金属学与热处理教学大纲

金属学与热处理教学大纲一、课程基本信息1.课程名称：金属学与热处理2.课程代码：[具体代码]3.课程类型：专业基础课4.学分/学时：[X]学分，[16X]学时（理论课[12X]学时+实验课[4X]学时）5.适用专业：[专业名称]6.先修课程：大学物理、高等数学、工程力学、材料科学基础

二、课程目标本课程旨在使学生系统地掌握金属学与热处理的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力，为后续专业课程的学习以及从事与金属材料相关的工程技术工作奠定坚实的基础。具体目标如下：1.了解金属材料的晶体结构、晶体缺陷、合金相结构等基本概念，掌握金属材料的结构与性能之间的关系。2.熟悉二元合金相图的基本类型、分析方法及应用，能够根据相图分析合金的结晶过程和组织转变规律。3.理解金属材料的塑性变形与再结晶机制，掌握热加工对金属组织和性能的影响。4.掌握钢的热处理原理、工艺方法及应用，能够根据零件的性能要求合理制定热处理工艺。5.了解常用金属材料的成分、组织、性能特点及应用，具备正确选用金属材料的能力。6.通过实验教学，培养学生的实践操作能力、观察分析能力和数据处理能力，加深对理论知识的理解。

三、课程内容与学时安排

理论教学内容1.金属的晶体结构（6学时）晶体学基础晶体与非晶体的概念空间点阵与晶胞晶向指数与晶面指数金属的晶体结构三种典型金属晶体结构（面心立方、体心立方、密排六方）的特点晶胞原子数、配位数、致密度的计算多晶体与单晶体的区别金属晶体的晶体缺陷点缺陷（空位、间隙原子）线缺陷（位错的概念、柏氏矢量、位错的运动与增殖）面缺陷（晶界、亚晶界）2.金属的结晶（6学时）金属结晶的基本规律结晶的概念与条件过冷度与形核率、长大速度的关系金属的形核自发形核与非自发形核形核的能量条件与结构条件金属晶体的长大长大方式（平面长大、树枝状长大）影响长大速度的因素铸锭组织与缺陷铸锭的三区组织（表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区）常见铸造缺陷（缩孔、气孔、偏析等）的形成原因及防止方法3.二元合金相图（12学时）合金的相结构固溶体（间隙固溶体、置换固溶体）的概念、分类及性能特点金属化合物的晶体结构与性能特点二元合金相图的建立相图的表示方法测定相图的方法（热分析法）二元匀晶相图相图分析合金的平衡结晶过程及组织变化杠杆定律的应用二元共晶相图相图分析典型合金的平衡结晶过程及组织变化共晶反应、包晶反应的概念杠杆定律在共晶相图中的应用其他类型二元合金相图简介包晶相图共析相图4.铁碳合金相图（10学时）铁碳合金的基本组元与相纯铁的同素异构转变碳在铁中的存在形式（间隙固溶体、渗碳体）铁碳合金相图分析相图的主要特性点、线、区典型铁碳合金（共析钢、亚共析钢、过共析钢、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁）的平衡结晶过程及组织变化含碳量对铁碳合金组织和性能的影响组织组成物的相对含量计算力学性能与含碳量的关系5.金属及合金的塑性变形与再结晶（8学时）金属的塑性变形单晶体的塑性变形（滑移、孪生）多晶体的塑性变形特点塑性变形对金属组织和性能的影响（加工硬化、残余应力、纤维组织）金属的回复与再结晶回复的概念、机制及对性能的影响再结晶的概念、形核与长大机制再结晶温度的影响因素再结晶后晶粒大小的控制金属的热加工热加工的概念及特点热加工对金属组织和性能的影响6.钢的热处理原理（10学时）热处理的基本概念热处理的定义、目的及工艺过程热处理工艺的分类钢在加热时的转变奥氏体的形成过程（奥氏体的形核、长大、残余渗碳体的溶解、奥氏体的均匀化）影响奥氏体形成速度的因素奥氏体晶粒度的概念及控制钢在冷却时的转变过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）的测定与分析珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变的组织形态及性能特点连续冷却转变曲线（CCT曲线）与等温转变曲线的区别钢的回火转变回火的目的回火过程中组织与性能的变化（马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物的转变与聚集长大、α相的回复与再结晶）回火脆性的概念、类型及防止方法7.钢的热处理工艺（10学时）整体热处理退火（完全退火、不完全退火、球化退火、去应力退火）的目的、工艺规范及应用正火的目的、工艺规范及应用淬火的目的、淬火介质、淬火方法（单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火）及应用回火（低温回火、中温回火、高温回火）的目的、工艺规范及应用表面热处理感应加热表面淬火的基本原理、工艺特点及应用化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗）的基本原理、工艺过程及应用8.常用金属材料（6学时）金属材料的分类与编号工业纯金属的性能与用途合金结构钢（碳素结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢）的成分、性能、热处理特点及应用合金工具钢（刃具钢、模具钢、量具钢）的成分、性能、热处理特点及应用特殊性能钢（不锈钢、耐热钢、耐磨钢）的成分、性能、热处理特点及应用有色金属及其合金（铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金）的性能特点及应用

实验教学内容1.金属材料硬度测试实验（2学时）实验目的硬度测试方法（布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）的原理及应用硬度测试仪器的操作与使用不同金属材料硬度的测定与结果分析2.金相显微镜的使用及金属组织观察实验（2学时）实验目的金相显微镜的构造与原理金相试样的制备（取样、镶嵌、磨光、抛光、腐蚀）常见金属材料金相组织的观察与分析3.铁碳合金平衡组织观察实验（2学时）实验目的铁碳合金相图的应用典型铁碳合金平衡组织的观察与分析根据组织判断合金的含碳量及所属类型4.钢的热处理实验（4学时）实验目的钢的退火、正火、淬火、回火工艺的制定与操作热处理后钢的组织观察与性能测试（硬度测试）分析热处理工艺对钢的组织和性能的影响

四、教学方法与手段1.教学方法课堂讲授：系统讲解课程的基本概念、理论和方法，注重知识的逻辑性和连贯性，突出重点和难点。案例教学：通过实际工程案例分析，引导学生运用所学知识解决实际问题，培养学生的工程意识和实践能力。讨论式教学：组织学生进行课堂讨论，鼓励学生积极思考、发表见解，促进学生之间的交流与合作，拓宽学生的思维视野。启发式教学：采用提问、引导、启发等方式，激发学生的学习兴趣和主动性，培养学生的自主学习能力和创新思维。2.教学手段多媒体教学：运用PPT、动画、视频等多媒体资源，直观形象地展示教学内容，增强教学的趣味性和吸引力。网络教学平台：利用网络教学平台发布教学资料、作业、测试等，方便学生自主学习和交流，实现课堂教学与课外学习的有机结合。实物展示：展示金属材料实物、金相试样、热处理设备等，让学生直观感受金属材料的外观和组织结构，增强学生的感性认识。

五、考核方式1.考核方式：本课程采用过程性考核与终结性考核相结合的方式，总评成绩满分为100分。2.过程性考核（40分）平时作业（20分）：布置适量的课后作业，要求学生按时完成，教师认真批改，根据作业完成情况评定成绩。课堂表现（10分）：观察学生的课堂出勤、参与讨论、回答问题等情况，综合评定课堂表现成绩。实验成绩（10分）：根据学生在实验教学中的操作技能、数据记录与处理、实验报告撰写等情况评定实验成绩。3.终结性考核（60分）：期末考试采用闭卷考试形式，主要考查学生对课程基本概念、理论和方法的掌握程度，以及运用所学知识分析和解决问题的能力。考试题型包括选择题、填空题、简答题、计算题、分析题等。

六、教材及参考资料1.教材《金属学与热处理》（第[X]版），崔忠圻主编，哈尔滨工业大学出版社2.参考资料《金属学与热处理》（第[X]版），胡赓祥、蔡珣主编，上海交通大学出版社《金属学原理》（第[X]版），余永宁主编，高等教育出版社《热处理工艺学》（第[X]版），朱泉主编，机械工业出版社相关的金属材料专业期刊、学术论文及国家标准等

七、课程特色与创新点1.理论与实践相结合：通过理论教学使学生掌握扎实的金属学与热处理基础知识，同时安排丰富的实验教学环节，让学生在实践中加深对理论知识的理解和应用，培养学生的实践操作能力和解决实际问题的能力。2.案例教学与工程应用导向：引入大量实际工程案例进行教学，使学生了解金属学与热处理知识在工程中的应用，培养学生的工程意识和职业素养，