《金属材料组织控制原理》课程教学大纲（本科）.docx

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1、金属材料组织控制原理(Principles of microstructure control of metal materials)课程代码：07410063学分：3学时：48 （其中：讲课学时44： 实验学时：4）先修课程：物理化学、材料科学基础适用专业：金属材料工程教材：金属组织控制原理，戴起勋，化学工业出版社，2012年第二版一、课程性质与教学目标（一）课程性质与任务（需说明课程对人才培养方面的贡献）本课程是金属材料工程专业一门重要的专业基础课。主要任务是使学生掌握金属材 料组织控制的基本知识和基本原理。培养学生对金属材料工程领域涉及材料及其热处理 工艺、失效等复杂工程问题的分析和研究

2、能力。通过对铁合金的加热（奥氏体）、冷却转变（珠光体、贝氏体、马氏体）和马氏体 的回火转变以及非铁合金的固溶时效等基础知识和基本原理的学习，掌握各种固态相变 的亚类型、形貌、物相、性能和成分-工艺-组织-性能的关系；了解各种固态相变的形 成机理以及铁合金和非合金的相变类型和组织控制的特点；了解目前工业生产广为采 用的微合金化钢和控轧控冷中的组织控制原理，使学生能够灵活运用所学的基础知识和 基本原理进行金属构件的组织、热处理工艺分析以及组织控制。通过本课程的学习，可以为学习金属材料强韧化控制、金属材料学、金属材料力学 性能等后续课程打下必要的基础。（二）课程目标（需包括知识、能力与素质方面的内容

3、，可以分项写，也可以合并 写）1 .掌握金属固态相变的主要类型、特征；了解铁合金的加热转变（奥氏体化）和冷 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和各种组织的控制原理。了解微合 金化钢和控轧控冷中的基础知识及其组织控制原理。了解非铁合金固溶与时效的重要 性，掌握过饱和固溶体时效过程、性能变化规律和组织控制原理，以及了解非跳合金的 组织控制特点。2 .熟知金属材料的成分-工艺-组织-性能的关系，能够对金属材料工程领域涉及材料及其热处理工艺、失效等复杂工程问题产生的原因进行分析，并提出解决途径并试图 改进。3

4、 .依据相图和动力学转变图等，可以获得各种组织，并能进行金属构件的组织、热 处理工艺分析。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求1-4和2-4：1 .毕业要求1-4.掌握金属材料工程专业知识，具备将其应用于解决金属材料工程 领域复杂工程问题的能力。2 .毕业要求23.能够应用材料科学的基本原理分析复杂金属材料工程问题的产生 原因和提出解决途径并试图改进。二、课程内容、学时分配及对毕业要求指标点的支撑注：课外学时按相关专业培养计划列入表格章节内容讲课实 验上机课 外小计支撑课程目 标支撑的毕业要 求指标点第1章金属固态组织演化概述：自组织，组织演化基本原理，

5、固态相变类型、分类；固 态相变特征，金属固态相变形核、长大，第二相粗化。6611-4第2章铁合金奥氏体化与奥氏体：铁合金奥氏体的组织和性能，形成机理，奥氏体的形 成，形核，长大；奥氏体形成动力学;奥氏体晶粒长大及控制。661,2,31-4, 2-3第3章共析分解与珠光体：珠光体的组织形态与性质，形成机制；珠光体转变动力学， 过冷奥氏体转变动力学图，非铁合金中的共析转变。441231-4, 2-3第4章控扎空冷过程组织演化：概述，高温形变与奥氏体的回复和再结晶；第二相质点 在奥氏体中的溶解和析出规律，微合金钢r-a相变控制441,2,31-4第5章马氏体相变与马氏体：马氏体组织形态、性能特性，相

6、变主要特征；马氏体结构 的晶体学，马氏体转变热力学、动力学；马氏体转变机制、热弹性马氏体及形状 记忆效应。6281231-4, 2-3第6章贝氏体相变与贝氏体：贝氏体组织的基本特征和性质，贝氏体转变热力学和动力 学；贝氏体转变的过渡性和主要特征，贝氏体转变机制、钢中的魏氏组织。441231-4, 2-3第7章钢的回火转变：淬火钢回火组织，马氏体分解，残留奥氏体的转变；碳化物的析 出和转变，Q相的回复、再结晶及内应力的消除；淬火钢回火时力学性能的变化。6281,2,31-4, 2-3第8章非铁合金的固溶（淬火）与分解：非铁合金均匀化处理，固溶处理。221,2,31-4, 2-3第9章合金时效与脱

7、溶：脱溶过程析出物组织特征，脱溶过程中性能变化；脱溶过程热 力学和动力学，脱溶沉淀析出过程，铁基合金的脱溶析出。661,2,31-4, 2-3合计44448三、本课程开设的实验项目（如课程不含实验，请将该项删除）注：1.类型指验证性、综合性、设计性等。编号实验项目名称学时类型要求支撑课程目标1奥氏体晶粒度测定2验证性必做1、2、32珠光体、贝氏体、马氏体组织形 态观察2验证性必做1、2、32.要求指必做、选做。实验1奥氏体晶粒度的测定实验目的：熟悉奥氏体晶粒度地显示和实际晶粒大小地测定方法。实验原理：适当控制奥氏体的转变过程，使T、F、Fe3c沿原来奥氏体晶界析出，T、 F、Fe3c网络的大小

8、即为原奥氏体晶粒的大小。实验仪器：金相显微镜。实验安排：教师介绍奥氏体晶粒度地显示方法和实际晶粒大小地测定方法，全班同 学分2批，每批每人一台显微镜，利用金相显微镜观察与测试奥氏体晶粒度的大小。实验报告要求：写出实验目的；描绘所观察试样的显微组织图，对同一种试样用标 准图片比较法和弦计算法测定晶粒度级别。实验2珠光体、贝氏体、马氏体组织形态观察实验目的：熟悉光学显微镜下珠光体、贝氏体、马氏体的组织形态特征。实验原理：控制过冷奥氏体的冷却速度，使过冷奥氏体发生珠光体、贝氏体及马氏 体转变。实验仪器：金相显微镜。实验安排：教师介绍珠光体、贝氏体、马氏体这三类组织的特征，全班同学分2批, 每批每人一

9、台显微镜，利用金相显微镜观察与分析珠光体、贝氏体、马氏体这三类组织, 尤其是混合组织的观察。实验报告要求：写出实验目的；画出各类珠光体、贝氏体及马氏体的显微组织图，并注明材料、状态、组织、放大 倍数以及腐蚀剂；说明上、下贝氏体的组织形态特征，并分析说明上贝氏体与珠光体、板条马氏体的 区别；下贝氏体与回火马氏体的区别。四 达成课程目标的途径和措施1、把握“组织控制”主线，建立相图、相变动力学曲线和热处理工艺之间的关系, 引导学生掌握常用组织类型、相变基本原理、性能及适用场合，了解铁碳合金和非铁合 金组织控制的特点，具备组织的控制能力和对显微组织的表征和分析的能力。2、采用多媒体教学手段，配合每章

10、课后作业和例题的讲解，保证在正常授课进度 下使学生初步理解并通过学生课后学习逐步掌握课程内容。3、采用结合工程实际案例式教学，加深学生对成分-工艺-组织-性能-应用关系的理 解，从而具备相关知识和方法的实际应用能力。4、本课程有4个学时的实验，具体实验内容见“三、本课程开设的实验项目”。五 考核方式1 .课程考核方式包括期末考试、平时及作业情况考核和实验情况考核，期末考试采 用闭卷笔试。2 .课程成绩=平时成绩考试成绩xlO%+实验成绩x20%+期末考试成绩X70%。成绩的具体构成如下:成绩组成考核/评价环节分值考核/评价细则对应的课程 目标平时成绩10%平时作业5课后每章完成相应习题，主要考

11、核学生对每节 课知识点的复习、理解和掌握程度，计算全部 作业的平均成绩，结合平时的随机点名及课堂 纪律等，最后按10%计入课程总成绩。1课堂点名、 纪律5实验成绩20%课程实验20完成4个学时的实验，主要考核学生利用所学 知识开展实验，并有对实验结果进行分析的能 力，根据学生课程成绩评定标准最后按20% 计入课程总成绩。1、2、3期末考试70%期末考试卷面 成绩70试卷题型可包括填空题、名词解释题、简答题、 计算题及综合分析等类型，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。1、2、3七、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1 .金属热处理原理及工艺，叶宏主编，化学工业出版，2011年7月第一版。2 .钢的热处理（原理与工艺），胡光立、谢希文编著，西北工业大学出版社，2010年3 月第4版。3 .金属热处理原理及工艺，王顺兴主编，哈尔滨工业大学出版社，2009年9月第一版。八、大纲说明1.本大纲适用2016版培养计划。