TS400钢材加热变形特性分析

德云斑竹

TS400作为一种预硬型镜面塑料模具钢，因其优异的抛光性和耐磨性被广泛应用于高精度注塑模具。但在热处理或高温加工过程中，其内部应力与组织变化可能导致尺寸变形，影响模具寿命与成品质量。
TS400在出厂时已预硬至HRC 37-43，但若需进行补焊、局部修复或改模，常需重新加热至特定温度。当温度超过500℃时，材料内部的析出物（如Cu-Ni-Al复合化合物）会重新溶解，导致基体硬度下降。同时，奥氏体晶粒在加热中长大，冷却时因相变差异引发不均匀体积收缩。若加热速率过快或冷却不均，表层与芯部温差将加剧应力集中，进而引发翘曲或扭曲。
　　加热变形程度受多重因素影响。材料原始状态是关键变量：若锻轧过程中碳化物分布不均，加热时局部组织稳定性变差。截面厚度差异大的模具，在升温中吸热效率不同，薄壁区域更易发生膨胀变形。加热设备控温精度不足或炉气循环不畅，也会导致局部过热，形成热应力变形。
　　实际应用中，若在300-400℃区间长时间保温，TS400可能产生时效硬化现象，虽能提升硬度，但会降低韧性。此时若直接水冷，马氏体转变速率差异将使变形风险倍增。经验表明，在550℃以上加热后采用分段冷却（先空冷至300℃再缓冷），可减少约60%的变形量。
　　控制TS400加热变形的核心在于优化热流程。建议将升温速率控制在≤80℃/小时，对复杂结构模具采用阶梯式升温。在必须进行高温处理时，优先使用真空炉或保护气氛炉，避免脱碳引发的表面应力失衡。对于已加工完成的精密模芯，可采用低温去应力退火（250℃×2h）释放机械加工残余应力。
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**问：TS400模具局部修补后，为何有时会发生接缝处凹陷？**
　　答：修补时热影响区与基体形成硬度梯度，冷却过程中较软区域塑性变形能力增强，在收缩应力作用下产生定向塌陷。建议补焊后立即进行200℃×4h去应力处理，并使用低氢型焊丝减少组织差异。
**问：相同加热工艺下，为何TS400比P20钢更易变形？**
　　答：TS400含有较高镍铝铜合金元素，其析出强化相在400℃以上开始溶解，导致屈服强度急剧下降。而P20以铬钼为主要合金系，抗回火软化能力更强，高温稳定性更优。