《金属学与热处理》课程教学大纲.docx

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1、金属学与热处理课程教学大纲课程代号：ABJD0702课程中文名称：金属学与热处理课程英文名称：Meta11ographyandHeatTreatment课程类型：必修课程学分数：4学分课程学时数：64学时授课对象：材料成型与控制工程专业本课程的前导课程：高等数学，大学物理，画法几何及工程制图、材料力学、金工实习等课程一、课程简介金属学与热处理是材料成型与控制工程专业的专业基础课，着重阐述金属及合金的化学成分、组织结构与性能的内在联系以及在各种条件下的变化规律，比较全面系统地介绍金属与合金的晶体结构、金属及合金的相图与结晶、塑性变形与再结晶以及固态金属相变的基本理论。并结合实例，从组织结构的角度

2、出发来阐明问题，重点放在与金属材料学科有关的基本现象、基本概念、基本规律和基本方法上，以便为合理使用金属材料和制定热加工工艺规程，为从事金属与合金研究提供理论依据和线索。通过对本课程的学习，使学生系统掌握金属学与热处理基本理论和基础知识，运用所学知识分析问题、解决问题，提高学生综合能力与素质，并为后继有关专业课程的学习打好基础；使学生在金属学基础理论方面具备阅读专业文献及进一步提高自学的能力；使学生具备运用金相光学显微分析方法分析金属及合金的组织、性能的能力。通过课堂讲授，习题课和课堂讨论，课外作业，实验等教学环节的教学，重点培养学生的自学能力，动手能力，分析问题，解决问题的能力。二、教学基本

3、内容和要求第1章金属与合金的晶体结构课程教学内容：金属、金属的晶体结构、实际金属的的晶体缺陷。课程的重点、难点：本章的重点是三种常见的金属晶体结构及其基本性能，实际金属晶体缺陷及其对性能的影响。本章的难点是晶体结构缺陷。课程教学要求：熟练掌握几何晶体学的基本知识和纯金属的三种典型的晶体结构；掌握晶面、晶向的表示方法；掌握合金相结构；掌握点缺陷、线缺陷与位错的基本概念，了解位错的运动以及面缺陷。第2章纯金属的结晶课程教学内容：纯金属结晶的现象、金属的热力学条件、金属结晶的结构条件、形核、长大以及晶粒大小的控制。课程的重点、难点：本章的重点是关于液态金属结晶时生核与长大的基本概念，过冷度对结晶过程

4、的影响规律和获得细晶粒金属的方法等。难点是非均匀形核的规律、熔化端对晶体生长的影响。课程教学要求：了解金属结晶的基本规律，即形核和长大过程；掌握凝固理论及过冷度的概念，掌握晶体的形核理论、生长理论和晶体长大机制及界面形态；了解液态金属的性质、熔化时体积变化、熔化潜热、熔化熠;掌握相起伏、相起伏尺寸与过冷度、结晶潜热；了解结晶理论实际应用，用凝固理论解释或说明实际生产问题；了解结晶过程获得细晶粒金属的主要途径。第3章二元合金相图和合金的凝固课程教学内容：二元合金相图的建立、匀晶相图及其固溶体的结晶、共晶相图及其合金的结晶、包晶相图及其合金的结晶、其它类型的二元合金相图、铸锭的组织与缺陷。课程的重

5、点、难点：本章的重点是匀晶、共晶基本相图、包晶相图、相图与性能的关系。本章的难点是固溶体的不平衡结晶、区域偏析和区域提纯、成分过冷及对晶体成长形状和铸锭组织的影响。课程教学要求：掌握相平衡与相平衡图的基本概念、相律；二元相图的基本类型，杠杆定律，相律在相图中的应用；理解组元、相、组织、相组成物、组织组成物等基本概念；掌握匀晶、共晶相图、包晶相图，并会分析典型合金的结晶过程，会用杠杆定律，熟知相图与性能的关系，为讲述铁碳相图打下基础；理解成分过冷的形成、影响因素，理解相图的热力学分析；了解铸锭的组织与缺陷。第4章铁碳相图课程教学内容：铁碳相图、铁碳合金的组元、相、组织，铁碳相图中重要的点、线，铁

6、碳合金的分类、铁碳相图合金平衡结晶过程分析；含碳量的改变怎样影响铁碳合金的组织和性能；钢中的杂质元素及钢锭组织。课程的重点、难点：组织和相的关系与区别，初生相和次生相的异同；铁碳相图中包晶、共析转变杠杆定律的应用等。课程教学要求：掌握铁碳合金的基本相和组织，建立合金成分一组织一性能一用途之间的关系；能默绘Fe-Fe3C相图，掌握其点、线、区的物理意义等。牢固地掌握铁碳相图会分析铁碳合金缓冷过程中的组织变化,能应用杠杆定律计算合金的组织组成物和相组成物的相对量。第5章三元合金相图课程教学内容：三元相图的成分表示方法及定量法则、三元匀晶相图、三元共晶相图、三元相图应用举例。课程的重点、难点：本章的

7、重点是三元共晶相图、三元相图应用举例；本章的难点是三元共晶相图的分析。课程教学要求：熟练掌握三元合金相图的几何原理、熟悉三元合金成分表示方法，懂得直线定律与重心法则的应用；掌握三元匀晶相图和三元共晶相图，能准确地画出立体图在浓度三角形上的投影图、水平截面图和垂直截面图；掌握三元合金相图的分析方法，重点掌握固态互不溶解的三元共晶相图；在此基础上进行三元相图实例分析。第6章金属的塑性变形和再结晶课程教学内容：金属的变形特性，单晶体的塑性变形，多晶体的塑性变形，塑性变形对金属组织与性能的影响。冷变形金属的回复与再结晶，金属的热加工，超塑性。课程的重点、难点：本章的重点是弹性变形的特点及弹性模量，单晶

8、体的塑性变形，多晶体的塑性变形的特点，加工硬化及其微观解释，回复，再结晶及再结晶后的晶粒长大过程。本章的难点是回复机理。课程教学要求：理解单晶体金属塑性变形的主要方式滑移变形的主要特点与本质；了解滑移过程的位错机制；掌握金属在塑性变形后组织与性能的变化规律，认识晶界强化、加工硬化；掌握变形金属在加热过程中微观组织结构转变的基本规律，了解回复及再结晶对金属组织与性能的影响；了解冷、热加工的概念，为合理地选择和使用材料及拟订工艺规程提供理论依据。了解超塑性的概念。第7章钢在加热和冷却时的转变课程教学内容：钢的热处理的概念及作用、钢在加热时的转变、钢的过冷奥氏体转变曲线、珠光体转变、马氏体转变、贝氏

9、体转变。课程的重点、难点：本章的重点是珠光体形成机制；马氏体组织形态、亚结构与性能的关系，马氏体高硬度高强度的本质，MS点的物理本质及其影响因素等；掌握奥氏体转变动力学图的应用，能用图和CCT图分析钢冷却到室温后得到的组织和硬度;本章的难点是相变原理。课程教学要求：了解热处理概念；掌握钢的热处理基本原理，结合C曲线分析过冷奥氏体转变产物的组织和性能；通过应用Fe-Fe3C平衡状态图，了解奥氏体形成的过程，了解珠光体转变（共析相变）、马氏体相变规律；了解奥氏体形成机制、马氏体相变机制、珠光体转变机制、形成动力学及其影响因素；了解珠光体的组织结构和性能及珠光体转变产物的机械性能；了解马氏体相变（最

10、典型的切变共格型相变）的主要特征；了解钢中马氏体的晶体结构及其组织形态；了解马氏体、贝氏体的机械性能，贝氏体相变的基本特征及贝氏体的组织形态；理解贝氏体相变的机制；了解影响贝氏体相变动力学的因素；第8章钢的回火转变及合金时效课程教学内容：回火转变及应用：回火转变时的组织变化；碳钢回火转变后的力学性能；合金元素对回火转变的影响；回火脆性；回火工艺；脱溶沉淀及应用：脱溶沉淀热力学及脱溶沉淀过程；脱溶沉淀后的显微组织；脱溶沉淀过程动力学；脱溶沉淀时性能的变化；调幅分解；固溶处理及时效工艺。课程的重点、难点：本章的重点是回火转变基本过程及相应的性能变化；二次硬化和回火脆性问题；合金的时效的概念及时效时

11、性能的变化。本章的难点是固态转变的一般特点和固溶体的脱溶。课程教学要求：掌握淬火钢回火时组织的转变；理解合金元素对回火转变所产生的影响；了解回火时机械性能的变化；了解脱溶过程和脱溶物的结构及脱溶后的显微组织；了解脱溶热力学和动力学及脱溶时效时的性能变化；了解铁基合金的脱溶与时效及合金的调幅分解。第9章钢的热处理工艺课程教学内容：钢的退火和正火，钢的淬火、回火；钢的淬透性。课程的重点、难点：本章重点是钢的退火、正火、淬火、回火的目的、方法及应用。本章难点是淬透性、淬硬性概念及应用。课程教学要求：掌握钢的退火、正火、淬火、回火的方法及应用，具有初步运用能力；了解热处理（退火,正火,淬火,回火）操作

12、；了解热处理工艺参数（加热温度,保温时间,冷却速度等）对钢的组织和性能的影响。第10章工业用钢课程教学内容：钢的分类、碳素钢、合金钢、特殊性能钢、铸钢。课程的重点、难点：重点是常用合金钢的牌号、成分、组织、热处理工艺及性能持点。难点是钢的合金化原理。课程教学要求：初步了解合金钢成分设计的基本原理，即合金化原理；掌握常用合金钢的牌号、化学成分、热处理工艺的拟订、使用范围及应用实例。第11章铸铁课程教学内容：铸铁的石墨化、灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、特殊性能铸铁。课程的重点、难点：重点是灰口铸铁和球墨铸铁的组织、性能和应用实例。难点是石墨化过程对铸铁组织和性能的影响。课程教学要求：理解铸铁石墨化

13、的过程及对铸铁的组织和性能的影响；熟悉各种铸铁的牌号、成分、组织与性能特点；熟记各类铸铁的主要用途；了解各种铸铁的热处理工艺。第12章有色金属及其合金课程教学内容：铝及铝合金、铜及铜合金、轴承合金。课程的重点、难点：重点是铝合金、铜合金及轴承合金的性能特点、用途及主要的热处理工艺。难点是有关合金的强化机理。课程教学要求：掌握有色金属的性能特点、牌号和强化方法；了解有色金属的加工工艺及应用范围。三、实验教学内容及基本要求实验教学内容：铁碳合金平衡组织观察、铁碳合金非平衡组织观察、合金钢、铸铁、有色金属及合金显微组织观察、钢的热处理。实验基本要求：实验课与讲课紧密配合，实验前学生必须进行预习，了解

14、实验的目的和方法；了解金相显微镜的工作原理和使用方法；识别铁碳合金（碳钢和白口铸铁）在平衡状态下的显微组织，掌握铁碳合金含碳量和组织之间的关系；识别铁碳合金（碳钢和白口铸铁）在非平衡状态下的显微组织，了解热处理工艺对钢组织和性能的影响；熟悉碳钢几种典型热处理组织（M、T、S、M回火、S回火等）的形态及特征；观察各种常用合金钢、有色金属和铸铁的显微组织，分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用；掌握普通热处理（退火、正火、淬火、回火）的操作方法；了解热处理炉及工作原理和使用方法；了解碳钢热处理后的性能特点；了解硬度计的结构和使用方法。实验安排序号实验项目实验学时实验类型每组人数实验类别1铁碳合金

15、平衡组织观察2验证1必做2铁碳合金非平衡组织观察2验证1必做3合金钢、铸铁、有色金属及合金显微组织观察2验证1必做4碳钢的热处理操作及硬度测定2设计1必做注：实验类型：演示/验证/综合/设计实验要求：必做/选做实验报告要求1、写出实验目的。2、写出实验仪器及材料。3、写出实验步骤（显微组织观察实验要求画出所观察样品的显微组织示意图，并注明材料名称、含碳量、浸蚀剂和放大倍数；热处理及硬度测定实验要记录测定的数据并进行数据处理和分析。）4、谈谈本次实验的心得体会。四、教学方法与手段教学方法：根据不同章节教学内容的不同分别采用不同的教学方法，比如讲授法、谈话法、讨论法、读书指导法、演示法、参观法、练习法、实验法等或两种或两种以上教学方法相结合的形式。教学手段：采用现代化教学手段与传统教学手段相结合的形式，即教科书、粉笔、黑板等与多媒体、电子教鞭、电子教材等相结合。五、教学学时分配章节（或内容）课时作业量备注第1章金属与合金的晶体结构84第2章纯金属的结晶42第3章二元合金的相结构与结晶64第4章铁碳合金6