《金属材料及热处理》课程教学大纲（本科）

1、金属材料及热处理Metal materials and heat treatment课程代码：07410027学分：2学时：32 （其中：课堂教学学时：28 实验学时：4 上机学时：0 课程实践学时:0 ）先修课程：物理化学、材料科学基础适用专业与版本：材料成型及控制工程专业2016版培养计划教材：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、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）本课程是材料成型及控制工程专业的专业基础课。主要任务是使学生掌握金属材料工业用钢热 处理原理及工艺的基础知识和基本原理。通过对金属材料和热处理等基础知识和基本原理

2、的学习，使学生了解合金元素在钢中作用和钢 的种类、牌号。掌握加热、冷却转变、回火转变等对钢强韧化的作用，知晓钢的成分-工艺-组织-性 能的关系，掌握材料的特性和工艺参数对材料成型行为的影响。能够初步运用所学的基础知识和基 本原理选择材料和制订热处理工艺，能够初步解决具体工程涉及材料和热处理工艺的工程问题，为 解决复杂材料成型及控制工程问题奠定了基础。本课程的学习，可以为学习材料成型原理、铸铁材料及制备、金属综合性实验等后续课程提供 必要的基础知识。（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。应包括知识 目标和能力目标）课程目标1:通过对金属材料基础知识的学习，使学生了解合金元

3、素在钢中作用和钢的种类、 牌号。通过对钢热处理的基本原理学习，使学生了解钢加热转变（奥氏体化）的转变机理、奥氏体 晶粒大小、影响因素以及钢冷却转变（珠光体P、贝氏体B、马氏体2、回火转变等基础知识和转 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2： 了解钢的退火、正火、淬火、回火等热处理目的及工艺参数，能对复杂工程问 题中涉及的材料及工艺参数给出判断。课程目标3：知晓钢的成分-工艺-组织-性能的关系，掌握材料的特性和工艺参数对材料成型 行为的影响，能够分析和解决材料成型复杂工程中涉及的材料及工艺参数等问题。课程目标4：依据铁渗碳体相图和钢的动力学

4、转变图可以获得各种组织，并能进行金属构件 的组织、热处理工艺的分析。（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1-3、2-2、4-1和4-4：毕业要求1-3.掌握机械设计基础、金属热处理、传输原理等专业基础知识，用于研究铸造/ 焊接/锻压复杂工程问题。.毕业要求2-2.能运用材料成型及控制工程科学的基本原理，判断复杂工程问题解决方案的关 键制约参数。.毕业要求4-1. 了解材料成型及控制过程中相关的传热、传质现象，并掌握材料的特性和工 艺参数对材料成型行为的影响。.毕业要求4-4.获取有效实验参数或数据，对实验数据或结果进行正确的分析和解释，并通过 信息综合归

5、纳总结，获得有效的结论。求指标点课程指标点1-3指标点2-2指标点4-1指标点4-4课程目标1q课程目标2课程目标3q课程目标4q注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入二、课程内容与教学要求第一章钢在加热和冷却时的转变（一）课程内容.知识方面：本课程的性质、目的、意义；钢在加热时的转变；钢的过冷奥氏体转变曲线； 珠光体转变；马氏体转变；贝氏体转变。.能力和素质方面：本课程的学习方法。（二）教学要求.知识方面：使学生了解本课程的性质、目的、意义；掌握钢在加热时的转变、钢的过冷奥氏 体转变曲线、珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变。.能力和素质方面：了解钢加热和冷却转变的机理，掌握各种转变

6、的组织形态等。（三）重点与难点.重点 钢的过冷奥氏体转变曲线,难点贝氏体转变机理。第二章钢的回火转变（-）教学内容.知识方面：淬火钢的回火转变及组织；淬火钢回火时性能变化；回火脆性；淬火钢的回火产 物与奥氏体直接分解产物的性能比较。.能力和素质方面：淬火钢回火转变的组织控制原理。（二）教学要求.知识方面：使学生掌握淬火钢的回火转变及组织、淬火钢回火时性能变化和回火脆性；了解 淬火钢的回火产物与奥氏体直接分解产物的性能差异。.能力和素质方面：掌握淬火钢回火转变过程及其组织。（三）重点与难点.重点 淬火钢的回火转变、组织及性能变化。.难点 淬火钢回火过程和回火转变的组织控制原理。第三章钢的热处理工

7、艺（-）教学内容.知识方面：钢的退火与正火；钢的淬火与回火。.能力和素质方面：获得各种显微组织的热处理工艺的选择。（二）教学要求.知识方面：使学生了解钢的退火与正火、钢的淬火与回火和其他类型的热处理。.能力和素质方面：可以初步选择获得各种显微组织的热处理工艺。（三）重点与难点1 .重点 钢的退火与正火、钢的淬火与回火。2,难点钢的淬火与回火。第四章工业用钢（一）教学内容.知识方面：钢的分类与编号；合金元素在钢中作用；工程结构用钢；机器零件用钢；工具钢; 特殊性能钢。.能力和素质方面：钢的分类、编号和用途。（二）教学要求.知识方面：使学生了解钢的分类与编号；合金元素在钢中作用；工程结构用钢；机器

8、零件用 钢；工具钢；特殊性能钢。.能力和素质方面：掌握钢的分类、编号和用途。（三）重点与难点L重点钢的分类与编号与工程常用钢。.难点合金元素在钢中作用。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碳钢的热处理工艺制定与操作2验证性必做1、2、42碳钢的热处理组织观察2验证性必做1、2、42.要求指必做、选做。实验1碳钢的热处理操作实验目的：（1）对45钢、T10钢的不同热处理工艺（正火，淬火，回火）的操作。（2）对热处理后的试样进行检测（硬度测试）。实验原理：碳钢经不同热处理工艺处理时，其结构会产生相

9、变，材料的组织会改变，从而引起 性能的变化。实验仪器：实验箱式炉、砂轮机、洛氏硬度计。实验安排：教师介绍热处理的基本操作规程及注意事项。全班同学分2批，每批每人一块试样, 按照自己选定的热处理工艺进行热处理操作和硬度测试。实验报告要求：（1）写出实验目的（2）写出自己在实验中所用的材料、热处理工艺、硬度测试数据（3）分析回火温度对淬火钢件的性能是怎样影响的。实验2碳钢的热处理组织观察实验目的：熟悉碳钢热处理后的显微组织。实验原理：观察16Mn、45钢和T10钢经不同热处理后的组织。实验仪器：金相显微镜。实验安排：教师介绍16Mn、45钢和T10钢经不同热处理后的组织特征。全班同学分2批，每 批

10、每人一*台显微镜。实验报告要求：（1）写出实验目的；（2）画出所观察试样的显微组织图，并标明材料、状态、 组织、放大倍数和侵蚀剂。四、学时分配及教学方法五、课程考核章节内容教学方式与学时支撑课程目标支撑的毕业要 求指标点讲 课实 验上机课 外作业讨 论第1章钢的加热和冷却第1节 钢在加热时的转变：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4V1, 3, 41-3, 4-1, 4-4第2节钢在冷却时的转变：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。珠光体转变：片状珠光体的形成机制组织形态与性能，粒 状珠光体的形成机制组织形

11、态与性能，伪共析。马氏体转变：马氏体的晶体结构、组织和性能。马氏体转 变的晶体学特点，奥氏体稳定性。贝氏体转变：上、下贝氏体的晶体结构、组织和性能，贝 氏体相变机制。.8V1, 3, 41-3, 4-1, 4-4第2章钢的回火转变：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。42V1, 3, 41-3, 4-1, 4-4第3章钢的热处理工艺：钢退火和正火的目的、工艺选用。钢的淬火、回火，淬火 加热缺陷及其防止。622, 3, 42-2, 4-1, 4-4第4章工业用钢：钢的分类与编号，合金元素在钢中的作用。X 程结构用钢，机器零件用钢，工具钢，特殊性能钢。钢的 分类、编号和作用。61, 31-3, 2-2, 4-1合计284考核方式或途径考核要求考核权重备注期末考试卷面成绩闭卷70%作业、课堂表现2-3次作业平均成绩20%实验两次实验报告平均成绩10%注：1,分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。.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。.考核要求包括