《金屬材料及熱處理》課程教學(xué)大綱（本科）

1、金屬材料及熱處理Metal materials and heat treatment課程代碼：07410027學(xué)分：2學(xué)時：32 （其中：課堂教學(xué)學(xué)時：28 實(shí)驗(yàn)學(xué)時：4 上機(jī)學(xué)時：0 課程實(shí)踐學(xué)時:0 ）先修課程：物理化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)適用專業(yè)與版本：材料成型及控制工程專業(yè)2016版培養(yǎng)計(jì)劃教材：金屬學(xué)與熱處理、崔忠圻覃耀春主編、機(jī)械工業(yè)出版社、2009年第二版。一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（一）課程性質(zhì)（需說明課程對人才培養(yǎng)方面的貢獻(xiàn)）本課程是材料成型及控制工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。主要任務(wù)是使學(xué)生掌握金屬材料工業(yè)用鋼熱 處理原理及工藝的基礎(chǔ)知識和基本原理。通過對金屬材料和熱處理等基礎(chǔ)知識和基本原理

2、的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解合金元素在鋼中作用和鋼 的種類、牌號。掌握加熱、冷卻轉(zhuǎn)變、回火轉(zhuǎn)變等對鋼強(qiáng)韌化的作用，知曉鋼的成分-工藝-組織-性 能的關(guān)系，掌握材料的特性和工藝參數(shù)對材料成型行為的影響。能夠初步運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識和基 本原理選擇材料和制訂熱處理工藝，能夠初步解決具體工程涉及材料和熱處理工藝的工程問題，為 解決復(fù)雜材料成型及控制工程問題奠定了基礎(chǔ)。本課程的學(xué)習(xí)，可以為學(xué)習(xí)材料成型原理、鑄鐵材料及制備、金屬綜合性實(shí)驗(yàn)等后續(xù)課程提供 必要的基礎(chǔ)知識。（二）課程目標(biāo)（根據(jù)課程特點(diǎn)和對畢業(yè)要求的貢獻(xiàn)，確定課程目標(biāo)。應(yīng)包括知識 目標(biāo)和能力目標(biāo)）課程目標(biāo)1:通過對金屬材料基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解合金元

3、素在鋼中作用和鋼的種類、 牌號。通過對鋼熱處理的基本原理學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解鋼加熱轉(zhuǎn)變（奧氏體化）的轉(zhuǎn)變機(jī)理、奧氏體 晶粒大小、影響因素以及鋼冷卻轉(zhuǎn)變（珠光體P、貝氏體B、馬氏體2、回火轉(zhuǎn)變等基礎(chǔ)知識和轉(zhuǎn) 變的重要性和目的；掌握A、P、B、M和回火轉(zhuǎn)變特征、組織形態(tài)及其與性能的對應(yīng)關(guān)系。課程目標(biāo)2： 了解鋼的退火、正火、淬火、回火等熱處理目的及工藝參數(shù)，能對復(fù)雜工程問 題中涉及的材料及工藝參數(shù)給出判斷。課程目標(biāo)3：知曉鋼的成分-工藝-組織-性能的關(guān)系，掌握材料的特性和工藝參數(shù)對材料成型 行為的影響，能夠分析和解決材料成型復(fù)雜工程中涉及的材料及工藝參數(shù)等問題。課程目標(biāo)4：依據(jù)鐵滲碳體相圖和鋼的動力學(xué)

4、轉(zhuǎn)變圖可以獲得各種組織，并能進(jìn)行金屬構(gòu)件 的組織、熱處理工藝的分析。（三）課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求1-3、2-2、4-1和4-4：畢業(yè)要求1-3.掌握機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、金屬熱處理、傳輸原理等專業(yè)基礎(chǔ)知識，用于研究鑄造/ 焊接/鍛壓復(fù)雜工程問題。.畢業(yè)要求2-2.能運(yùn)用材料成型及控制工程科學(xué)的基本原理，判斷復(fù)雜工程問題解決方案的關(guān) 鍵制約參數(shù)。.畢業(yè)要求4-1. 了解材料成型及控制過程中相關(guān)的傳熱、傳質(zhì)現(xiàn)象，并掌握材料的特性和工 藝參數(shù)對材料成型行為的影響。.畢業(yè)要求4-4.獲取有效實(shí)驗(yàn)參數(shù)或數(shù)據(jù)，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或結(jié)果進(jìn)行正確的分析和解釋，并通過 信息綜合歸

5、納總結(jié)，獲得有效的結(jié)論。求指標(biāo)點(diǎn)課程指標(biāo)點(diǎn)1-3指標(biāo)點(diǎn)2-2指標(biāo)點(diǎn)4-1指標(biāo)點(diǎn)4-4課程目標(biāo)1q課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3q課程目標(biāo)4q注：課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)對接的單元格中可輸入二、課程內(nèi)容與教學(xué)要求第一章鋼在加熱和冷卻時的轉(zhuǎn)變（一）課程內(nèi)容.知識方面：本課程的性質(zhì)、目的、意義；鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變；鋼的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線； 珠光體轉(zhuǎn)變；馬氏體轉(zhuǎn)變；貝氏體轉(zhuǎn)變。.能力和素質(zhì)方面：本課程的學(xué)習(xí)方法。（二）教學(xué)要求.知識方面：使學(xué)生了解本課程的性質(zhì)、目的、意義；掌握鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變、鋼的過冷奧氏 體轉(zhuǎn)變曲線、珠光體轉(zhuǎn)變、馬氏體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變。.能力和素質(zhì)方面：了解鋼加熱和冷卻轉(zhuǎn)變的機(jī)理，掌握各種轉(zhuǎn)變

6、的組織形態(tài)等。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn) 鋼的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線,難點(diǎn)貝氏體轉(zhuǎn)變機(jī)理。第二章鋼的回火轉(zhuǎn)變（-）教學(xué)內(nèi)容.知識方面：淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變及組織；淬火鋼回火時性能變化；回火脆性；淬火鋼的回火產(chǎn) 物與奧氏體直接分解產(chǎn)物的性能比較。.能力和素質(zhì)方面：淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的組織控制原理。（二）教學(xué)要求.知識方面：使學(xué)生掌握淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變及組織、淬火鋼回火時性能變化和回火脆性；了解 淬火鋼的回火產(chǎn)物與奧氏體直接分解產(chǎn)物的性能差異。.能力和素質(zhì)方面：掌握淬火鋼回火轉(zhuǎn)變過程及其組織。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn) 淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變、組織及性能變化。.難點(diǎn) 淬火鋼回火過程和回火轉(zhuǎn)變的組織控制原理。第三章鋼的熱處理工

7、藝（-）教學(xué)內(nèi)容.知識方面：鋼的退火與正火；鋼的淬火與回火。.能力和素質(zhì)方面：獲得各種顯微組織的熱處理工藝的選擇。（二）教學(xué)要求.知識方面：使學(xué)生了解鋼的退火與正火、鋼的淬火與回火和其他類型的熱處理。.能力和素質(zhì)方面：可以初步選擇獲得各種顯微組織的熱處理工藝。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)1 .重點(diǎn) 鋼的退火與正火、鋼的淬火與回火。2,難點(diǎn)鋼的淬火與回火。第四章工業(yè)用鋼（一）教學(xué)內(nèi)容.知識方面：鋼的分類與編號；合金元素在鋼中作用；工程結(jié)構(gòu)用鋼；機(jī)器零件用鋼；工具鋼; 特殊性能鋼。.能力和素質(zhì)方面：鋼的分類、編號和用途。（二）教學(xué)要求.知識方面：使學(xué)生了解鋼的分類與編號；合金元素在鋼中作用；工程結(jié)構(gòu)用鋼；機(jī)器

8、零件用 鋼；工具鋼；特殊性能鋼。.能力和素質(zhì)方面：掌握鋼的分類、編號和用途。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)L重點(diǎn)鋼的分類與編號與工程常用鋼。.難點(diǎn)合金元素在鋼中作用。三、本課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如課程不含實(shí)驗(yàn)，請將該項(xiàng)刪除）注：1.類型指驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性等。編號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時類型要求支撐課程目標(biāo)1碳鋼的熱處理工藝制定與操作2驗(yàn)證性必做1、2、42碳鋼的熱處理組織觀察2驗(yàn)證性必做1、2、42.要求指必做、選做。實(shí)驗(yàn)1碳鋼的熱處理操作實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）對45鋼、T10鋼的不同熱處理工藝（正火，淬火，回火）的操作。（2）對熱處理后的試樣進(jìn)行檢測（硬度測試）。實(shí)驗(yàn)原理：碳鋼經(jīng)不同熱處理工藝處理時，其結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生相

9、變，材料的組織會改變，從而引起 性能的變化。實(shí)驗(yàn)儀器：實(shí)驗(yàn)箱式爐、砂輪機(jī)、洛氏硬度計(jì)。實(shí)驗(yàn)安排：教師介紹熱處理的基本操作規(guī)程及注意事項(xiàng)。全班同學(xué)分2批，每批每人一塊試樣, 按照自己選定的熱處理工藝進(jìn)行熱處理操作和硬度測試。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：（1）寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）寫出自己在實(shí)驗(yàn)中所用的材料、熱處理工藝、硬度測試數(shù)據(jù)（3）分析回火溫度對淬火鋼件的性能是怎樣影響的。實(shí)驗(yàn)2碳鋼的熱處理組織觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜ぬ间摕崽幚砗蟮娘@微組織。實(shí)驗(yàn)原理：觀察16Mn、45鋼和T10鋼經(jīng)不同熱處理后的組織。實(shí)驗(yàn)儀器：金相顯微鏡。實(shí)驗(yàn)安排：教師介紹16Mn、45鋼和T10鋼經(jīng)不同熱處理后的組織特征。全班同學(xué)分2批，每 批

10、每人一*臺顯微鏡。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：（1）寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?）畫出所觀察試樣的顯微組織圖，并標(biāo)明材料、狀態(tài)、 組織、放大倍數(shù)和侵蝕劑。四、學(xué)時分配及教學(xué)方法五、課程考核章節(jié)內(nèi)容教學(xué)方式與學(xué)時支撐課程目標(biāo)支撐的畢業(yè)要 求指標(biāo)點(diǎn)講 課實(shí) 驗(yàn)上機(jī)課 外作業(yè)討 論第1章鋼的加熱和冷卻第1節(jié) 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變：共析鋼奧氏體的形成過程 影 響奧氏體形成速度 奧氏體晶粒大小及其影響因素4V1, 3, 41-3, 4-1, 4-4第2節(jié)鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變：鋼的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線，影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因 素，過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變圖及其應(yīng)用。珠光體轉(zhuǎn)變：片狀珠光體的形成機(jī)制組織形態(tài)與性能，粒 狀珠光體的形成機(jī)制組織形

11、態(tài)與性能，偽共析。馬氏體轉(zhuǎn)變：馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)、組織和性能。馬氏體轉(zhuǎn) 變的晶體學(xué)特點(diǎn)，奧氏體穩(wěn)定性。貝氏體轉(zhuǎn)變：上、下貝氏體的晶體結(jié)構(gòu)、組織和性能，貝 氏體相變機(jī)制。.8V1, 3, 41-3, 4-1, 4-4第2章鋼的回火轉(zhuǎn)變：淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變及組織，淬火鋼回火時機(jī)械性能的變化， 回火脆性。42V1, 3, 41-3, 4-1, 4-4第3章鋼的熱處理工藝：鋼退火和正火的目的、工藝選用。鋼的淬火、回火，淬火 加熱缺陷及其防止。622, 3, 42-2, 4-1, 4-4第4章工業(yè)用鋼：鋼的分類與編號，合金元素在鋼中的作用。X 程結(jié)構(gòu)用鋼，機(jī)器零件用鋼，工具鋼，特殊性能鋼。鋼的 分類、編號和作用。61, 31-3, 2-2, 4-1合計(jì)284考核方式或途徑考核要求考核權(quán)重備注期末考試卷面成績閉卷70%作業(yè)、課堂表現(xiàn)2-3次作業(yè)平均成績20%實(shí)驗(yàn)兩次實(shí)驗(yàn)報(bào)告平均成績10%注：1,分學(xué)期設(shè)置和考核的課程應(yīng)按學(xué)期分別填寫上表。.考核形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、階段測試、期中考試、期末考試、大作業(yè)、小 論文、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和作品等。.考核要求包括