《热处理原理与工艺》课程教学大纲

《热处理原理与工艺》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101134223503课程名称：热处理原理与工艺/PrinciplesandProcessesofMetalHeatTreatment课程类别：专业核心课程学分：2总学时：32理论学时：28实验/实践学时：4适用专业：金属材料工程适用对象：本科先修课程：材料科学基础、热处理原理教学环境：多媒体教室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1.课程任务与目的通过本课程的学习，使学生了解金属固态相变的主要类型和主要特点、固态相变时的形核和长大等内容，以及各种组织的转变过程、组织特征与性能、转变热力学和动力学等方面的基本知识。使学生掌握常规热处理工艺、化学热处理工艺方法，了解特种热处理工艺方法，制定合适的热处理工艺参数，为本专业学生从事本专业技术工作奠定必要的理论和技术基础。授课过程中在课程教学过程中，注重学生专业能力培养与人格养成，注重立德树人，培育学生的社会主义核心价值观领，传承民族精神，恪守职业道德，激发学生工业兴国、爱国热情。2.对接培养的岗位能力通过本课程的学习使学生具有一定的分析工程实际问题的能力，能够根据不同的加热及冷却条件，分析其加热过程中的组织转变规律，预测其性能变化。同时能够实现学生专业能力、具备必要的工程素养及实践创新精神，具有良好的身体素质及人文素养、具备一定的组织管理能力。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑[毕业要求指标点1.3]掌握工程基础理论和金属材料专业理论，并能够用于解决金属材料领域的复杂工程问题。[毕业要求指标点2.3]能够借助信息技术、数据分析等多种手段对金属材料工程领域的复杂工程问题进行计算、表征和分析，以获得有效结论。2.课程教学目标对应毕业要求指标点，具体内容如下1.使学生了解金属固态相变的主要类型及特点，以及加热过程中奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体转变的基本过程、主要特征及转变的晶体学、热力学和动力学，以及组织与性能方面的基本知识，掌握固态相变的基本理论，以及加热过程中奥氏体转变的等温及珠光体、马氏体、贝氏体转变规律及性能变化（支撑毕业要求指标点1.3）。2.使学生能够掌握过冷奥氏体转变的等温及连续冷却动力学图及其应用；熟悉有色金属时效过程、转变机制及组织性能；掌握钢的加热、退火、正火、淬火、回火工艺以及表面淬火和化学热处理工艺；能根据不同的工艺要求正确选择设备种类及参数。掌握过冷奥氏体转变的等温及连续冷却动力学规律以及不同冷却条件下组织转变规律及性能变化（支撑毕业要求指标点1.3）。3.通过本课程的学习使学生具有一定的解决工程实际问题的能力，能够根据不同的材料及要求选定合适的材料热处理工艺，同时能够正确选择设备种类及参数（对应毕业要求指标点2.3）。四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践主题或知识点1金属固态相变理论22001、3主题或知识点2钢的加热转变44001、3主题或知识点3珠光体转变与钢的退火和正火64201、3主题或知识点4马氏体转变42201、3主题或知识点5贝氏体转变22001、3主题或知识点6钢的过冷奥氏体转变图22002、3主题或知识点7钢的淬火44002、3主题或知识点8回火转变与钢的回火22002、3主题或知识点9钢的化学热处理44002、3主题或知识点10特种热处理22002、3合计322840（二）实验/实践教学安排序号实验项目名称实验学时实验类型实验要求每组人数备注1珠光体组织形态观察2验证性必做12马氏体组织形态观察与分析2验证性必做1五、教学内容及教学设计主题1金属固态相变理论1.教学内容金属固态相变的主要类型和主要特点、固态相变时的形核和长大。金属固态相变的研究和应用对于国家经济发展和国防建设具有重要意义。通过介绍我国在金属固态相变领域取得的成就和面临的挑战，可以激发学生的爱国情怀和民族自豪感。 2.教学重点固态相变时的形核和长大。3.教学难点固态相变时的形核和长大。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题2钢的加热转变1.教学内容奥氏体的组织、结构与性能；奥氏体形成的基本过程及热力学、动力学；非平衡组织加热时奥氏体的形成；奥氏体晶粒长大与控制，过热、过烧及其校正。通过学习钢的成分-组织-性能的关系，揭示其中包含着唯物辩证法中联系的观点。重点要培养学生的哲学思想。提高学生的安全生产意识和质量意识。提升学生分析问题和解决问题的能力。2.教学重点奥氏体转变的基本过程及其晶粒的长大及其控制。3.教学难点非平衡组织加热时奥氏体的形成。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题3珠光体转变与钢的退火和正火1.教学内容珠光体的组织、形成机制、转变动力学及转变产物和性能，碳化物的相间析出，退火的分类、正火，退火与正火后的组织与性能以及所产生的缺陷。介绍中航工业沈飞的方文墨同志，作为“全国最好的钳工”，他的先进事迹就集中体现了劳动创造美好生活、奋斗成就精彩人生的价值取向。文墨精神要求人们无论从事何种职业，都要以高度的责任感和使命感去对待，做到精益求精、追求卓越。2.教学重点珠光体的形成过程与性能，球化退火的原理与工艺。3.教学难点珠光体的形成机制。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题4马氏体转变1.教学内容马氏体转变的主要特征、晶体学、热力学、组织形态与性能以及转变机制，马氏体的力学性能、奥氏体稳定化及热弹性马氏体与形状记忆效应。介绍徐祖耀院士事迹，他潜心材料科学研究与教学逾70个春秋，对材料相变研究颇见成效，在相变热力学、马氏体和贝氏体相变等领域做出了卓越的学术贡献。他率先在我国开展纳米材料相变的研究，是我国研究开发形状记忆材料（Ni-Ti基、Ni-Al基、铜基、Fe-Mn-Si基合金及ZrO2基陶瓷）的先驱者。2.教学重点马氏体转变的主要特征及晶体学、马氏体热稳定性。3.教学难点马氏体转变的惯习面与位向关系。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题5贝氏体转变1.教学内容贝氏体转变的基本特征，贝氏体组织形态与晶体学、动力学、热力学以及转变机制和性能特点。贝氏体转变是一个复杂的过程，需要精确控制加热温度、冷却速度等工艺参数，才能获得理想的组织结构和性能。在热处理过程中，为了获得性能优异的贝氏体组织，工程师们需要不断优化工艺参数，进行精细化的操作和控制。这种对细节的追求和精益求精的态度，正是工匠精神的体现。2.教学重点贝氏体的组织形态、晶体学特征与性能。3.教学难点贝氏体转变的热力学与机制。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题6钢过冷奥氏体转变图1.教学内容过冷奥氏体等温和连续转变动力学图以及二者关系。以过冷奥氏体在冷却过程中的转变过程来类比学习过程中面对困难的态度，虽然处于不稳定状态，但正是这种不稳定促使它向更稳定、性能更优的组织转变。只有经过不断的努力和拼搏，才能克服各种困难和挑战，实现自我提升和成长。可以激励学生时刻保持奋斗和拼搏的劲头，在大学阶段刻苦学习、打牢基础，为未来的工作和生活奠定坚实的基础。2.教学重点等温转变动力学图。3.教学难点过冷奥氏体转变动力学图的应用。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题7钢的淬火1.教学内容淬火方法及工艺参数的确定、淬火介质、钢的淬透性、淬火缺陷及其防止。通过讲授材料及其加工工艺发展的历史及现状，例如古代的热处理技术发展演变，现代航空、高铁等应用的新材料及材料领域的技术瓶颈，引导学生增强“四个自信”，激励学生立志投身国家和行业的发展。

2.教学重点钢的淬透性、淬火缺陷及其防止。3.教学难点淬火缺陷及其防止。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法；其中关于碳钢及合金钢淬火热处理工艺方法、淬火后质量要求及检查检验方法、所用主要淬火设备的选用及使用维护等内容的教学，将在生产实习过程中，由实习企业的工程技术人员进行现场讲授。主题8回火转变与钢的回火1.教学内容回火转变过程中马氏体与残余奥氏体的分解、力学性能的变化；制定回火工艺的基本原则。讲解淬火钢在回火时的二次硬化，结合《士兵突击》里“钢七连”战士许三多坚持提升自身素养不放松，千锤百炼成为兵王的事迹，启发学生坚守初心，磨练意志，形成正确的人生观、价值观和世界观。2.教学重点马氏体的分解过程及碳化物的析出与长大。3.教学难点回火脆性的产生机理。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题9钢的化学热处理1.教学内容化学热处理概述，钢的渗碳，钢的渗氮，钢的碳氮共渗与氮碳共渗、渗金属。讲授渗氮处理技术时,对比传统的高温渗氮技术和低温渗氮技术,引人了著名科学家卢柯明与现代表面工程相关的论文。论文对材料表面进行了纳米级低温氮化处理。将最新的科学技术研究成果引入课堂,旨在促进学生的创新意识,提高学生的科学研究能力。2.教学重点渗碳和渗氮工艺。3.教学难点化学热处理原理。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法；其中关于渗碳钢及渗碳、渗氮工艺制定，渗碳、渗氮后质量要求及检查检验方法等内容的教学，将在生产实习过程中，由实习企业的工程技术人员进行现场讲授。主题10特种热处理1.教学内容钢的几类特种热处理方法：表面热处理、真空热处理、钢的时效及其特点。钢的热处理过程中产生的废气、废水等污染物对环境的影响不容忽视。通过介绍相关环保法规和技术措施，可以引导学生关注环境保护问题，培养他们的环保意识和社会责任感。2.教学重点表面热处理和钢的时效及其特点。3.教学难点钢的时效及其特点。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法；其中关于表面淬火工艺的制定，表面淬火后质量要求及检查检验方法、所用主要表面淬火设备的选用及使用维护等内容的教学，将在生产实习过程中，由实习企业的工程技术人员进行现场讲授。六、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程重点考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力和创新能力等；考核方式采用出勤、作业、课堂表现、阶段测验、实验、期末考试等多种形式、多个阶段全过程的考核，使学生成绩评定更加合理多样，优化课程评价体系，进一步提升本课程教学效果。学生成绩评定样表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文实验√√√√√成绩比例%5105201050注：2.课程考核方式评价权重本课程教学目标与考核方式评价权重如表所示：课程教学目标与考核方式评价权重表课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）过程性考核期末考试合计出勤及课堂表现作业阶段测试实验教学目标1支撑指标点1.3355510~2028~38教学目标2支撑指标点1.3355510~2028~38教学目标3支撑指标点2.341015~2529~39合计10102010501003.课程成绩评价标准平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及课堂表现（10%）无迟到、早退、旷课现象。积极参加课堂讨论，并有自己独到的见解，能够准确回答问题，并有自己独到的见解。偶尔有迟到、早退现象。较为积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并提出自己的见解。有迟到、早退现象。能够主动参加课堂讨论，能够回答问题。有迟到、早退、偶尔有旷课现象。参与课堂讨论，基本能回答相关问题。迟到、早退、旷课较多。不能有效参加课堂讨论，回答不出所有问题。作业（10%）能够独立完成作业，作业完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论。能够独立完成作业，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论。能够独立完成作业，完成质量符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论。基本能够独立完成作业，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求。不能独立完成作业，存在明显抄袭现象，不具备运用所学知识和理论解决问题的能力。阶段测试（20%）完成所有阶段测试，根据参考答案评分，总评成绩为优秀。完成所有阶段测试，根据参考答案评定分，总评成绩为良好。完成所有阶段测试，根据参考答案评分，总评成绩为中等。完成所有阶段测试，根据参考答案评分，总评成绩为及格。完成所有阶段测试，根据参考答案评分，总评成绩不及格。实验（10分%）实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表规范。能够正确完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行深入的讨论，提出自己的见解。实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表基本规范。能够完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行讨论，提出意见。实验报告能够完成，内容完整，数据基本合理，能够进行数据处理，图表基本规范。能够基本完成实验报告中中提出的问题，对实验中遇到的问题进行讨论。实验报告基本能够独立完成，内容完整，数据图表齐全，基本完成实验报告中提出的问题。实验报告不能独立完成，存在抄袭现象，报告中提出的问题没有或基本没有回答。课程教学目标评价标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教学目标1熟练掌握金属固态相变的主要类型及特点，以及加热过程中奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体转变的基本过程、主要特征及转变的晶体学、热力学和动力学，以及组织与性能方面的基本知识，熟练掌握固态相变的基本理论，以及加热过程中奥氏体转变的等温及珠光体、马氏体、贝氏体转变规律及性能变化。较好掌握金属固态相变的主要类型及特点，以及加热过程中奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体转变的基本过程、主要特征及转变的晶体学、热力学和动力学，以及组织与性能方面的基本知识，较好掌握固态相变的基本理论，以及加热过程中奥氏体转变的等温及珠光体、马氏体、贝氏体转变规律及性能变化。掌握金属固态相变的主要类型及特点，以及加热过程中奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体转变的基本过程、主要特征及转变的晶体学、热力学和动力学，以及组织与性能方面的基本知识，掌握固态相变的基本理论，以及加热过程中奥氏体转变的等温及珠光体、马氏体、贝氏体转变规律及性能变化。基本掌握金属固态相变的主要类型及特点，以及加热过程中奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体转变的基本过程、主要特征及转变的晶体学、热力学和动力学，以及组织与性能方面的基本知识，基本掌握固态相变的基本理论，以及加热过程中奥氏体转变的等温及珠光体、马氏体、贝氏体转变规律及性能变化。未能掌握金属固态相变的主要类型及特点，以及加热过程中奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体转变的基本过程、主要特征及转变的晶体学、热力学和动力学，以及组织与性能方面的基本知识，未能掌握固态相变的基本理论，以及加热过程中奥氏体转变的等温及珠光体、马氏体、贝氏体转变规律及性能变化。教学目标2熟练掌握过冷奥氏体转变的等温及连续冷却动力学图及其应用；熟悉有色金属时效过程、转变机制及组织性能；熟练掌握钢的加热、退火、正火、淬火、回火工艺以及表面淬火和化学热处理工艺；能根据不同的工艺要求正确选择设备种类及参数。熟练掌握过冷奥氏体转变的等温及连续冷却动力学规律以及不同冷却条件下组织转变规律及性能变化。较好掌握过冷奥氏体转变的等温及连续冷却动力学图及其应用；了解有色金属时效过程、转变机制及组织性能；较好掌握钢的加热、退火、正火、淬火、回火工艺以及表面淬火和化学热处理工艺；能根据不同的工艺要求正确选择设备种类及参数。较好掌握过冷奥氏体转变的等温及连续冷却动力学规律以及不同冷却条件下组织转变规律及性能变化。掌握过冷奥氏体转变的等温及连续冷却动力学图及其应用；较了解有色金属时效过程、转变机制及组织性能；掌握钢的加热、退火、正火、淬火、回火工艺以及表面淬火和化学热处理工艺；能根据不同的工艺要求正确选择设备种类及参数。掌握过冷奥氏体转变的等温及连续冷却动力学规律以及不同冷却条件下组织转变规律及性能变化。基本掌握过冷奥氏体转变的等温及连续冷却动力学图及其应用；基本了解有色金属时效过程、转变机制及组织性能；基本掌握钢的加热、退火、正火、淬火、回火工艺以及表面淬火和化学热处理工艺；能根据不同的工艺要求正确选择设备种类及