课程编码 制订人 制订日期 修订人
修订日期 审定组（人） 审定日期 《金属材料组织与性能》教学大纲
学 分：2
学 时：64—72
适用专业：冶金及材料成型专业
一、课程的性质与任务
课程的性质：专业基础课
课程的任务：本课程是冶金及材料成型专业必修的专业基础课。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，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。为后续专业课的学习奠定基础。
前导课程：冶金概论、冶金原理、冶金物理化学
后续课程：炼铁原理与工艺、炼钢原理与工艺、轧制原理与工艺
二、教学基本要求：理论教学配合相应实验
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；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。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。学习硬度计的使用方法。
三、教学条件
配置多媒体教学设备和相关教具。 四、教学内容及学时安排 序号 单元 主要内容 1.金属材料的分类； 2.钢铁的分类和用途； 3.金属材料的性能； 4.决定金属材料性能的因理论教学 素； 5.改变金属材料性能的方法； 6.热处理的概念、目的和分类。 实践项目 教学要求 了解金属材料和热处理这门学科学习的内容以及本专业学习这门课程的作用和目的。 2 学时 1 绪论 1
2 第一章：金属的性能 1.金属的力学性能，包括金属的强度、塑性、硬度和疲劳强度指标； 2.金属的物理、化学性能； 3.金属的工艺性能，包括金理论教学 属的铸造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等。 理解强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度的概念；了解主要性能指标的实验方法及应用；了解密度、熔点、导电性、导热性、导磁性、耐腐蚀性、热稳定性的概念及其应用；了解铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能的概念及作用。 理解三种典型的金属晶格类型，熟练掌握晶面和晶向指数的表示方法；理解金属的实际晶体结构；了解实际金属晶体结构缺陷的概念及对性能的影响。 理解过冷度的概念、影响因素及结晶的热力学条件；理解自发形核与非自发形核、形核率与长大率的概念；了解成分过冷概念；掌握金属结晶过程及晶粒大小的控制方法；掌握铸锭的组织和缺陷。 了解二元合金的晶体结构种类，了解匀晶相图、共晶相图、包晶相图的特点及规律；学会杠杆定律的应用方法；理解、掌握二元匀晶、二元共晶、二元包晶相图中典型合金平衡及不平衡结晶过程及组织；了解其他类型相图的特点及规律。了解合金的力学性能、铸造性能、压力加工性能与相图的关系。 6 实践项目 洛氏硬度计的使用方法 1.金属及晶体结构的概念； 2.金属的晶体结构； 3.实际金属的晶体结构； 理论教学 4.实际金属的晶体结构缺陷。 2 3 第二章：金属的晶体结构 6 实践项目 1.纯金属的结晶现象：冷却曲线与过冷度； 2.纯金属的结晶过程； 3.金属结晶的条件； 第三章：理论教学 4.晶核的形成与长大； 金属的结5.晶粒大小的控制； 晶与铸锭 6.金属铸锭的组织与缺陷。 4 6 实践项目 1.合金、组元、相的概念； 2.合金组织种类； 3.二元合金相图的建立； 4.匀晶相图及固溶体的结 晶； 5.共晶相图及其合金的结 晶； 6.包晶相图及其合金的结 晶； 理论教学 7.其他类型的二元合金相图； 8.二元合金相图的分析和使用 实践项目 2
5 第四章：合金的相结构与相图 8 6 第五章：铁碳合金 理论教学 1.铁碳合金组织的种类及其结构； 2.铁碳合金相图的建立； 3.铁碳合金相图的组成； 4.典型铁碳合金的平衡结晶过程及组织； 5.含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响； 6.铁碳合金相图的应用。 理解金属的同素异构转变；了解铁碳合金的基本组织及特点；了解Fe—Fe3C状态图；了解铁碳合金分类；理解七种典型合金的平衡结晶过程及组织；掌握碳对铁碳合金组织和性能的影响规律；掌握铁碳合金相图的应用方法； 了解金属塑性变形的方式和机理，了解单 6 实践项目 铁碳平衡组织的观察 1.单晶体与多晶体的塑性变形； 2.合金的塑性变形； 3.冷塑性变形对金属组织和性能的影响； 4.冷塑性变形产生的残余内应力； 理论教学 5.冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化； 6.热加工变形对金属组织与性能的影响。 2 晶体、多晶体的塑性变形规律，重点掌握合金的塑性变形；掌握冷塑性变形对金属组织和性能的影响及强化金属的途径；理解冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化；了解热加工对钢的组织和性能的影响。掌8 第六章：金属的塑7 性变形与再结晶 握回复、再结晶以及晶粒长大的基本概念和基本理论。 实践项目 第七章：钢的热处理 1.热处理概述； 2.钢在加热时的组织转变； 3.钢在冷却时的组织转变； 4.钢的退火与正火； 5.钢的淬火； 理论教学 6.钢的回火； 7.钢的淬透性与淬硬性； 8.钢的表面热处理。 实践项目 1.常存杂质及气体元素对钢第八章： 碳素钢与9 合金钢 理论教学 性能的影响； 2.碳素钢的分类、牌号、性能和用途； 3. 合金元素在钢中的作用和对钢性能的影响； 4.合金钢的分类和牌号； 了解热处理的概念、目的及应用；了解热处理的基本原理；理解退火、正火、淬火、回火的目的、方法及实际应用。了解钢的其他热处理工艺方法及应用。 了解常见杂质及气体元素对钢性能的影响； 了解碳钢的分类和牌号表示方法；掌握常用碳钢的牌号、性能和应用；了解碳钢钢锭及连铸坯的组织和缺陷。 8 8 12 5.合金结构钢、合金工具钢、 了解合金钢的分类3
《金属学及热处理》教学大纲
