14.《金属材料与热处理》课程标准

1、金属材料与热处理课程标准一、课程概述（一）课程类别专业基础课程（二）适用专业本标准适用于模具制造技术专业。（三）学时建议课程实施课时为72标准学时。二、课程定位（一）课程性质与作用金属材料与热处理课程是机械类专业必修的技术基础课。该课程理论性较强，新概念较多，同时又与生产实际有着密切联系。该课程主要讲授金属材料典型组织、结构的基本概念，金属材料的成分、组织结构变化对性能的影响，热处理的基本类型及简单热处理工艺的制定，合金钢种类、牌号、热处理特点及应用，为学生从事机械设计、制造及相关的工作打下基础。（二）相关课程本课程前导课程为数学、机械制图、后续课程是钳工工艺与技能训练、车工工艺与技能训练、铣

2、工工艺与技能训练、铣工工艺与技能训练、塑料模具设计与制造、冷冲模具设计与制造。三、课程目标（一）课程总体目标本课程以“项目为主线，任务为主题”，采用“项目导向、任务驱动”相结合的教学模式，实现教、学、做、练一体化。为加强学生创造思维和工程技术素质的培养，根据学生个性特点与发展的需要，本门课程建议采用讲1课、自学、习题课、辅导课、报告会等多种形式组织教学。本门课程可灵活采用全班学习、分组学习等学习形式，也可以组建课外兴趣小组进行知识拓展学习。（二）知识、能力与素质目标1.知识目标（1）以铁碳合金的成分-组织-温度-性能为主线，了解四者的相互关系和变化规律的基础知识；（2）了解钢材在实际加热和冷却

3、时内部组织的变化及其对钢材性能的影响；（3）了解毛坯的成形方法和基本工艺过程；（4）掌握零件的使用要求及零件材料的选择；（5）掌握钢材热处理方法的选择；（6）掌握零件毛坯成形方法的选择。2.能力目标（1）具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力。（2）初步具有选择钢材热处理方法的能力。（3）初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。（4）初步具备应用所学理论知识分析解决实际问题的能力。（5）初步具备应用光学金相分析金属及合金组织的能力。（6）使学生在金属材料基础理论及基本知识方面具备应用阅读一般专业文献及进一步提高自修能力。3.素质目标（1）培养实事求是，严肃认真的科学态度与工作作风。（2）培养良好

4、的安全生产意识、质量意识和效益意识。（3）培养学生遵守规则做事的职业习惯。（4）培养学生积极主动、团结协作的精神。（5）培养学生勇于开拓、不断创新的品质。2四、课程内容（一）课程设计思路”金属材料与热处理课程以“项目为主线，任务为主题，采用“项目导向、任务驱动”相结合的教学模式，实现教、学、做、练一体化。为加强学生创造思维和工程技术素质的培养，根据学生个性特点与发展的需要，本门课程建议采用讲课、自学、习题课、辅导课、报告会等多种形式组织教学。本门课程可灵活采用全班学习、分组学习等学习形式，也可以组建课外兴趣小组进行知识拓展学习。教师要认真研究学生特点，针对学生实际情况，结合教学内容，多种教学方

5、法手段综合运用。在教学方法上，将项目任务引入课程，将理论讲授包含在项目训练中，使学生在实践中掌握理论、学习知识，将生产中的新工艺、新方法、新技术引入课堂。采用项目式、启发式、互动式、案例式等教学方法，提高学生的学习兴趣。在教学手段上，充分利用现代多媒体电子教学，视频教学、实物教学、现场教学、网络教学等将现代科学技术充分应用于教学改革之中。（二）课程内容结构本课程围绕现时模具行业、机械加工行业、汽车行业等企业的需求，因此把课程设计成金属的结构与结晶、金属材料的性能、铁碳合金、钢的热处理、合金钢、铸铁、有色金属及合金、新型材料等八个项目任务，具体内容结构如表1。表1：金属材料与热处理课程项目安排表

6、序号教学项目主要教学内容1.金属2.金属的晶体结构3.实际金属的晶体结构课时分配21金属的结构与结晶1.金属结晶的现象2.晶核的形成3.晶核长大4.金属铸锭组织与缺陷231.合金中的相2.合金的相结构3.二元合金相图的建立4.匀晶相图及其固溶体的形成42.金属的力学性能5.共晶相图及其合金组织的结晶6.包晶相图及其合金组织的形成1.金属材料的损坏与塑性变形2金属材料的性能123.金属工艺性能4.力学性能实验1.铁碳合金的组元及基本相2.Fe-Fe3C相图分析3.含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响3铁碳合金104.钢中杂质元素及钢锭组织1.钢在加热时的转变2.钢在冷却时的转变3.钢在冷却时的转

7、变过冷奥氏体的等温转变曲线4.马氏体转变84钢的热处理1.钢的退火与正火2.钢的淬火与回火3.其他类型热处理85合金钢106铸铁61.钢的分类和编号2.钢中的杂质元素及对碳钢性能的影响3.合金元素在钢中的作用4.构件用钢5.机器零件用钢6.工具钢7.特殊性能钢1.铸铁的分类和编号2.常用铸铁的简介1.铝及其合金87有色金属及合金2.铜及铜合金3.钛及钛合金4.硬质合金1.陶瓷材料2.高分子材料8新型材料83.复合材料（三）课程内容与要求4对接现时模具行业、机械加工行业、汽车行业等企业的岗位需求，将本课程内容分为金属的结构与结晶、金属材料的性能、铁碳合金、钢的热处理、合金钢、铸铁、有色金属及合金

8、、新型材料等八个项目任务，具体项目任务内容与要求如下表：表2项目任务内容安排表项目一：金属的晶体结构名称金属的晶体结构总课时4知识目标能力目标1.能绘出立方晶胞中的晶面及晶向。2.掌握金属的特性及结构特点，金属键和金属的晶体结构及晶体结构的基本知识。3.掌握金属的实际晶体结构，了解多晶体结构和亚结构及晶体的缺陷。4.掌握金属结晶的现象，结晶过程的宏观现象，金属结晶的微观过程，金属结晶的热力学条件和金属结晶的结构条件。5.掌握晶核的形成，了解晶核的长大，液固界面的微观结构，晶体长大的机制。6.掌握金属铸锭的组织与缺陷、铸锭三晶区的形成，了解铸锭组织的控制与铸锭缺陷。7.掌握合金中的相，相的分类，

9、掌握影响相结构的因素，了解合金的相结构，固溶体及金属化合物。8.会建立二元合金相图。9.掌握共晶相图及其结晶过程，掌握包晶相图及其结晶过程。10.掌握形成金属化合物的相图，具有固态相变的相图，了解合金性能与相图的关系。1.能绘出立方晶胞中的晶面及晶向。2.能够掌握金属结晶的现象，结晶过程的宏观现象，金属结晶的微观过程，金属结晶的热力学条件和金属结晶的结构条件。3.能够熟练掌握晶核的形成，了解晶核的长大，液固界面的微观结构，晶体长大的机制。5素质目标4.能熟练掌握合金中的相，相的分类，掌握影响相结构的因素，了解合金的相结构，固溶体及金属化合物。5.会建立二元合金相图。6.能通过查阅资料或讨论交流

10、的方式获取所需信息；7.能具备良好的语言表达能力和团队合作意识。1.培养学生良好的职业道德；2.养成良好的团队协作的工作习惯；3.具备良好的服务意识；4.培养学生的积极向上，健康阳光的心态。序号名称内容金属的特性及结构特点，金属键和金属的晶体结构及晶金属体结构的基本知识。课时1金属的晶体结构立方晶胞中的晶面及晶向2实际金属的晶体结构金属结晶的现象金属结晶的热力学条件金属的实际晶体结构，多晶体结构和亚结构及晶体的缺陷金属结晶的现象，结晶过程的宏观现象，金属结晶的热力学条件项目金属结晶的结构金属结晶的微观过程，金属结晶的热力学条件和金属结任务2条件晶核的形成晶的结构条件晶核的形成，液固界面的微观结

11、构，晶体长大的机制。2晶核的形成，晶核的长大，液固界面的微观结构，晶体晶核长大长大的机制6金属铸锭组织与缺陷合金中的相合金的相结构二元合金相图的建立3共晶相图及其合金组织的结晶包晶相图及其合金组织的形成其他类型的二元合金相图铸锭组织的控制与铸锭缺陷合金中的相，相的分类影响相结构的因素，合金的相结构，固溶体及金属化合物会建立二元合金相图共晶相图及其结晶过程，掌握包晶相图及其结晶过程。4包晶相图及其结晶过程合金性能与相图的关系项目二：金属材料的性能名称知识目标能力目标素质目标金属材料的性能1.掌握金属材料的损坏与塑性变形2.掌握金属的力学性能3.掌握金属工艺性能1.能了解金属材料的损坏与塑性变形2

12、.能掌握金属的力学性能3.能理解金属工艺性能1.培养学生良好的职业道德；2.养成良好的团队协作的工作习惯；3.具备良好的服务意识；4.培养学生的积极向上，健康阳光的心态。7总课时12序号名称内容课时1金属材料的损坏与塑性变形与变形有关的个概念金属的变形2强度塑性2金属的力学性能硬度4冲击韧性疲劳强度金属的铸造性能项目任务3金属工艺性能金属的锻压性能金属的焊接性能2金属的切削加工性能4力学性能实验实验一拉伸实验实验二硬度实验4项目三：铁碳合金名称铁碳合金1、掌握铁碳合金基本相及铁碳合金相图总课时10知识目标能力目标素质目标2、会分析铁碳合金的平衡组织结晶过程3、掌握含碳量对铁碳合金平衡组织和性能

13、的影响4.掌握钢中的杂质元素及其影响，熟悉钢锭的组织及其宏观缺陷。1.会分析铁碳合金的平衡组织结晶过程2.能熟练掌握铁碳合金基本相及铁碳合金相图3.能通过查阅资料或讨论交流的方式获取所需信息4.能具有安全责任意识和团队合作精神5.培养学生分析、解决问题的能力1.培养学生良好的职业道德2.养成良好的团队协作的工作习惯3.具备良好的服务意识4.培养学生的积极向上，健康阳光的心态8序号名称内容课时1合金及其组织合金的基本概念1合金的组织项目任务23456铁碳合金的组元及基本相与性能Fe-Fe3C相图碳素钢钢中杂质元素及钢锭组织观察铁碳合金的平衡组织铁碳合金的组元及基本相Fe-Fe3C相图分析含碳量对

14、铁碳合金平衡组织和性能的影响钢中杂质元素及钢锭组织的影响实验观察铁碳合金的平衡组织12222项目四：钢的热处理名称钢的热处理原理总课时16知识目标能力目标素质目标1.能够了解钢在加热时组织转变；熟悉钢在冷却时的组织转变2.能够熟练热处理的基本概念，共析钢的奥氏体化过程及影响因素。3.掌握钢的等温及连续冷却转变曲线4.掌握C曲线的意义及应用。5.掌握珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变6.掌握钢的退火、正火转变及应用。7.掌握钢的淬火工艺，钢的回火转变，理解钢的淬透性的概念、表示方法、影响因素及实际意义。8.掌握钢的表面淬火及化学热处理工艺及其应用。1.能够了解钢在加热时组织转变；熟悉钢在冷却时的

15、组织转变2.能够了解钢的退火、正火转变及应用。3.能通过查阅资料或讨论交流的方式获取所需信息；4.能具有责任意识和团队合作精神。1.培养学生良好的职业道德；2.养成良好的团队协作的工作习惯；3.具备良好的服务意识；94.培养学生的积极向上，健康阳光的心态。项目序号1234名称热处理的原理与分类钢在加热及冷却时的组织转变热处理的基本方法钢的表面热处理内容热处理的原理与分类钢在加热时的转变钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变过冷奥氏体的等温转变曲线马氏体转变课时2222任务567零件的热处理分析钢的热处理（实验）参观热处理车间钢的退火与正火钢的淬火与回火其他类型热处理224项目五：合金钢名称合金钢总课

16、时81、掌握钢的分类和编号，钢中杂质元素对碳钢性能的影响，合金元素在钢中的作用。合2、掌握构件用钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、铸钢的成分特点，金化原则，知识热处理特点，性能及用途。目标3、掌握刃具钢、高速钢、模具钢、量具钢、不锈钢、耐热钢、耐磨钢的成分特点，合金化原则，热处理特点，性能及用途。1、能够了解钢的分类和编号，钢中杂质元素对碳钢性能的影响，合金元素在钢中的作用。能力2、能通过查阅资料或讨论交流的方式获取所需信息；目标3、能具有责任意识和团队合作精神。1、培养学生良好的职业道德；素质目标2、养成良好的团队协作的工作习惯；3、具备良好的服务意识；4、培养学生的积极向上，健康阳光

17、的心态。序号项目任务12名称合金元素在钢中的主要作用合金钢的分类和内容钢中的杂质元素及对碳钢性能的影响合金元素在钢中的作用钢的分类和编号课时2210牌号合金元素在钢中的作用3合金结构钢构件用钢2机器零件用钢456合金工具钢特殊性能钢钢的火花鉴别工具钢特殊性能钢211名称知识目标能力目标素质目标项目六：铸铁铸铁1.掌握铸铁的分类和编号，2.掌握各种铸铁性能及用途。1.能够掌握铸铁的分类和编号，各种铸铁性能及用途。2.能通过查阅资料或讨论交流的方式获取所需信息；3.能具有责任意识和团队合作精神。1.培养学生良好的职业道德；2.养成良好的团队协作的工作习惯；3.具备良好的服务意识；4.培养学生的积极

18、向上，健康阳光的心态。总课时8序号名称内容铸铁的分类铸铁的组织与分课时1铸铁的石墨化2类项目任务2常用铸铁的简介铸铁的高温石墨铸铁的组织与性能的关系灰铸铁成分、性能、牌号与用途可锻铸铁成分、性能、牌号与用途球墨铸铁成分、性能、牌号与用途铸铁成分、性能、牌号与用途常用铸铁的热处理铸铁的高温石墨化退火（实验）43化退火11项目七：有色金属及硬质合金名称有色金属及硬质合金总课时81.掌握纯铝的特性、用途、编号，铝合金的分类及热处理特点，变形铝合金及铸造铝合金的热处理。知识2.掌握纯铜，黄铜，青铜。铜合金的分类及热处理特点。目标3.掌握钛合金的分类及热处理。4.了解常用的轴承合金及其特点。1.能够了解

19、有色金属及合金的热处理特点；能力2.能通过查阅资料或讨论交流的方式获取所需信息；目标3.能具有责任意识和团队合作精神。1.培养学生良好的职业道德；素质目标2.养成良好的团队协作的工作习惯；3.具备良好的服务意识；4.培养学生的积极向上，健康阳光的心态。序号名称内容纯铜成分及用途课时项目任务12铜及铜合金2铜合金牌号、成分及用途纯铝成分及用途铝及铝合金2硬质合金硬质合金的性能特点铝合金牌号、成分及用途纯钛成分及用途3钛及钛合金2钛合金牌号、成分及用途42名称知识目标项目八：新型工程材料新型工程材料1、能够了解国外金属材料性能及应用2、能够了解高分子材料概述、分类和性能特点总课时8能力3、了解复合

20、材料概况、性能特点与增强机制、常见复合材料简介。1、能够掌握陶瓷材料概况、制作工艺、性能特点、常用工业陶瓷及应用12目标2、能够了解高分子材料概述、分类和性能特点3、能通过查阅资料或讨论交流的方式获取所需信息；4、能具有责任意识和团队合作精神。1、培养学生良好的职业道德；素质目标2、养成良好的团队协作的工作习惯；3、具备良好的服务意识；4、培养学生的积极向上，健康阳光的心态。序号名称内容课时项目任务国外金属材料牌国外金属材料牌号概述12号高分子材料概述、分类和性能特点新型工程材料26复合材料概况、性能特点常见复合材料简介五、课程资源标准（一）教学团队本课程专任教师要求具有本科以上学历，具有中职

21、教师资格，具备模具设计与制造等机械加工及设计方面的理论知识，较高的教育教学能力，并具有丰富的实践经验；根据每年招收300学生的规模，本课程需要2名专任教师，2名兼职教师，兼职教师要求来自机械企业、汽车企业等模具设计岗位或机械设计、机械加工岗位，具有专科以上学历，具有较好的教学设计与教学组织能力，具有良好的职业素养与职业道德。（二）实习实训条件本课程的专项能力训练主要是综合实训，必须具备以下实习实训条件：1、理实一体化教室2间，能容纳100人同时进行实训；2、普通车床（60台）、数控车床（10台）、加工中心（5台）、数控铣（5台），压力机（8台），拆装工具（若干）冲裁模（20套），弯曲模（10套

22、），拉深模（10套）及各种成形模具（数套），台虎钳（若干台）；3、能容纳50人的多媒体教室2间。（三）教材及参考资料13本课程建议采用以下教材：1、金属材料与热处理第六版中国劳动社保障出版社（四）其它资源1、多媒体资源：结合教学部分播放新材料的更新等视频。2、网络资源：中国模具资料网中国模具网3、各种校外企业实训基地。六、课程考核（一）考核方式实施过程考核与最后考核相结合的综合性考核方案。总成绩=平时成绩40%+理论考试成绩60%过程考核：记录学生平时的学习情况。从学生能否主动参与学习如课堂回答问题、作业完成质量等方面进行考察，平时的回答问题等都作为平时考核的内容。（平时成绩40分）最后考核：

23、理论考核以课程标准为基础，可采用开卷与闭卷相结合的办法，包括基本概念、分析、设计等。由学生自评、组内互评和教师点评相结合给出。（理论成绩60分）考核评分标准如下图所示：平时作业10%平时成绩40%课堂表现10%考核体系平时出勤20%理论成绩60%期末考试60%（二）考核内容14序号考核模块主要考核内容1.金属材料的使用性能2.金属的晶体结构3.纯金属的结晶过程1项目一、金属的结构与结晶2项目二、金属材料的性能3项目三、铁碳合金4项目四、钢的热处理5项目五、合金钢6项目六、铸铁4.晶粒长大的控制因素5.合金中的相结构6.二元合金相图的基本知识1.合金的基本概念2.合金的组织3.铁碳合金的组元及基

24、本相4.Fe-Fe3C相图分析5.含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响6.钢中杂质元素及钢锭组织的影响1.热处理的原理与分类2.钢在加热时的转变3.钢在冷却时的转变4.钢在冷却时的转变过冷奥氏体的等温转变曲线5.马氏体转变6.钢的退火与正火7.钢的淬火与回火1.热处理的原理与分类2.钢在加热时的转变3.钢在冷却时的转变4.钢在冷却时的转变过冷奥氏体的等温转变曲线5.马氏体转变6.钢的退火与正火7.钢的淬火与回火1.合金的组织2.铁碳合金的组元及基本相3.Fe-Fe3C相图分析4.含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响5.钢中杂质元素及钢锭组织的影响6.实验观察铁碳合金的平衡组织1.铸铁的分类2.铸铁的石墨化3.铸铁的组织与性能的关系157项目七、有色金属及合金8项目八、新型材料4.灰铸铁成分、性能、牌号与用途5.可锻铸