控制形状变形的特殊技术

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第101页（1752字）

除了可以通过控制加热和冷却的速率来减少变形外，也可采用局部淬火取代整体淬火，或应用火焰，感应加热，电子束和激光方法对工具进行局部加热淬硬，以减少工具的变形。

采用马氏体或奥氏体等温淬火，可有效地控制变形，并可防止铁素体或珠光体等高温转变产物的产生。马氏体等温淬火是将零件迅速冷却到M。点附近的温度，以免铁素体和珠光体等高温转变产物的产生，然后立即从热浴中取出，空冷到室温，由于是缓慢地通过马氏体转变区，所以变形要比通常的淬火少些。但也必须给以通常的回火处理。

如果零件可以在HRC57的硬度下使用时，可以采用奥氏体等温淬火来减少变形。奥氏体等温淬火不同于马氏体等温淬火，它是在高于M。点的热浴中等温(一般大约230℃)，而且要保持足够长的时间，使奥氏体转变为低贝氏体(碳钢和低合金工具钢约需保持1小时)。当空冷到室温后，奥氏体等温淬火工具的形状变形，比普通淬火的小，也不须回火。

不圆度控制 对某些精密工具不圆度控制是很重要的，如C级和D级高速钢制成的滚铣刀。因为这些滚刀在热处理后不磨到尺寸，而是在不磨状态下使用，因此要求保持精密的尺寸误差。淬火回火后所要求的尺寸，可通过热处理前调整加工余量的方法来控制。但是，高速钢棒料在常规处理时，可以观察到高达0．05mm的不圆度。图24左图是和锭型及钢锭开坯轧制工艺有关的变形特性。但在改变冶炼、锻造、轧制工艺后，可使不圆度减少，如图24右图所示。图中最大与最小点之差只有0．005mm。按此法生产的高速钢棒料，是少数几个厂家以《精密公差滚刀坯》出售的。用热静等压法生产的粉末高速钢棒料是一个克服不圆度的更有效的方法，在常规热处理时，可以保持有最好的匀称性。

图24 高速钢棒料在热处理时径向尺寸的变化

此图根据直径的精密测量和通过计算得出。热处理前圆料的不圆度在±1．25μm之内。热处理后径向尺寸的变化用极座标平面图法作出

稳定性 稳定性意味着减少残余奥氏体的数量，因为金属在加热或受应力作用时，残余奥氏体能缓慢地转变，从而导致变形的产生。稳定性还可减少内应力(残余应力)，由于应力松弛是不太可能发生，因此在使用中内应力会引起变形。为了使工具在长时间内能保持形状和尺寸精度，稳定性是很重要的。

如果所选择的工具钢，在高温回火时，仍能保持要求的硬度，这就有可能通过反复回火减少残余奥氏体的含量和内应力。第一次回火，可以减少内应力，并创造在回火冷却过程使残余奥氏体转变为马氏体的条件。而第二第三次回火，对减少残余奥氏体转变为马氏体时所产生的内应力是十分必要的。

一次或多次低于Mf点的冷处理，可使需在低温回火以便达到要求硬度的碳素钢或低合金工具钢中的大多数残余奥氏体转变成马氏体。冷处理可以在首次回火前，也可以在回火后进行。如果冷处理时，因尺寸膨胀产生的附加内应力，使工具易于产生裂纹时，则冷处理应谨慎地在第一次回火后进行。但在这样的冷处理过程中，所产生转变的残余奥氏体量比预期的要少得多。因为冷处理前的回火会使一部分残余奥氏体稳定化。冷处理一般是在温度可达－70～－95℃的致冷装置中进行。经冷处理和回复到室温后的工具，必须迅速地予以再回火，以减少内应力和增加新形成的马氏体的韧性。

对某些希望保留有少量残余奥氏体，以增加韧性和保留有利于承受使用应力的内应力的工具，冷处理实际上是不适宜的，或只能勉强地起到一定的作用。

参考文献

1.Disforfion in Tool Steels,by B.S.lemenf;American Society of Metals,1959