填充法；③堵塞法。

加熱方式的改進

對于一些小型的沖壓凸凹模或細長的圓柱形零件（如小沖頭），可事先預熱至520--580℃，然后放入中溫鹽浴爐內加熱至淬火溫度，比直接使用電爐或反射爐加熱淬火零件變形明顯減小，且能控制開裂傾向。尤其是高合金鋼模具零件，正確的加熱方式為：先預熱（溫度為530--560℃），然后升至淬火溫度。加熱過程中應盡量縮短高溫段時間，以減少淬火變形及避免小裂紋的生產。

加熱溫度的確定

淬火加熱溫度過高，使得奧氏體晶粒粗大，且會造成氧化、脫碳現象，零件變形與開裂的傾向增大。在規定的加熱溫度范圍內，淬火加熱溫度偏低則會造成零件內孔收縮，孔徑尺寸變小。故應選用加熱溫度規范的上限植；而對于合金鋼，加熱溫度偏高，則會引起內孔膨脹，孔徑尺寸變大，因此應選用加熱溫度的下限值為宜。

冷卻劑的選擇

對于合金鋼而言，減小淬火變形的最佳方法是使用硝酸鉀和亞硝酸鈉熱浴的等溫淬火或分級淬火，這種方法尤其適宜處理形狀復雜、尺寸要求精確的沖壓模。有些多孔模具零件（如多孔凹模），等溫淬火時間不宜過長，否則會引起孔徑或孔距變大。若利用油中冷卻收縮，以及硝酸鹽中冷卻膨脹的特征，合理應用雙介質淬火，可減小零件變形。