金属学与热处理教学大纲

《金属学与热处理》课程教学大纲 课程名称：金属学与热处理 课程类型：专业必修课程 学分：3总学时：48理论学时：32实验学时：16 课程代码:05224040 先修课程：高等数学材料力学适用专业：材料成型与控制技术、模具设计 与制造 一、课程性质、目的和任务一、课程性质、目的和任务 本课程是“材料成型与控制技术、 模具设计与制造”专业的专业必修课， 是学习材料专业 课的技术基础课。它在基础课和专业课之间起桥梁作用。 只有在修完本课程之后， 才能进入 其他专业课的学习。 开设该课程的目的主要是向学生阐述金属学与热处理的基础知识， 任务 是使学生通过该课程的学习， 掌握金属材料的成份、组织结构、热处理工艺与性能之间的相 互关系及其变化规律， 熟悉热处理基本工艺和常用工程材料的种类、 成份、 组织、 性能特点， 为后续专业课的学习奠定基础。 二、教学基本要求二、教学基本要求 1、 知识、能力、素质的基本要求 通过本课程的学习，应使学生掌握金属学与热处理的基础知识，即金属及合金的成分、 组织、 结构与性能之间的相互关系及其变化规律； 初步学会使用金相显微镜对金属及合金的 组织进行观察及相应的实验能力； 具备能用所学理论对金属材料热处理的一些实际工程问题 进行分析的素质。 2、 教学模式基本要求（课程主要教学环节要求，教学方法及手段要求） 本课程的特点是理论抽象，空间结构多且复杂，理论性叙述多，计算内容少。针对这些 特点， 在教学时应尽量结合工程实例来加深对基础理论的理解； 有关金属组织的认识和识别 对初学者来说是难度很大的内容，必须配合实验来加深认识。 三、 教学内容及要求教学内容及要求 第一章 金属的晶体结构 要求学生掌握三种常见金属的晶体结构、晶体学基本概念、实际金属中三类晶体缺陷、 合金中的两类基本相。 第二章 纯金属金属的结晶 要求学生掌握结晶的规律， 结晶基本过程以及结晶后获得细晶粒的方法， 了解晶核长大 机理、铸锭组织形成过程、铸锭组织结构与性能特点。 第三章 二元合金相图 要求学生掌握二元合金相图的建立方法，熟悉匀晶相图．共晶相图、包晶相图的结构， 正确地分析相应合金的结晶过程， 画出示意图， 并能熟练地运用杠杆定律计算相组成物的相 对量。 第四章 铁碳合金 要求学生理解 Fe-Fe3C 相图中点、线及各相区的金属学含义， 掌握不同成分的铁碳合金 平衡结晶过程的分析方法， 能用杠杆定律计算室温下相组成物和组织组成物的相对量， 掌握 不同成分的铁碳合金室温下组织组成物与相组成物的形态和性能特点。 第六章金属及合金的塑性变形与再结晶 要求学生了解金属塑性变形的主要方式， 理解金属塑性变形后的组织结构与性能之间的 变化规律， 掌握塑性变形对金属组织和性能的影响， 以及变形金属在加热过程中组织结构和 性能变化的特点， 掌握加工硬化的概念及其实际应用， 了解热加工工艺过程中控轧控冷的意 义及最新进展。 第七章金属与合金中的扩散 要求学生了解扩散现象和本质以及扩散机理， 了解固体金属扩散的条件和分类， 了解扩 散定律和影响扩散的因素。 第八章钢的热处理原理 要求学生了解钢加热时奥氏体化的基本过程， 理解过冷奥氏体等温冷却和连续冷却曲线 的物理意义，掌握过冷奥氏体转变产物(珠光体、索氏体、屈氏体、马氏体、贝氏体)的组织 特点和性能特点，熟悉 C 曲线的形状、位置和影响因素，了解 C 曲线在热处理生产中的实 际应用。 要求学生了解热处理在机械零件加工制造过程中的地位和作用， 理解常用热处理工 艺的目的及其应用范围，并能合理地制定典型零件(齿轮、轴)的加工工艺流程，掌握退火、 正火、淬火和回火工艺参数的一般方法， 了解表面淬火和化学热处理的种类， 掌握淬透性和 淬硬性的概念，了解淬透性曲线在选材中的实际应用。 第九章 工业用钢 要求学生了解工业用钢的分类， 掌握我国钢的编号基本方法原则， 理解合金元素在钢中 的作用，了解碳钢、合金钢、结构钢、工具钢、特殊钢的成分和性能特点，熟悉其中的典型 钢号，根据零件的工作条件和性能要求正确选用钢材，掌握典型钢种的热处理工艺。 第十章 铸铁 要求学生掌握常用工业铸铁的分类及组织特点， 了解在不同工况条件下选择铸铁材料的 一般原则和方法。 第十一章 有色金属合金 要求学生掌握铝、铜、镁、钛及其合金的分类、牌号和用途，了解铝、铜及其合金的性 能参数和热处理方法，了解轴承合金的成分、组织特征以及应用。 四、实验内容四、实验内容 序号实验名称实验内容 学 时 每组 人数 实验 属性 1 显微镜使用 及试样制备 铁碳合金平 1.熟练掌握金相显微镜的使用方法； 2.掌握试样制备的方法 1. 观察分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织， 判定每个试样的大致成分范围； 2．绘出每块试样的显微组织示意图， 注明浸蚀剂 与放大倍数等。 3． 说明铁碳合金成分、 平衡组织与性能间的关系。 1.了解钢的普通热处理工艺方法和操作规程； 2.掌握各种成分的碳钢加热规范的选定原则； 3.了解各种热处理设备的结构和使用方法。 1．制备合金钢热处理后的金相试样； 2．金相显微镜下进行观察； 3．对实验过程和结果进行综合性分析， 得出相应 的结论，并写出实验报告。 1.了解有色金属的普通热处理工艺方法和操作规 程； 2.掌握各种成分的碳钢加热规范的选定原则； 3.了解各种热处理设备的结构和使用方法。 1．制备有色金属热处理后的金相试样； 2．金相显微镜下进行观察； 3．对实验过程和结果进行综合性分析， 得出相应 的结论，并写出实验报告。 210 验证 性 2衡组织的观 察 210 验证 性 3 钢的热处理 操作 钢热处理后 显微组织观 察 440 综合 性 4 5 6 210 验证 性 有色金属热 处理实验 440 综合 性 有色金属热 处理后显微 组织观察 合计 210 验证 性 16 五、学时分配五、学时分配 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 10 课程内容 第一章 金属的晶体 第二章 纯金属的结晶 第三章 二元合金相图 第四章 铁碳合金相图 第六章 金属及合金的塑性变形与再结晶 第七章 金属与合金中的扩散 第八章 钢的热处理原理 第九章 工业用钢 第十一章 有色金属及合金 合计 教学时数 讲授 4 2 4 6 4 2 6 2 2 32 习题课实验 4 6 6 16 小计 4 2 4 10 4 2 6 2 2 48 六、考核办法六、考核办法 考核采用百分制，“综合成绩”由“平时成绩”、“期末考试成绩”组成。其中， “平 时成绩”占 30% ； “期末考试成绩”占 70%。“平时成绩”通过作业成绩、出勤率及课堂 纪律的考核确定。迟到、早退、旷课均予以扣分。理论课或实验课缺勤超过三分之一，或作 业未完成次数超过三分之一，不准参加考试。 七、推荐教材和教学参考书七、推荐教材和教学参考书 教材：《金属学与热处理》，陈惠芬编著，冶金工业出版社， 2009 年。 参考书： 1.《金属学与热处理》 ，崔忠圻编著，哈尔滨工业大学出版社，2001。 2.《金属力学性能》 ，束德林编著，机械工业出版社，2002(第 2 版) 年。 3.《金属固态相变及应用》 ，康煜平编著，化学工业出版社，2007 年。 4.《机械