金属学与热处理课程教学大纲.doc

《金属学》课程教学大纲

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课程编号

课程类型
专业基础课
适用专业
材料成型与控制技术
总 学 时
109
理论学时
84
实践学时
25
制定日期
10．28．
制定人
苏光浩
审定人
张静

一 课程性质、目的和任务
“金属学与热处理”是“材料成型与控制技术”专业的必修课，兼有专业基础课和专业课的双重性质。是关于金属材料及其热处理的一门科学，是金属材料由冶炼、铸造、轧制、到制作成工件，并使用直至报废的整个历程中的理论根据。“金属学与热处理”中心内容是研究金属和合金的成分、结构、组织和性能，以及它们之间的相互关系和变化规律。通过学习，使学生掌握和利用这些关系和规律来指导生产实践，以便更有效地发挥现有金属材料的潜力。并为后续课程的学习和以后从事金属加工的各项工作打下良好的基础。

二 教学基本要求
本课程是“材料成型与控制技术”专业的核心课程。学完本课程应达到以下基本要求：
熟悉与掌握金属及合金相结构知识，不同相组成、尺寸、形状、分布对性能的影响，晶体缺陷的种类、作用与意义。
熟悉与掌握金属及合金的结晶基本理论、过程及组织控制的一般知识。
掌握二元合金相图知识，结晶分析、杠杆定律的应用等。特别是Fe-C相图、重点加以分析与掌握。
掌握形变和再结晶原理、过程，对组织与性能的影响等。
掌握碳钢的加热与冷却转变，掌握P、B、M三大转变，以及P、B、M的组织、性能特点。
了解退火、正火、淬火及回火一般工艺。

三 教学内容及要求
1、教学的基本内容
本课程包括金属学原理、热处理、二大部分，以金属学原理为主。金属学原理部分包括：固态金属的结构、Fe-C相图、二元合金相图、金属及合金的结晶．金属的塑性变形与再结晶。
热处理部分包括碳钢的加热与冷却转变，及退火、正火、淬火及回火一般工艺。
2、教学内容要求，
l、固态金属的结构 ’
（1） 搞清金属的特性，金属的结合，晶体结构的基本概念。
（2） 掌握三种典型金属结构的模型，了解其结构参数。
（3） 掌握同素异晶转变的概念，及纯铁的固素异晶转变。
（4） 了解立方系晶面、晶向指数．
（5） 熟悉固溶体，金属化合物的概念，与有关的基本知识。
（6） 掌握点缺陷的形成、运动及点缺陷对性能的影响。
（7） 了解位错的模型、柏氏矢量。
（8） 了解晶界、亚晶界、相界、界面能、以及界面的特性。
2、纯金属的结晶
（1） 熟悉液态金属的结构，结晶的结构条件与结晶能量条件。
（2） 掌握金属结晶过程中的两个宏观现象和两个微观过程、过冷度。
（3）一般了解均质形核与非均质形核。
（4） 晶核的长大，晶粒大小与性能的关系；晶粒大小的控制。
3、二元合金相图 ．
（1） 掌握相图的一般知识，杠杆定律。
（2） 掌握匀晶、共晶相图的分析方法，使用。
（3）.掌握铸锭组织及其组织控制。
4、铁碳相图
（1）默画铁碳相图, 掌握铁碳合金的基本相，
（2）熟悉铁碳相图分析、典型合金结晶过程及平衡组织。
（3）常见元素对钢性能的影响。
5、金属的塑变形与再结晶
（1） 熟悉应力与应变曲线；
（2） 掌握单晶体滑移的晶体学理论；
（3） 了解滑移的分切应力理论；
（4） 了解滑移的机制，滑移时晶体的转动。
（5） 了解多晶体塑性变形特点，晶界的影响。
（6） 了解合金塑变形的特点。
（7） 掌握冷变形对金属组织和性能的影响。
（8） 掌握冷变形金属再回复和再结晶过程中组织与性能的变化。
（9） 了解回复和再结晶的机制，影响再结晶后晶粒大小的因素。
（10）掌握热加工概念、热加工对组织和性能的影响。
6、热处理原理与工艺
（1）、钢的加热转变：奥氏体形成的热力学条件；奥氏体形成的机理；奥氏体晶粒；
（2）、钢的冷却转变：过冷奥氏体恒温转变动力学曲线（TTT曲线）；过冷奥氏体的转变及其产物；过冷奥氏体的连续冷却转变曲线（TTT曲线），影响C曲线因素。
（3）、钢的珠光体转变：珠光体的组织形态与性能特点；珠光体转变的机理。
（4）、钢的马氏体转变：马氏体的晶体结构；马氏体的形态；
（5）、钢的贝氏体转变：贝氏体的形成特点及其组织形态；贝氏体的机械性能；
（6）、钢的回火转变：马氏体的分解与碳化物的形成；钢中残余奥氏体的转变；回火组织与机械性能。
（7）、钢的退火与正火：退火及正火的目的、用途及工艺；
（8）、钢的淬火与回火：淬火加热温度；淬火介质；钢的淬透性；淬火方法；回火工艺。

四 实践环节
“金属学与热处理”是实践性很强的一门科学，实验是本课程的重要教学环节通过必要的实验技能的训练，加深对理论教学知识的认识，学会基本的实验操作技能，特别是光学金相技术，及显微组织观察能力。
下列实验项目，根据学时多少，教学要求选做6-10学时的实验
（1）铝锭浇注。(2学时)
（2）碳钢平衡组织观察。(2学时)
（3）冷变形及再结晶退火对金属组织与性能的影响。(2学时)
（4）碳钢的退火、正火、淬火与回火。(4学时)

五 各教学环节学时分配表
章节
分配学时
理论学时
实践学时
备注
第一章晶体结构
18
18

第二章纯金属结晶
10
8
2

第三章二元相图
10
10

第四章Fe-C相图
20
18
2

第五章形变与再结晶
20
18
2

第六章钢的热处理
16
12
4

钢的热处理实习
15

15

合计
109
84
25

六 考核方式
闭卷考试

七 推荐教材和教学参考书
教 材：《金属学与热处理》，丁建生编著，机械工业出版社，2004年
参考书：《金属学与热处理原理》，崔忠圻、刘北兴编著，哈尔滨工业大学出版社，1998年。

八 说明
根据总学时数，可增加各章节授课学时。

修订日期：2010年28月

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