Metallography and heat treatment

课程编号 021C3030 适用专业 　金属材料工程　

学时 104 学分 6

《金属学与热处理（Ⅰ）》教学大纲（65学时）

1. 内容简介

       本课程为《金属学与热处理》课程的前半部分，即金属学部分。其内容主要包括三个方面。第一方面由晶体结构、晶体缺陷和扩散等组成，这是金属学的基本概念，也是进一步学习其它各章的必要基础；第二方面内容涉及金属及合金的凝固、相图和铁碳合金，着重阐述相变的热力学分析、转变机制和组织形态等；第三方面内容是金属及合金的塑性变形和回复、再结晶，主要介绍金属及合金的强度和塑性理论。

2. 本课程的目的和任务

       金属学是金属材料专业学生学习的一门必修课，其目的是使学生掌握金属及合金的成分、组织、结构与性能之间的相互关系及其变化规律，为后续专业课的学习奠定基础。

       金属材料的性能及其影响因素是材料科学领域中一个涉及很广的内容。其中，有关组织结构的形成与变化规律，同成分、外界条件之间的关系，及其对材料性能的影响，则是金属学的主要任务。

3. 本课程与其它课程的关系

       金属学是金属材料专业学生必修的一门重要技术基础课。它在基础课和专业课之间起桥梁作用。只有在修完本课程之后，才能进入专业课的学习。在学习本课程之前，应先修完高等数学、化学、物理化学、材料力学等课程。

4. 本课程的基本要求

       通过本课程的学习，应使学生掌握金属及合金的成分、组织、结构与性能之间的相互关系及其变化规律；初步学会使用金相显微镜对金属及合金的组织进行观察及相应的实验技能；能够运用所学的理论对一些典型的实际工程问题进行大致的分析。

5. 课程内容

   　● 理论教学内容绪论（1学时）第一章 金属及合金的晶体结构（8学时）金属及合金的晶体结构是金属学基础知识，要求学生掌握晶体学基础、金属的晶体结构以及合金相结构。第二章 晶体缺陷（8学时）掌握点缺陷、线缺陷棗位错的基本概念；重点掌握位错的弹性性质以及实际晶体结构中的位错。了解位错的运动以及面缺陷。第三章 固态金属中的扩散（2学时）了解扩散的宏观规律以及扩散的微观机制；重点掌握影响扩散的因素。第四章 金属的结晶（4学时）了解结晶的基本规律；重点掌握形核、长大以及晶粒大小的控制。第五章 二元相图和合金的结晶（8学时）掌握匀晶相图、共晶相图、包晶相图；了解复杂二元相图。第六章 铁碳合金（2学时）了解铁碳合金中碳的存在形式，重点掌握Fe-Fe₃C相图。第七章 三元合金相图（10学时）了解成分表示方法，掌握三元匀晶相图、固态有限互溶的三元共晶相图和包共晶三元相图；重点掌握固态互不溶解的三元共晶相图；在此基础上进行三元相图实例分析。第八章 金属及合金的塑性变形（8学时）了解应力-应变曲线，重点掌握单晶体的塑性变形规律，了解多晶体的塑性变形，在此基础上重点掌握塑性变形对组织和性能的影响以及合金的塑性变形。第九章 回复与再结晶（8学时）重点掌握回复、再结晶以及晶粒长大的基本概念和基本理论。了解金属的热加工。　●实践教学内容　　实验一 金相显微镜的使用及金相试样制备（2学时）　　实验二 铁碳合金组织观察和显微照相技术（6学时）实验三 奥氏体组织的观察及晶粒度测定（2学时）

   实验四 马氏体组织的观察和常用淬火钢组织观察分析（2学时）

6. 教材与参考书

   教材：《金属学原理》，李超主编，哈尔滨工业大学出版社，1989年7月。

   参考书：《金属学》，胡赓祥主编，上海科学技术出版社，1980年12月。

7. 本课程的教学方式

       本课程的特点是理论抽象，空间结构多且复杂，理论性叙述多，计算内容少。针对这些特点，在教学时应尽量结合工程实例来加深对基础理论的理解；尽可能多地使用实物模型，以便在学生头脑中建立起正确的空间概念；有关金属组织的认识和识别对初学者来说是难度很大的内容，必须配合实验来加深认识。

   　

   八 各教学环节学时分配

    

   章 节	课堂讲授	实 验	小 计
   绪论	1		1
   第一章	8		8
   第二章	8		8
   第三章	2		2
   第四章	4		4
   第五章	8	2	10
   第六章	2	6	8
   第七章	10		10
   第八章	8		8
   第九章	5		5
   总计	56	8	64

8. 执行大纲时应注意的问题

1. 授课教师可以对各章节的顺序做适当的更改。
2. 各实验项目应在相应的章节授完之后开出。

《金属学与热处理Ⅱ》教学大纲（40学时）

一、内容简介

    本课程为《金属学与热处理》课程的后半部分，即金属热处理部分。它重点讲述金属或合金固态相变的基本规律。本课程共计40学时，其中理论教学时数为36学时，实验教学时数为4学时。

二、本课程的目的和任务

    金属热处理原理是金属材料专业必修的主干课之一。它以物理、数学、物理化学、金属学等课为基础课，重点研究固态相变的规律性，研究金属或合金热处理组织与性能之间的关系，以及热处理理论在生产实践中的应用。为提高零部件的热处理质量，充分发挥现有材料的潜力，发展新材料和强化热处理工艺打下坚实的理论基础。

三、本课程与其它课程的关系

    金属热处理原理课程在专业课中起着承前启后的作用，其先行课为物理化学、金属学等，平行课有金属力学性能等，后继课程有金属热处理工艺学、材料的现代测试技术、金属材料学、金属物理性能等。先行课金属学的主要任务是认识金属和合金的本质及影响其性能的基本因素，在此基础上，本课程为后继课程深入研究金属成分椬橹瘲性能之间的关系提出手段、方法和设备，综合应用专业课知识和实验技术，解决材料热处理研究、生产中的实际问题。

四、本课程的基本要求

    通过本课程学习，要求学生掌握金属材料中相变的基本规律，主要是钢中组织转变的基本规律，具有运用金属材料中相变的基本规律，分析和研究金属热处理工艺问题的能力；同时应掌握成分、组织与性能之间的关系，对金属材料具有一定的分析和研究能力，为提高机械产品质量，充分发挥现有材料的潜力，合理制定热处理工艺，发展新材料和新工艺奠定良好的理论基础。

五、本课程的内容

●理论课教学内容

绪论（1学时）

    介绍本课程研究对象和任务；本课程在近代工业生产中的地位，对发展热处理新工艺和研制新材料的作用；金属热处理发展概况及本课程的内容和学习要求。

第一章：钢中奥氏体的形成（6学时）

    重点掌握奥氏体的组织结构和性能、奥氏体的形成机制以及奥氏体晶粒度概念、长大机制、影响因素和控制途径；了解连续加热时奥氏体的形成规律。

第二章：过冷奥氏体冷却转变图（3学时）

    掌握过冷奥氏体等温冷却转变图（TTT图）的建立、分析以及影响因素和过冷奥氏体连续冷却转变图（CCT图）的建立、分析。

第三章：珠光体转变（6学时）

    重点掌握珠光体的组织形态、结构与性能以及珠光体的形成机制；重点掌握影响珠光体转变动力学因素和珠光体的机械性能；了解亚（过）共析钢珠光体的形成；钢中魏氏组织的形成；

第四章:马氏体相变（10学时）

    重点掌握马氏体晶体结构以及新生马氏体的异常正方度、马氏体转变的主要特征、马氏体(板条马氏体和片状马氏体)的形态学；影响马氏转变的动力学因素；马氏体转变的热力学条件；Ms点的定义及其影响因素；马氏体的机械性能；奥氏体稳定化。

第五章:贝氏体转变（4学时）

    掌握贝氏体转变的基本特征；贝氏体(B上和B下)的组织形态；了解贝氏体的转变机制和贝氏体的机械性能。

第六章:淬火钢回火时的转变（6学时）

    重点掌握淬火钢回火时的组织转变规律，包括碳原子在马氏体内的偏聚、马氏体的分解-回火马氏体、残余奥氏体的转变棗二次淬火、碳化物的转变棗二次硬化；α相的回复与再结晶碳化物聚集球化；掌握淬火钢回火时机械性能的变化；回火脆性及防止方法。

●实验教学内容

实验一:奥氏体组织观察及晶粒度的测定。（2学时）

实验二:马氏体组织和常用淬火钢组织观察分析。（2学时）

六、教材与参考书

1.教材拟订为《材料科学基础》一书,该书为材料科学与工程系列教材,根据1998年教育部颁布本科生最新目录编写,由赵品等编写,1999年8月哈尔滨工业大学出版社出版。

2.主要参考书为《金属热处理原理》,刘云旭主编,1981年9月机械工业出版社出版。

七、本课程的教学方式

    本课程以理论教学为主,辅以适当的实验教学,考虑到本门课是以实验技术为主的特点,同时该课程与现代测试技术等课程联系密切,因此在教学过程中除了合理地分配现有的教学时数,重点突出理论教学为主;必须配合相关的实验教学,实际的金相显微组织照片、图表曲线、教学模型等.理论教学过程中,以材料的成分组织性能为主线讲解,适当地增加课堂讨论,注重培养学生分析问题和解决问题的能力,适当介绍本课程的新动向。

八、各教学环节学时分配

九、执行大纲注意的问题

1.本大纲为金属材料工程、热加工等专业本科生教学大纲；

2.教师可根据现有学时数进行适当的调整,但原则上马氏体相变一章不得少于10学时,珠光体相变一章不得少于6学时；

3.本大纲仅供非金属材料热加工专业参考。