参考答案
第1章 机械工程对材料性能的要求
思考题与习题P20
1.3、机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？p4
工程构件与机械零件（以下简称零件或构件）在工作条件下可能受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用。有时只受到一种负荷作用，更多的时候将受到两种或三种负荷的同时作用。
在力学负荷作用条件下，零件将产生变形，甚至出现断裂；
在热负荷作用下，将产生尺寸和体积的改变，并产生热应力，同时随温度的升高，零件的承载能力下降；
环境介质的作用主要表现为环境对零件表面造成的化学腐蚀，电化学腐蚀及摩擦磨损等作用。
1.4 整机性能、机械零件的性能和制造该零件所用材料的力学性能间是什么关系？p7
机器的整机性能除与机器构造、加工与制造等因素有关外，主要取决于零部件的结构与性能，尤其是关键件的性能。在合理而优质的设计与制造的基础上，机器的性能主要由其零部件的强度及其它相关性能来决定。
机械零件的强度是由结构因素、加工工艺因素、材料因素和使用因素等确定的。在结构因素和加工工艺因素正确合理的条件下，大多数零件的体积、重量、性能和寿命主要由材料因素，即主要由材料的强度及其它力学性能所决定。
在设计机械产品时，主要是根据零件失效的方式正确选择的材料的强度等力学性能判据指标来进行定量计算，以确定产品的结构和零件的尺寸。
1.5常用机械工程材料按化学组成分为几个大类？各自的主要特征是什么？ p17
机械工程中使用的材料常按化学组成分为四大类：金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料。
材料 结合键 主要特征
金属材料 金属键 优点：良好的综合力学性能（强度和塑性等）、导电性、导热性和工艺性能等，并呈特有的金属光泽。
缺点：在特别高的温度以及特殊介质环境中，由于化学稳定性问题，一般金属材料难以胜任。
高分子材料 共价键和分子键 优点：具有高弹性、耐磨性、绝缘性、抗腐蚀性及重量轻等优良性能，而且易于成形。
２００２年第３期
２００２年６月 铸造设备研究
ＲＦ￣ＥＡＲＣＨ ＳＴＵＤＩＥＳ ＯＮ ＦＯＵＮＤＲＹ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
・综述・
一种新型金属材料的表面改性技术
杨贵荣。，郝远。，阎峰云。，宋文明
（１．甘肃工业大学材料学院，甘肃兰州 ７３００５０；２．河北省峰峰矿物局机械总厂，河北邯郸０５６２００）
摘要：阐述了通过铸渗法来改善金属零部件的表面性能的原理，主要是铸造技术与冶金强化相结合；分
析了影响渗层质量的几个主要因素如涂料配比，铸造工艺等；铸渗合金成分２Ｌ：ｒ－艺可根据实际需要来设计；展
望了铸渗法表面改性技术的应用前景。
关键词：铸渗；表面改性；发展前景
中图分类号：ＴＧ４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—６１７８（２００２）０３—００４９—０３ ●
Ｔｈｅ Ｓｕｒｖｅｙ ｏｎ Ａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ
ＹＡＮＧ Ｇｕｉ－ｒｏｎｇ ，ＨＡＯ Ｙｕａｎ ，ＹＡＮ Ｆｅｎｇ－ｙｕｎ ，ＳＯＮＧ Ｗｅｎ・ｍ
（１．Ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｏｌｌｌｅｇｅ，Ｇａｎｓｕ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ｂｙ ｃａｓｔｉｎｇ－ｐｅｎｅｔｒａｔｅｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｂａｓｉｃ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｅｎｅｔｒａｔｅｄ ｌａｒｙｅｒｓ ｓ ｑｕａｌｉｔｙ；Ｔｈｅ ｂａｓｉｃａｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｓｔｉｎｇ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｍａｔａｌｌｕｒｇｙ．Ｔｈｅ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ａｒｅ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｏｆ ｄｏｐｅ，ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃａｓｔ．Ｔｈｅ ｐｅｎｅｔｒａｔｅｄ ａｌｌｏｙ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ
金属材料的热处理方法和作用
金属材料的热处理是一种重要的材料改性方法，通过控制金属材料的温度、时间、冷却速度等参数，使材料的性能得到优化和改善。热处理方法可以分为热加工和热处理两种，其中热加工主要是通过变形工艺改变材料的组织和性能，而热处理则是通过对金属材料的加热和冷却使其在晶体结构、硬度、强度、延展性等方面发生改变，下面我们详细介绍一下热处理方法和作用。
一、火热处理
火热处理是把金属材料在空气中加热到一定温度并长时间保温，然后慢慢冷却到室温，这种方法适用于工艺比较简单的金属材料。
1. 退火
退火是一种常见的火热处理方法，目的是使金属材料的组织均匀化，消除内部应力，提高材料的韧性和塑性，使材料易于加工和变形。退火方法可以分为全退火、球化退火、固溶退火和环境保护退火等几种类型。
2. 普通热处理
普通热处理是一种将金属材料加热到一定温度，然后快速冷却来调整材料的组织和性能的方法，这种方法一般适用于合金材料。普通热处理方法分为淬火、马氏体淬火和調质等几种类型。 二、物理处理
物理处理是通过控制材料的晶体结构来调整材料的机械性能和化学性能。
1. 冷加工
冷加工是通过金属材料进行冷变形来改变其组织和性能的方法，这种方法可以使材料变得更加坚硬和可靠。冷加工处理方法包括定向冷变形和轧制等几种类型。
2. 回火
回火是通过加热冷加工后的金属材料来调整其硬度和韧性，以适应特定的使用环境和要求。回火方法可以分为高温回火、低温回火和多次回火等几种类型。
三、化学处理
化学处理是一种通过改变金属材料的化学成分来调整其性能和特性的方法。
1. 氮化
氮化是一种在材料表面加入氮原子的处理方法，这种方法可以使材料表面硬度和作用强度增加，从而使材料更具抗磨损和抗腐蚀性能。
2. 碳化
碳化是一种在金属表面加入碳原子的处理方法，这种方法可以使材料表面硬度和强度增加，从而增加材料的耐磨性和抗氧化性能。 总之，金属材料的热处理方法可以使材料的性能得到改善和优化，从而可以更好地满足特定的工程和应用要求。热处理方法和习惯的选择取决于金属材料的材质、形状、大小、要求和工艺特点。
材料表面改性
材料表面改性是指在材料表面上进行一系列的物理或化学处理，以改变其表面性质和性能。材料表面改性可以提高材料的附着力、耐腐蚀性、耐磨损性和耐热性等性能，从而满足不同的工程应用要求。本文将介绍几种常用的材料表面改性方法。
一、镀层
镀层是一种常用的表面改性方法，通过在材料表面上镀上一层金属或合金来增加其耐腐蚀性、耐磨损性和导电性等性能。镀层技术包括电镀、化学镀和热喷涂等方法。电镀是指将材料浸入含有金属离子的溶液中，通过外加电流使金属离子在材料表面沉积形成一层金属镀层。化学镀是指在材料表面上通过化学反应沉积金属的一种方法，它不需要外加电流。热喷涂是指通过将金属或合金加热至熔化状态，然后以高速喷射到材料表面形成一层涂层。
二、涂覆
涂覆是一种在材料表面上涂覆一层具有特定功能的薄膜的方法，以增加材料的耐磨损性、耐腐蚀性、防水性和耐高温性等性能。常见的涂覆材料包括涂料、橡胶、陶瓷等。涂料涂覆是指将液态涂料涂布在材料表面上，经过干燥或固化形成一层薄膜。橡胶涂覆是指将橡胶材料涂布在材料表面上，以增加材料的耐磨损性和耐热性等性能。陶瓷涂覆是指将陶瓷粉末或涂料涂布在材料表面上，并经过烧结或固化形成一层陶瓷薄膜。
三、离子注入
离子注入是一种通过将离子注入材料表面改变材料性质的方法。离子注入可以增加材料的硬度、耐磨损性、耐腐蚀性和抗氧化性等性能。离子注入通常使用离子束加速器将离子束照射到材料表面，使离子深入材料表面形成一层注入区域。离子束加速器可以调节离子的能量和注入深度，从而控制材料表面的性能。
四、溅射
溅射是一种将材料在高温或高压下通过离子轰击或蒸汽喷射等方式将材料溅射到材料表面的方法，形成一层薄膜。溅射可以改变材料表面的化学组成和晶体结构，从而改变材料的性质。溅射常用于制备金属、合金、氧化物和硝化物等材料的薄膜。溅射方法包括物理溅射和化学溅射等。
总结来说，材料表面改性是通过在材料表面进行镀层、涂覆、离子注入和溅射等方法，改变材料表面的性质和性能。这些表面改性方法可以提高材料的附着力、耐腐蚀性、耐磨损性和抗氧化性等性能，从而满足不同的工程应用要求。
