常用金属材料的显微组织观察
一、实验目的
1、观察各种常用合金钢，有色金属和铸铁的显微组织。 2、分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用。 二、金属材料的显微组织观察及分析 1、几种常用合金钢的显微组织
合金钢依合金元素含量的不同，可分为三种：合金元素总量小于5％的称为低合金钢；合金元素为5～10％的称为中合金钢；合金元素大于10％的称为高合金钢。
一般合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢。由于加入合金元素，铁碳相图发生一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有本质的区别。低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同，差别只是在于合金元素都使C 曲线右移(除Co 外) ，即以较低的冷却速度可获得马氏体组织。16Mn 淬火后为马氏体组织，40Cr 钢调质处理后的显微组织是回火索氏体。GCrl5钢(轴承钢)840℃油淬低温回火试样的显微组织，与T12钢780℃水淬低温回火试样的显微组织也是一样的，都得到回火马氏体＋碳化物十残余奥氏体组织。
2、高速钢的显微组织
高速钢的铸造状态下与亚共晶白口铸铁的组织相似。其中莱氏体由合金碳化物和马氏体或屈氏体组成。莱氏体沿晶界呈宽网状分布，莱氏体中的碳化物粗大，有骨架状，不能靠热处理消除，必须进行锻造打碎。锻造退火后高速钢的显微组织是由S 和碳化物所组成的。
高速钢优良的热硬性及高的耐磨性，只有经淬火及回火后才能获得。它的淬火温度较高，为1270～1280℃，以使A 充分合金化，保证最终有高的热硬性。淬火时可在油中或空气中冷却。淬火组织为M 、碳化物和残余奥氏休。由于淬火组织中存在有较大量(25～30％) 的残余A ，一般都进行三次约560℃的回火。经淬火和三次回火后，高速钢的组织为回火M 、碳化物和少量残余A(2～3％) 。
3、不锈钢的显微组织
不锈钢是在大气、海水及其它侵蚀性介质条件下能稳定工作的钢种，大都属于高合金钢，例如应用很广的1Crl8Ni9即18-8钢。它的碳含量较低，因为碳不利于防锈；高的铬含量是保证耐蚀性的主要因素；镍除了进一步提高耐蚀能力以外，主要是为了获得奥氏体组织。这种钢在室温下的平衡组织是奥氏体十铁素体+(Cr，Fe)23C6。为了提高耐蚀性以及其它性能，必须进行固溶处理。为此加热到1050～1150℃，使碳化物等全部溶解，然后水冷，即可在室温下获得单一的奥氏体组织。但是1Crl8Ni9在室温下的单相奥氏体状态是过饱和的，不稳定的，当钢使用时温度到达400～800℃的范围或者从较高温度，例如固溶处理温度下冷却较慢时，(Cr，Fe) 23C 6会从奥氏体晶界上析出，造成晶间腐蚀，使钢的强度大大降低。目前，防止这种晶间腐蚀的途经有两条：一是尽量降低碳含量，但有限度；二是加入与碳的亲和力很强的元素Ti ，Nb 等。因此出现了1Crl8Ni9Ti 、0Crl8Ni9Ti 等及更复杂的牌号的奥氏体镍铬不锈钢。
4、几种常用有色金属的显微组织 （1）铝合金
应用十分广泛的铝合金主要分变形铝合金和铸造铝合金两类。依照热处理效果又可分为能热处理强化的铝合金及不能热处理强化的铝合金。
铝硅合金是应用最广泛的一种铸造铝合金，典型的牌号为ZLl02，含硅11～13％，从Al-Si 合金相图可知，其成分在共晶点附近，因而具有优良的铸造性能，即流动性能好，产生铸造裂纹的倾向小。但铸造后得到的组织是粗大针状的硅晶体和α固溶体所组成的共晶体及少量呈多面体状的初生硅晶体。粗大的硅晶体极脆，因而严重地降低了合金的塑性和韧性。为了改善合金性能，可采用变质处理。即在浇注前在合金液体中加入占合金重量2～3％的变质剂（常用NaF+ NaCl 的钠盐混合物）。由于钠能促进Si 的生核，并能吸附在硅的表面阻碍它长大，使合金组织大大细化同时使共晶点右移，而原合金成分变为亚共晶成分，所以变质处理后的组织由初生α固溶体和细密的共晶体(α+Si)组成。共晶体中的硅细小，因而使合金的强度与塑性显著改善。
5、铸铁的显微组织
依照结晶过程中石墨化程度的不同，铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。白口铸铁具有莱氏体组织而没有石墨，即全部碳均以渗碳体的形式存在；灰口铸铁中没有莱氏体，碳主要以石墨的形式存在。因此，灰口铸铁的组织是由钢基体和石墨所组成，其性能也完全由基体和石墨两方的特点来决定。麻口铸铁的组织介于白口和灰口之间。白口和麻口铸铁由于存在莱氏体，具有较大的脆性，在工业上较少应用。
在灰口铸铁中，由于石墨的强度和塑性几乎等于零，可以把这种铸铁看成是布满裂纹或空洞的钢。所以其抗拉强度与塑性远比钢低。且石墨数量越多，尺寸越大或分布越不均匀，则对基体的削弱割裂作用越大，铸铁的性能也就越差。
根据石墨化第三阶段发展程度的不同，灰口铸铁有三种不同的基体组织，即铁素体、珠光体＋铁素体和珠光体。铁索体基体的铸铁韧性最好，而以珠光体为基体的铸铁的抗拉强度最高。
决定铸铁性能的组织因素主要在石墨方面，其次是基体。按照石墨的形状等特点，铸铁大致分以下几种：
（1）灰口铸铁 一般灰口铸铁中石墨呈粗大片状。在铸铁浇注前往铁水中加入孕育剂增多石墨结晶核心时，石墨以细小片状的形式分布，这种铸铁叫做孕育铸铁。一般灰口铸铁的基体可以有铁素体和珠光体十铁素体、珠光体等三种。孕育铸铁的基体多为珠光体。
(2)球墨铸铁 在铁水中加入球化剂，浇注后石墨呈球形析出，因而大大削弱了对基体的割裂作用，使铸铁的性能显著提高。球墨铸铁的组织主要有铁素体基体和珠光体基体两种。
（3) 可锻铸铁 可锻铸铁又称展性铸铁，它是由白口铸铁经石墨化退火处 理而得到。其中的石墨呈团絮状，也显著地减弱了对基体的割裂作用，因而使铸铁的机械性能比普通灰口铸铁有明显的提高。可锻铸铁分铁素体基体和珠光体基体两种，但铁素体基体的可锻铸铁应用较多。
三、部分试样的处理方法
四、思考题 1．合金钢与碳钢比较组织上有什么不同，性能上有什么差别，使用上有什么优越性?
答：合金钢是在碳钢合金中特意加入一些合金元素所获得的钢。按合金元素质量分数不同可分为低合金钢(合金元素低于5％) 、中合金钢(合金元素5％～1 O ％) 、高合金钢(合金元素大于10％) ，还有其他的分类方法。对于低合金钢由于加入合金元素较少，铁碳相图虽发生了一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有太大区别，低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同。但因加入了合金元素使C 曲线右移(Co除外) ，所以在相同的冷却速度下，会出现不同的金相组织，合金钢更容易获得马氏体。 合金钢与碳钢比较，在淬透性、力学性能、回火稳定性等方面得到改善，还可提高钢的抗氧化性、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损等方面的性能。由于合金钢的强度提高了，在使用时可降低材料的使用量，减轻重量，降低成本。不同的合金钢可以应用于高温、腐蚀、磨损等场合使用。
2．为什么工业上的大构件(如大型发电机转子) 和小型工件(如小板牙) 都必须采用合金钢制造?
答：大型发电机组中的汽轮机转子工作环境恶劣，要承受扭转应力、弯曲应力、热应力，还要承受振动产生的附加应力和冲击载荷等，而且在高温工作，还要考虑材料的抗蠕变性能、抗腐蚀性能，等等。因此对转子材料要具有良好的综
合机械性能、强度高，韧性好。在钢中加入一些合金元素可以提高材料的性能，满足产品要求。如加入Cr 、Mo 、V 元素，可以提高钢的淬透性增加钢的强度，还可以提高钢的热强性，耐高温、抗腐蚀。所以都要选用合金钢制造才能符合使用要求。
小板牙是低速切削、形状复杂的刃具，要求高硬度、高耐磨性，还要求一定强韧性。在钢中加入Cr 、W 、Mn 等元素，使钢的淬透性和耐磨性大大提高，耐热性和韧性也有所改善。而且加入了合金元素后，淬透性增加，油冷时就可得到马氏体，有利于减小变形，保证尺寸。所以选用合金钢制造才能符合使用要求。
3．轴承钢为什么要用铬钢? 为什么对其中的非金属夹杂的限制要特别严格?
答:铬能提高淬透性，形成合金渗碳体(Fe,Cr)3C ，呈细密、均匀分布，提高
钢的耐磨性，特别是疲劳强度，因此轴承钢以铬作为基本合金元素。轴承钢中非金属夹杂物和碳化物的不均匀性对钢的性能，尤其是对接触疲劳强度影响很大，因为夹杂物往往是接触疲劳破坏的发源点，其危害程度与夹杂物的类型、数量、大小、形状和分布有关。因此，轴承钢对非金属夹杂物限制特别严格。
4．高速钢(W18Cr4V)的热处理工艺是怎样的? 有何特点?
答：W18Cr4V 高速钢的优良的热硬性和高的耐磨性只有经淬火及回火后才能获得。由于高速钢中的碳化物类型多、结构复杂，淬火温度对碳化物的溶解有很多影响，较低时，有的碳化物不能溶解，影响硬度和红硬性。较高时M6C 型碳化物转变成稳定的MC 型碳化物，沿奥氏体晶界扩展成网状，造成对高速钢性能的破坏，而且还会影响晶粒度及残余奥氏体的含量，影响强度和韧性。
为了获得良好的力学性能和高的红硬性，需选择合理的淬火温度，W18Cr4V 高速钢的淬火温度一般选择在1270~1280℃。淬火后的组织为马氏体+碳化物+较大量的残余奥氏体，残留奥氏体约有30％。所以还要进行回火处理，使残余奥氏体转变为回火马氏体。在550~570℃回火时，钢的硬度、强度、塑性均有提高，析出特殊碳化物，产生二次硬化，达到硬度和强度的最大值。回火温度一般为560℃，因残余奥氏体量很多，一次回火处理不能消除大量的残余奥氏体，回火不足，影响高速钢的硬度和耐磨性能，所以一般需经三次回火处理。高速钢经三次回火处理后的组织为回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体 (2％～3％) 。这样可以得到理想的热硬性、高的耐磨性和强韧性。
5．要使球墨铸铁分别得到回火索氏体及下贝氏体组织，应进行何种热处理?
答：（1）获得回火索氏体：调质。 要求综合机械性能较高的球墨铸铁零件，如连杆、曲轴等，可采用调质处理。其工艺为：加热到850 ℃～900 ℃，使基体转变为奥氏体，在油中淬火得到马氏体，然后经550 ℃～600 ℃回火，空冷，获得回火索氏体+球状石墨。回火索氏体基体不仅强度高，而且塑性、韧性比正火得到的珠光体基体好。表面要求耐磨可再进行表面淬火及低温回火。
（2）获得下贝氏体：等温淬火。球墨铸铁经等温淬火后可获得高的强度，同时具有良好的塑性和韧性。等温淬火工艺为：加热到奥氏体区（840 ℃～900 ℃左右），保温后在300 ℃左右的等温盐溶中冷却并保温，使基体在此温度下转变为下贝氏体+球状石墨。
6．铸造Al-Si 合金的成分是如何考虑的。为何要进行变质处理，变质处理与未变质处理的A1-Si 合金前后的组织与性能有何变化?
答：从Al-Si 合金的相图可知，Si 的质量分数为11.7％为共晶点的成分，在共晶点附近的合金成分，具有优良的铸造性能，流动性好，产生铸造裂纹的倾向性小，所以简单的铸造Al-Si 合金的Si 的质量分数一般应为接近共晶点成分，典型的铸造Al-Si 合金牌号为ZLl02，Si 的质量分数为11%~13%。
Al-Si 合金铸造后得到的组织是粗大的针状硅晶体和α固溶体的共晶组织，粗大的硅晶体极脆，严重地降低了合金的塑性和韧性。为改善合金的性能需采用变质处理，即在浇注前在合金液体中加入变质剂(常用钠盐混合物) ，以细化合金组织，提高合金的强度和塑性，由于钠能促进Si 的生核，并能吸附在Si 的表面阻碍它长大，使合金组织细化，同时使共晶点右移，原合金成分变为亚共晶成分，所以变质后的组织为初生α固溶体+细密的共晶体(α+Si)组成。共晶体中的Si 细小，使合金的强度与塑性显著提高。
7．轴瓦材料的组织应如何设计(即它的组织应具有什么特点)? 巴氏合金的组织是什么?
答：轴瓦材料的组织特点是，在软相基体上均匀分布着硬相质点，软相基体使巴氏合金具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，并在磨合后，软基体内凹，硬质点外凸，使滑动面之间形成微小间隙，成为贮油空间和润滑油通道，利于减摩；上凸的硬质点起支承作用，有利于承载金属元素分析仪。
巴氏合金的组织：α固溶体为软基体和以锡、铅、镉为基的有序固溶体β相为硬质点。
常用金属材料的显微组织观察
一、实验目的
1、观察各种常用合金钢，有色金属和铸铁的显微组织。 2、分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用。 二、金属材料的显微组织观察及分析 1、几种常用合金钢的显微组织
合金钢依合金元素含量的不同，可分为三种：合金元素总量小于5％的称为低合金钢；合金元素为5～10％的称为中合金钢；合金元素大于10％的称为高合金钢。
一般合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢。由于加入合金元素，铁碳相图发生一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有本质的区别。低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同，差别只是在于合金元素都使C 曲线右移(除Co 外) ，即以较低的冷却速度可获得马氏体组织。16Mn 淬火后为马氏体组织，40Cr 钢调质处理后的显微组织是回火索氏体。GCrl5钢(轴承钢)840℃油淬低温回火试样的显微组织，与T12钢780℃水淬低温回火试样的显微组织也是一样的，都得到回火马氏体＋碳化物十残余奥氏体组织。
2、高速钢的显微组织
高速钢的铸造状态下与亚共晶白口铸铁的组织相似。其中莱氏体由合金碳化物和马氏体或屈氏体组成。莱氏体沿晶界呈宽网状分布，莱氏体中的碳化物粗大，有骨架状，不能靠热处理消除，必须进行锻造打碎。锻造退火后高速钢的显微组织是由S 和碳化物所组成的。
高速钢优良的热硬性及高的耐磨性，只有经淬火及回火后才能获得。它的淬火温度较高，为1270～1280℃，以使A 充分合金化，保证最终有高的热硬性。淬火时可在油中或空气中冷却。淬火组织为M 、碳化物和残余奥氏休。由于淬火组织中存在有较大量(25～30％) 的残余A ，一般都进行三次约560℃的回火。经淬火和三次回火后，高速钢的组织为回火M 、碳化物和少量残余A(2～3％) 。
3、不锈钢的显微组织
不锈钢是在大气、海水及其它侵蚀性介质条件下能稳定工作的钢种，大都属于高合金钢，例如应用很广的1Crl8Ni9即18-8钢。它的碳含量较低，因为碳不利于防锈；高的铬含量是保证耐蚀性的主要因素；镍除了进一步提高耐蚀能力以外，主要是为了获得奥氏体组织。这种钢在室温下的平衡组织是奥氏体十铁素体+(Cr，Fe)23C6。为了提高耐蚀性以及其它性能，必须进行固溶处理。为此加热到1050～1150℃，使碳化物等全部溶解，然后水冷，即可在室温下获得单一的奥氏体组织。但是1Crl8Ni9在室温下的单相奥氏体状态是过饱和的，不稳定的，当钢使用时温度到达400～800℃的范围或者从较高温度，例如固溶处理温度下冷却较慢时，(Cr，Fe) 23C 6会从奥氏体晶界上析出，造成晶间腐蚀，使钢的强度大大降低。目前，防止这种晶间腐蚀的途经有两条：一是尽量降低碳含量，但有限度；二是加入与碳的亲和力很强的元素Ti ，Nb 等。因此出现了1Crl8Ni9Ti 、0Crl8Ni9Ti 等及更复杂的牌号的奥氏体镍铬不锈钢。
4、几种常用有色金属的显微组织 （1）铝合金
应用十分广泛的铝合金主要分变形铝合金和铸造铝合金两类。依照热处理效果又可分为能热处理强化的铝合金及不能热处理强化的铝合金。
铝硅合金是应用最广泛的一种铸造铝合金，典型的牌号为ZLl02，含硅11～13％，从Al-Si 合金相图可知，其成分在共晶点附近，因而具有优良的铸造性能，即流动性能好，产生铸造裂纹的倾向小。但铸造后得到的组织是粗大针状的硅晶体和α固溶体所组成的共晶体及少量呈多面体状的初生硅晶体。粗大的硅晶体极脆，因而严重地降低了合金的塑性和韧性。为了改善合金性能，可采用变质处理。即在浇注前在合金液体中加入占合金重量2～3％的变质剂（常用NaF+ NaCl 的钠盐混合物）。由于钠能促进Si 的生核，并能吸附在硅的表面阻碍它长大，使合金组织大大细化同时使共晶点右移，而原合金成分变为亚共晶成分，所以变质处理后的组织由初生α固溶体和细密的共晶体(α+Si)组成。共晶体中的硅细小，因而使合金的强度与塑性显著改善。
5、铸铁的显微组织
依照结晶过程中石墨化程度的不同，铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。白口铸铁具有莱氏体组织而没有石墨，即全部碳均以渗碳体的形式存在；灰口铸铁中没有莱氏体，碳主要以石墨的形式存在。因此，灰口铸铁的组织是由钢基体和石墨所组成，其性能也完全由基体和石墨两方的特点来决定。麻口铸铁的组织介于白口和灰口之间。白口和麻口铸铁由于存在莱氏体，具有较大的脆性，在工业上较少应用。
在灰口铸铁中，由于石墨的强度和塑性几乎等于零，可以把这种铸铁看成是布满裂纹或空洞的钢。所以其抗拉强度与塑性远比钢低。且石墨数量越多，尺寸越大或分布越不均匀，则对基体的削弱割裂作用越大，铸铁的性能也就越差。
根据石墨化第三阶段发展程度的不同，灰口铸铁有三种不同的基体组织，即铁素体、珠光体＋铁素体和珠光体。铁索体基体的铸铁韧性最好，而以珠光体为基体的铸铁的抗拉强度最高。
决定铸铁性能的组织因素主要在石墨方面，其次是基体。按照石墨的形状等特点，铸铁大致分以下几种：
（1）灰口铸铁 一般灰口铸铁中石墨呈粗大片状。在铸铁浇注前往铁水中加入孕育剂增多石墨结晶核心时，石墨以细小片状的形式分布，这种铸铁叫做孕育铸铁。一般灰口铸铁的基体可以有铁素体和珠光体十铁素体、珠光体等三种。孕育铸铁的基体多为珠光体。
(2)球墨铸铁 在铁水中加入球化剂，浇注后石墨呈球形析出，因而大大削弱了对基体的割裂作用，使铸铁的性能显著提高。球墨铸铁的组织主要有铁素体基体和珠光体基体两种。
（3) 可锻铸铁 可锻铸铁又称展性铸铁，它是由白口铸铁经石墨化退火处 理而得到。其中的石墨呈团絮状，也显著地减弱了对基体的割裂作用，因而使铸铁的机械性能比普通灰口铸铁有明显的提高。可锻铸铁分铁素体基体和珠光体基体两种，但铁素体基体的可锻铸铁应用较多。
三、部分试样的处理方法
四、思考题 1．合金钢与碳钢比较组织上有什么不同，性能上有什么差别，使用上有什么优越性?
答：合金钢是在碳钢合金中特意加入一些合金元素所获得的钢。按合金元素质量分数不同可分为低合金钢(合金元素低于5％) 、中合金钢(合金元素5％～1 O ％) 、高合金钢(合金元素大于10％) ，还有其他的分类方法。对于低合金钢由于加入合金元素较少，铁碳相图虽发生了一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有太大区别，低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同。但因加入了合金元素使C 曲线右移(Co除外) ，所以在相同的冷却速度下，会出现不同的金相组织，合金钢更容易获得马氏体。 合金钢与碳钢比较，在淬透性、力学性能、回火稳定性等方面得到改善，还可提高钢的抗氧化性、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损等方面的性能。由于合金钢的强度提高了，在使用时可降低材料的使用量，减轻重量，降低成本。不同的合金钢可以应用于高温、腐蚀、磨损等场合使用。
2．为什么工业上的大构件(如大型发电机转子) 和小型工件(如小板牙) 都必须采用合金钢制造?
答：大型发电机组中的汽轮机转子工作环境恶劣，要承受扭转应力、弯曲应力、热应力，还要承受振动产生的附加应力和冲击载荷等，而且在高温工作，还要考虑材料的抗蠕变性能、抗腐蚀性能，等等。因此对转子材料要具有良好的综
合机械性能、强度高，韧性好。在钢中加入一些合金元素可以提高材料的性能，满足产品要求。如加入Cr 、Mo 、V 元素，可以提高钢的淬透性增加钢的强度，还可以提高钢的热强性，耐高温、抗腐蚀。所以都要选用合金钢制造才能符合使用要求。
小板牙是低速切削、形状复杂的刃具，要求高硬度、高耐磨性，还要求一定强韧性。在钢中加入Cr 、W 、Mn 等元素，使钢的淬透性和耐磨性大大提高，耐热性和韧性也有所改善。而且加入了合金元素后，淬透性增加，油冷时就可得到马氏体，有利于减小变形，保证尺寸。所以选用合金钢制造才能符合使用要求。
3．轴承钢为什么要用铬钢? 为什么对其中的非金属夹杂的限制要特别严格?
答:铬能提高淬透性，形成合金渗碳体(Fe,Cr)3C ，呈细密、均匀分布，提高
钢的耐磨性，特别是疲劳强度，因此轴承钢以铬作为基本合金元素。轴承钢中非金属夹杂物和碳化物的不均匀性对钢的性能，尤其是对接触疲劳强度影响很大，因为夹杂物往往是接触疲劳破坏的发源点，其危害程度与夹杂物的类型、数量、大小、形状和分布有关。因此，轴承钢对非金属夹杂物限制特别严格。
4．高速钢(W18Cr4V)的热处理工艺是怎样的? 有何特点?
答：W18Cr4V 高速钢的优良的热硬性和高的耐磨性只有经淬火及回火后才能获得。由于高速钢中的碳化物类型多、结构复杂，淬火温度对碳化物的溶解有很多影响，较低时，有的碳化物不能溶解，影响硬度和红硬性。较高时M6C 型碳化物转变成稳定的MC 型碳化物，沿奥氏体晶界扩展成网状，造成对高速钢性能的破坏，而且还会影响晶粒度及残余奥氏体的含量，影响强度和韧性。
为了获得良好的力学性能和高的红硬性，需选择合理的淬火温度，W18Cr4V 高速钢的淬火温度一般选择在1270~1280℃。淬火后的组织为马氏体+碳化物+较大量的残余奥氏体，残留奥氏体约有30％。所以还要进行回火处理，使残余奥氏体转变为回火马氏体。在550~570℃回火时，钢的硬度、强度、塑性均有提高，析出特殊碳化物，产生二次硬化，达到硬度和强度的最大值。回火温度一般为560℃，因残余奥氏体量很多，一次回火处理不能消除大量的残余奥氏体，回火不足，影响高速钢的硬度和耐磨性能，所以一般需经三次回火处理。高速钢经三次回火处理后的组织为回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体 (2％～3％) 。这样可以得到理想的热硬性、高的耐磨性和强韧性。
5．要使球墨铸铁分别得到回火索氏体及下贝氏体组织，应进行何种热处理?
答：（1）获得回火索氏体：调质。 要求综合机械性能较高的球墨铸铁零件，如连杆、曲轴等，可采用调质处理。其工艺为：加热到850 ℃～900 ℃，使基体转变为奥氏体，在油中淬火得到马氏体，然后经550 ℃～600 ℃回火，空冷，获得回火索氏体+球状石墨。回火索氏体基体不仅强度高，而且塑性、韧性比正火得到的珠光体基体好。表面要求耐磨可再进行表面淬火及低温回火。
（2）获得下贝氏体：等温淬火。球墨铸铁经等温淬火后可获得高的强度，同时具有良好的塑性和韧性。等温淬火工艺为：加热到奥氏体区（840 ℃～900 ℃左右），保温后在300 ℃左右的等温盐溶中冷却并保温，使基体在此温度下转变为下贝氏体+球状石墨。
6．铸造Al-Si 合金的成分是如何考虑的。为何要进行变质处理，变质处理与未变质处理的A1-Si 合金前后的组织与性能有何变化?
答：从Al-Si 合金的相图可知，Si 的质量分数为11.7％为共晶点的成分，在共晶点附近的合金成分，具有优良的铸造性能，流动性好，产生铸造裂纹的倾向性小，所以简单的铸造Al-Si 合金的Si 的质量分数一般应为接近共晶点成分，典型的铸造Al-Si 合金牌号为ZLl02，Si 的质量分数为11%~13%。
Al-Si 合金铸造后得到的组织是粗大的针状硅晶体和α固溶体的共晶组织，粗大的硅晶体极脆，严重地降低了合金的塑性和韧性。为改善合金的性能需采用变质处理，即在浇注前在合金液体中加入变质剂(常用钠盐混合物) ，以细化合金组织，提高合金的强度和塑性，由于钠能促进Si 的生核，并能吸附在Si 的表面阻碍它长大，使合金组织细化，同时使共晶点右移，原合金成分变为亚共晶成分，所以变质后的组织为初生α固溶体+细密的共晶体(α+Si)组成。共晶体中的Si 细小，使合金的强度与塑性显著提高。
7．轴瓦材料的组织应如何设计(即它的组织应具有什么特点)? 巴氏合金的组织是什么?
答：轴瓦材料的组织特点是，在软相基体上均匀分布着硬相质点，软相基体使巴氏合金具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，并在磨合后，软基体内凹，硬质点外凸，使滑动面之间形成微小间隙，成为贮油空间和润滑油通道，利于减摩；上凸的硬质点起支承作用，有利于承载金属元素分析仪。
巴氏合金的组织：α固溶体为软基体和以锡、铅、镉为基的有序固溶体β相为硬质点。