《金属学与热处理》课程教学大纲（本科）.docx

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1、金属学与热处理(Physical metallurgy and heat treatment)课程代码：07410029学 分：4学 时：64 （其中：课堂教学学时：64实验学时：0上机学时：0课程实践 学时:0）先修课程：大学物理、大学化学、物理化学适用专业：冶金工程教 材：金属学与热处理；崔忠圻、覃耀春主编，机械工业出版社,2009年 第二版一、课程的性质与课程目标（-）课程性质金属学与热处理是冶金工程专业的技术基础课，主要介绍金属与合金的化学成分、结 构、组织与性能之间的内在联系以及在各种条件下的变化规律，包括金属与合金的相图与结晶、 塑形变形与再结晶、固体金属相变与扩散的基本理论及强化

2、材料的基本工艺方法。课程着重阐述 钢加热形成奥氏体；冷却转变形成珠光体、贝氏体、马氏体以及马氏体回火转变得到回火组织的 转变规律和基本原理；介绍了获得各种组织的不同热处理工艺及参数。通过上述教学内容学习， 使学生基本掌握钢成分、工艺、组织、性能之间的相互关系。了解相变机理，使学生可以初步制 定热处理工艺，能进行金属构件的组织、热处理工艺的分析。课程的任务是使学生掌握与金属材料科学有关的基本现象、基本概念、基本规律、基本理论 和方法，为能够合理选择使用金属材料和制订热加工工艺规程、获得优质的构件打下必要的理论 基础。（二）课程目标课程目标1: 了解金属及合金相结构，实际金属结构的缺陷空位位错等现

3、象。了解纯金属结 晶中形核方式以及各种结晶条件等相关问题。了解二元三元合金相图的建立、应用。掌握二元匀 晶、共晶、包晶相图和三元匀晶共晶相图的合金凝固分析计算。课程目标2：熟悉铁碳相图的建立掌握相图各个合金凝固过程分析计算，了解含碳及其它元 素对钢的性能影响，钢锭的宏观微观组织与缺陷。课程目标3： 了解金属塑性变形的原理，学会用位错理论解释金属的塑性变形与强化理论。 掌握塑性变形后的金属在加热时回复和再结晶的机制、影响因素等。了解掌握晶粒度概念及晶粒 大小影响因素，对细晶强化金属理论之控制晶粒长大有个初始印象。课程目标4： 了解热处理的作用和相图关系以及钢加热转变（奥氏体化）的转变机理以及奥

4、氏体晶粒大小、影响因素等基础知识；了解钢的冷却转变（珠光体P、贝氏体B、马氏体M）、 回火转变的重要性和目的；掌握A、P、B、M和回火转变特征、组织形态及其与性能的对应关系。课程目标5： 了解钢的退火、正火、淬火、回火等热处理目的及工艺参数，能对材料成型复 杂工程问题中涉及的材料及工艺参数给出分析和判断。二、课程的基本内容及要求第一章金属的晶体结构（一）课程内容（1）金属（2）金属的晶体结构（3）合金相结构（4）实际金属的晶体结构（二）教学要求掌握三种典型金属结构以及空位位错基本概念和基础知识。（三）重点与难点（1）面心立方、体心立方、密排六方晶体结构有关知识与概念。（2）空位、位错概念基础知

5、识。第二章纯金属的结晶（一）课程内容（1）金属结晶的现象（2）金属结晶的热力学条件（3）金属结晶的结构条件（4）晶核的形成（5）晶核长大（二）教学要求掌握纯金属结晶的各种结晶条件，了解均匀形核非均匀形核临界半径、形核功公 式。（三）重点与难点形核的热力学动力学条件，均匀形核临界半径、形核功公式推导。第三章二元合金相图和合金的凝固（一）课程内容（1）二元合金相图的建立（2）匀晶相图及固溶体的结晶(3)共晶相图及其合金的结晶(4)包晶相图及其合金的结晶(5)其它类型的二元合金相图(6)二元相图的分析和使用(7)铸锭的组织与缺陷(二)教学要求了解二元合金相图的建立，掌握匀晶相图、共晶相图、包晶相图的

6、合金凝固过 程，利用杠杆定律对两相平衡相对量的计算。了解非平衡凝固时的现象。(三)重点与难点匀晶相图、共晶相图、包晶相图的合金凝固过程，利用杠杆定律对两相平衡相 对量的计算。匀晶、共晶、包晶非平衡凝固时的现象。第四章铁碳合金(一)课程内容(1)铁碳合金的组元及基本相(2)铁碳相图分析(3)铁碳合金的平衡结晶过程及组织(4)含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响(5)钢中的杂质元素及钢锭组织(二)教学要求掌握铁碳图画法。会分析相图中各个合金成分的凝固过程以及会利用杠杆定律 对相图中各个平衡相相对量的计算。(三)重点与难点会画相图，会计算，会分析凝固过程。第五章三元合金相图(一)课程内容(1)三元合

7、金相图的表示方法(2)三元系平衡相的定量法则(3)三兀匀晶相图(4)组元在固态下完全不溶的三元共晶相图(二)教学要求了解三元相图成分表示方法，了解三元匀晶、共晶相图合金分析凝固过程。学会 三元相图垂直水平截图，掌握直线法则、重心法则并会运用在计算各相的相对量中。(三)重点与难点三元合金的成分表达，直线法则、重心法则运用。第六章金属的塑性变形和再结晶(一)课程内容(1)金属的变形特性(2)单晶体的塑性变形(3)多晶体的塑性变形(4)塑性变形对金属组织与性能的影响(5)冷变形金属的回复再结晶(6)金属的热加工(二)教学要求掌握单晶体金属塑性变形的滑移机制，了解多晶体塑性变形特征特性，了解塑 性变形

8、对金属性的影响。掌握位错滑移理论在金属变形强化中的应用。掌握冷变形金属加热过程中恢复再结晶概念、形成机制、了解相关内容，如织 构，二次再结晶等(三)重点与难点位错滑移理论在金属变形强化中的应用。第七章钢的加热和冷却时的转变(一)课程内容(1)概述(2)钢在加热时的转变(3)钢的过冷奥氏体转变曲线(4)珠光体转变(5)马氏体转变(6)贝氏体转变(二)教学要求了解共析钢奥氏体的形成过程影响奥氏体形成速度奥氏体晶粒大小及 其影响因素。了解钢的过冷奥氏体转变曲线，影响过冷奥氏体等温转变的因素, 过冷奥氏体连续转变图及其应用。了解珠光体、马氏体、贝氏体转变的晶体结 构、组织和性能。(三)重点与难点一 C

9、曲4，连篆冷却曲线。珠光体、马氏体、贝氏体转变的晶体结构、组织和 性能。第八章钢的回火转变及合金时效(一)课程内容(1)钢的回火转变及其组织(2)钢再回火时性能的变化(3)回火脆性（二）教学要求掌握淬火钢的回火转变及组织，淬火钢回火时机械性能的变化，回火脆性，回火产物和奥氏体分解产物比较。（三）重点与难点掌握淬火钢的回火转变及组织，淬火钢回火时机械性能的变化。第九章钢的热处理工艺（一）课程内容（1）钢的退火和正火（2）钢的淬火（3）钢的淬透性（4）钢的回火（二）教学要求掌握钢退火和正火的目的、工艺及其选用。了解钢的淬火、回火，淬火 加热缺陷及其防止。（三）重点与难点钢退火和正火的目的、工艺及其

10、选用。三、课程学时分配章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目 标课堂 教学实 验上 机课程 实践小 计第一章1010讲授法1第二章88讲授法1第三章66讲授法1第四章88讲授法、讨论法1、2第五章66讲授法1第六章66讲授法1、3第七章1010讲授法1、4第八章66讲授法1、4第九章44讲授法1、5合计6464四、课程考核考核形式考核要求考核权重备注实验按照实验室老师提交的实验成绩20%计入总 成绩20%平时作业、点名 及课堂表现课后每章完成相应习题，主要考核学生对每 节课知识点的理解和掌握程度，计算全部作 业的平均成绩再按10%计入总成绩。10%期末考试试卷题型为概念、填空

11、、简答、填空、综合 体。根据评分标准计算得分并以卷面成绩的 70%计入课程总成绩。70%注：1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。2 .考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、 小论文、项目设计和作品等。3 .考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、项目设计要求等。4 .考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。五、参考书目及学习资料1 .金属学，胡廉祥、钱苗根主编，上海科学技术出版社，1980年第一版2 .金属组织控制原理，戴起勋主编，化学工业出版社，2012年第二版3 .钢的热处理（原理与工艺），胡光立、谢希文主编，西北工业大学出版社, 1993年第二版六、大纲说明（内容可包括课程基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）2017年9月10日