《金属材料及热处理》学习指南

1、 学习指南一、本课程主要通过以下方法进行学习：1）将金属材料热处理的教学大纲、课程重点、难点及疑问解答进行了解。2）参加学术讲座、听学术报告。3）本课程是工程实践性很强的课程，为了提高实践能力，需要参加综合性实验课。4）利用到工厂、企业、研究单位等进行认识实习机会，丰富第一手知识，提高工程实践能力。4）积极参加教师的科研小组，接触最新研究课题，巩固、深化所学的理论知识。二、本课程的学习重点及难点1本课程重点体现在以下3个方面：1）固态相变基本原理。扩散型转变与无扩散型转变（马氏体相变）的特征及其热力学和动力学分析2）合金在热处理过程中组织结构演变的规律，重点讲述TTT图和CCT图测定原理、分析

2、和应用。3）金属材料“成分热处理工艺组织性能”之间的关系分析。主要讲述基本热处理工艺参数对典型金属材料的组织和性能的影响。2课程的难点及解决的办法【难点1】马氏体相变晶体学 马氏体相变晶体学是一个复杂的问题，它牵涉到晶体结构对称性的改变，原子相对位置的变化，其惯习面具有不变平面应变性，概念抽象，学生理解它需要极强的空间想象能力。老师在讲述时运用晶体结构立体模型和电脑动画形象展示在转变前后的晶体结构差异，说明从一种结构转变为另一种结构只需要原子位置的少量调整（切变）就能实现，而无需原子的长程扩散。【难点2】Spinodal分解机制过饱和固溶体有两种分解（脱溶）机制：形核长大机制和自发分解（Spi

3、nodal）机制。其中Spinodal分解涉及到上坡扩散，成分自由能曲线出现拐点，固溶体的分解只需要成分起伏和能量起伏，不需要结构起伏，是一个自发过程，与形核-长大机制相比，学生对这种分解方式难于理解。讲授中，老师将补充有关材料热力学和相变动力学内容，尽量形象化；另外，有针对性地选用实际体系，分析其在制备过程中的组织变化。【难点3】铝合金的时效脱溶序列铝合金的时效脱溶是一个复杂的过程，在出现平衡相之前会出现一系列亚稳相，其析出规律是学生难以理解的问题。老师将通过定量描述，让学生明确，时效脱溶本质上是体系能量逐步降低的过程，而合金的时效脱溶序列取决于相变驱动力与相变阻力之间的相互竞争和各元素在基

4、体中的扩散。【难点4】回复现象及其微观机制回复是冷变形金属材料在加热初期或温度不高时保持原有变形组织特征，但是其缺陷组态和性能发生了变化，由于这种现象不像再结晶过程那样，可以在显微镜下直接观察到，因此学生准确理解回复现象和机制有困难。解决办法：展示能反映回复过程中缺陷数量和组态变化的透射电镜照片，结合回复过程中电阻率变化的测试结果，说明在回复过程中虽然保持了变形组织金相特征，但是晶粒内部缺陷结构和材料性能发生了变化。【难点5】化学热处理中表层组织的成因化学热处理过程是一个典型的多元多相的反应扩散过程，涉及到扩散动力学、反应动力学和局部平衡热力学以及界面迁移等方面的知识，是本课程学习的一个难点。

5、解决办法：到企业进行现场教学，实地了解渗碳、渗氮等化学热处理过程和化学热处理装备。从典型案例分析入手，结合相图、成分分布曲线和金相照片引导学生认识表层组织的形成规律。利用Dictra软件，计算一系列工艺参数变化对渗层浓度梯度和相组成的影响，并将其放到课件中，使学生对化学热处理过程有了更直观的理解。【难点6】形变热处理形变热处理涉及到热、力的耦合对材料组织和性能的影响，在形变热处理过程中第二相与缺陷的交互作用及组织演变规律不同于单一的热或力作用下材料组织和性能的变化，是个教学难点。解决办法：利用Gleeble热-力模拟实验机，让学生分组进行形变热处理实验，获得应力应变曲线，结合组织观察，分析实验

6、结果，了解形变热处理对材料组织和性能的影响。三、本课程的学习要求：通过本课程学习，达到如下要求：能够掌握常用金属材料包括钢铁材料和常用有色金属材料的种类、性能特点及主要工程应用；掌握固态相变的基本类型及一般规律，熟悉钢在加热和冷却时的相变，了解马氏体相变的基本理论及钢中的马氏体相变；掌握有色金属金属材料过饱和固溶体分解过程中的脱溶序列、析出产物的形成及组织结构，析出过程中合金性能的变化；了解材料的“成分热处理工艺性能”之间的关系；掌握金属材料热处理基本工艺和常用金属材料热处理的工艺特点及热处理后的性能；熟悉金属材料形变热处理、表面热处理和化学热处理原理与工艺；并能在掌握热处理工艺的技术条件及热

7、处理工艺流程设计的基本要求下，熟悉金属材料热处理工艺优化设计的原则，能对常用金属材料基本热处理后的性能进行预测。四：学习过程中可参考的资料徐祖耀，金属学原理M，上海科学技术出版社，1964.刘淑云，铜及铜合金热处理M，机械工业出版社，1990.张宝昌，有色金属及热处理M，西北工业大学出版社，1993.王祝堂，田荣璋，铝合金及其加工手册M，中南工业大学出版社，2000.方鸿生等著，贝氏体相变M，科学出版社，2000.余永宁，金属学原理M，冶金工业出版社，2000.徐祖耀，相变原理（第二版）M，科学出版社，2002.徐祖耀，马氏体相变与马氏体（第二版）M，科学出版社，2003.卡恩，哈森主编，王进章等译. 材料科学与技术丛书 第七卷 钢铁的组织与性能M，科学出版社，2000.肖纪美，合金相与相变（第二版）M，冶金工业出版社，2004.潘复生，铝合金及应用M，化学工业出版社，2006.刘宗昌，材料组织结构转变原理M，冶金工