·456 工程科学学报，第37卷，第4期 升高而降低.这是因为随着变形温度升高，原子的能 减少（图3(c)和(d)),高温区内碳化物已经基本溶解 量逐渐增大，原子进行热振动的振幅也相应增大，位错 消失（图3(e)和(0）. 运动变得更加容易，位错攀移及交滑移易于进行，流变 此外，5C9S3钢的基体组织随变形温度的升高也 应力降低.此外，温度升高更容易发生回复和再结晶 发生显著变化，并呈现以下演变规律：(1)低温区呈现 等软化行为，抵消加工硬化的能力增强，导致流变应力 因压缩而形成的长条状晶粒，如图3(a)和(b)所示 减小.本文中5C9Si3钢在900~1000℃间的流变应 (2)中温区呈现双相组织的特征.由临界转变温度可 力变化出现异常，流变应力随温度呈现复杂的关系，需 知，5C9S3钢从933℃开始发生由铁素体向奥氏体的 要从材料相结构变化的角度进一步分析 转变，因此在950℃下压缩的试样组织中含有C1和 2.25Cr9Si3钢高温变形后的组织特征 C2两相，如图3（℃）所示.C1相衬度较浅，其晶粒呈长 图3为应变速率为5sl时，不同温度下的Gleeble 条状，内部包含许多细小的条带状组织，推测其为由奥 压缩试样的显微组织.可以看出，随变形温度升高， 氏体转变而来的马氏体相：C2相衬度较深，其形貌与 5C9S3钢的组织形貌发生显著变化.低温区组织由 低温区样品组织形貌相近，推测其为还未发生相变的 暗色基体和均匀分布的亮白色颗粒状析出物组成，大 铁素体组织.在1000℃变形水冷后，基体已经几乎全 部分析出物在晶界附近析出，呈断续分布状态（图3 部转变为马氏体相，只有极少数未发生相变的铁素体 (a)和(b)).利用10%HCI+90%CH,0H溶液，对应 镶嵌于马氏体相之中，如图3(d)所示.(3)高温区内 变速率为5s,变形温度为850℃和900℃的试样分 由铁素体向奥氏体的转变已经完成，淬火后基体全部 别进行析出物的电解萃取，并对萃取所得物质进行X 为马氏体相，如图3(e)和()所示. 射线衍射分析.结果表明，两种变形状态下析出物均 2.35C9Si3钢高温流变特性异常变化的材料学机理 为(Cr,Fe),C3(如图4所示，以850℃变形试样的测试 材料的性能与显微组织密切相关，根据上述实验 结果为例).中温区内样品组织中碳化物的数量显著 结果可知，5C9S3钢在温度升高过程中显微组织主要 图35C9Si3钢在不同变形条件下的显微组织.(a)850℃：(b)900℃：(c)950℃：(d)1000℃：()1050℃，(01100℃ Fig.3 Microstructures of5Cr9Si3 valve steel at different deformation temperatures:(a)850℃：(b)900℃：(c)950℃；(d)1000℃：(e)l050 ℃：(01100℃工程科学学报，第 37 卷，第 4 期 升高而降低． 这是因为随着变形温度升高，原子的能 量逐渐增大，原子进行热振动的振幅也相应增大，位错 运动变得更加容易，位错攀移及交滑移易于进行，流变 应力降低． 此外，温度升高更容易发生回复和再结晶 等软化行为，抵消加工硬化的能力增强，导致流变应力 减小． 本文中 5Cr9Si3 钢在 900 ～ 1000 ℃ 间的流变应 力变化出现异常，流变应力随温度呈现复杂的关系，需 要从材料相结构变化的角度进一步分析． 图 3 5Cr9Si3 钢在不同变形条件下的显微组织． ( a) 850 ℃ ; ( b) 900 ℃ ; ( c) 950 ℃ ; ( d) 1000 ℃ ; ( e) 1050 ℃，( f) 1100 ℃ Fig． 3 Microstructures of 5Cr9Si3 valve steel at different deformation temperatures: ( a) 850 ℃ ; ( b) 900 ℃ ; ( c) 950 ℃ ; ( d) 1000 ℃ ; ( e) 1050 ℃ ; ( f) 1100 ℃ 2. 2 5Cr9Si3 钢高温变形后的组织特征 图 3 为应变速率为 5 s － 1时，不同温度下的 Gleeble 压缩试样的显微组织． 可以看出，随变形温度升高， 5Cr9Si3 钢的组织形貌发生显著变化． 低温区组织由 暗色基体和均匀分布的亮白色颗粒状析出物组成，大 部分析出物在晶界附近析出，呈断续分布状态( 图 3 ( a) 和( b) ) ． 利用 10% HCl + 90% CH3OH 溶液，对应 变速率为 5 s － 1，变形温度为 850 ℃ 和 900 ℃ 的试样分 别进行析出物的电解萃取，并对萃取所得物质进行 X 射线衍射分析． 结果表明，两种变形状态下析出物均 为( Cr，Fe) 7C3 ( 如图4 所示，以850 ℃变形试样的测试 结果为例) ． 中温区内样品组织中碳化物的数量显著 减少( 图 3( c) 和( d) ) ，高温区内碳化物已经基本溶解 消失( 图 3( e) 和( f) ) ． 此外，5Cr9Si3 钢的基体组织随变形温度的升高也 发生显著变化，并呈现以下演变规律: ( 1) 低温区呈现 因压缩而形成的长条状晶粒，如图 3( a) 和( b) 所示． ( 2) 中温区呈现双相组织的特征． 由临界转变温度可 知，5Cr9Si3 钢从 933 ℃开始发生由铁素体向奥氏体的 转变，因此在 950 ℃ 下压缩的试样组织中含有 C1 和 C2 两相，如图 3( c) 所示． C1 相衬度较浅，其晶粒呈长 条状，内部包含许多细小的条带状组织，推测其为由奥 氏体转变而来的马氏体相; C2 相衬度较深，其形貌与 低温区样品组织形貌相近，推测其为还未发生相变的 铁素体组织． 在 1000 ℃变形水冷后，基体已经几乎全 部转变为马氏体相，只有极少数未发生相变的铁素体 镶嵌于马氏体相之中，如图 3( d) 所示． ( 3) 高温区内 由铁素体向奥氏体的转变已经完成，淬火后基体全部 为马氏体相，如图 3( e) 和( f) 所示． 2. 3 5Cr9Si3 钢高温流变特性异常变化的材料学机理 材料的性能与显微组织密切相关，根据上述实验 结果可知，5Cr9Si3 钢在温度升高过程中显微组织主要 · 654 ·