金屬學與熱處理教學大綱?一、課程基本信息1.課程名稱：金屬學與熱處理2.課程代碼：[具體代碼]3.課程類型：專業基礎課4.學分/學時：[X]學分，[16X]學時（理論課[12X]學時+實驗課[4X]學時）5.適用專業：[專業名稱]6.先修課程：大學物理、高等數學、工程力學、材料科學基礎

二、課程目標本課程旨在使學生系統地掌握金屬學與熱處理的基本理論、基本知識和基本技能，培養學生運用所學知識分析和解決實際問題的能力，為后續專業課程的學習以及從事與金屬材料相關的工程技術工作奠定堅實的基礎。具體目標如下：1.了解金屬材料的晶體結構、晶體缺陷、合金相結構等基本概念，掌握金屬材料的結構與性能之間的關系。2.熟悉二元合金相圖的基本類型、分析方法及應用，能夠根據相圖分析合金的結晶過程和組織轉變規律。3.理解金屬材料的塑性變形與再結晶機制，掌握熱加工對金屬組織和性能的影響。4.掌握鋼的熱處理原理、工藝方法及應用，能夠根據零件的性能要求合理制定熱處理工藝。5.了解常用金屬材料的成分、組織、性能特點及應用，具備正確選用金屬材料的能力。6.通過實驗教學，培養學生的實踐操作能力、觀察分析能力和數據處理能力，加深對理論知識的理解。

三、課程內容與學時安排

理論教學內容1.金屬的晶體結構（6學時）晶體學基礎晶體與非晶體的概念空間點陣與晶胞晶向指數與晶面指數金屬的晶體結構三種典型金屬晶體結構（面心立方、體心立方、密排六方）的特點晶胞原子數、配位數、致密度的計算多晶體與單晶體的區別金屬晶體的晶體缺陷點缺陷（空位、間隙原子）線缺陷（位錯的概念、柏氏矢量、位錯的運動與增殖）面缺陷（晶界、亞晶界）2.金屬的結晶（6學時）金屬結晶的基本規律結晶的概念與條件過冷度與形核率、長大速度的關系金屬的形核自發形核與非自發形核形核的能量條件與結構條件金屬晶體的長大長大方式（平面長大、樹枝狀長大）影響長大速度的因素鑄錠組織與缺陷鑄錠的三區組織（表層細晶區、柱狀晶區、中心等軸晶區）常見鑄造缺陷（縮孔、氣孔、偏析等）的形成原因及防止方法3.二元合金相圖（12學時）合金的相結構固溶體（間隙固溶體、置換固溶體）的概念、分類及性能特點金屬化合物的晶體結構與性能特點二元合金相圖的建立相圖的表示方法測定相圖的方法（熱分析法）二元勻晶相圖相圖分析合金的平衡結晶過程及組織變化杠桿定律的應用二元共晶相圖相圖分析典型合金的平衡結晶過程及組織變化共晶反應、包晶反應的概念杠桿定律在共晶相圖中的應用其他類型二元合金相圖簡介包晶相圖共析相圖4.鐵碳合金相圖（10學時）鐵碳合金的基本組元與相純鐵的同素異構轉變碳在鐵中的存在形式（間隙固溶體、滲碳體）鐵碳合金相圖分析相圖的主要特性點、線、區典型鐵碳合金（共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼、共晶白口鑄鐵、亞共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵）的平衡結晶過程及組織變化含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響組織組成物的相對含量計算力學性能與含碳量的關系5.金屬及合金的塑性變形與再結晶（8學時）金屬的塑性變形單晶體的塑性變形（滑移、孿生）多晶體的塑性變形特點塑性變形對金屬組織和性能的影響（加工硬化、殘余應力、纖維組織）金屬的回復與再結晶回復的概念、機制及對性能的影響再結晶的概念、形核與長大機制再結晶溫度的影響因素再結晶后晶粒大小的控制金屬的熱加工熱加工的概念及特點熱加工對金屬組織和性能的影響6.鋼的熱處理原理（10學時）熱處理的基本概念熱處理的定義、目的及工藝過程熱處理工藝的分類鋼在加熱時的轉變奧氏體的形成過程（奧氏體的形核、長大、殘余滲碳體的溶解、奧氏體的均勻化）影響奧氏體形成速度的因素奧氏體晶粒度的概念及控制鋼在冷卻時的轉變過冷奧氏體等溫轉變曲線（C曲線）的測定與分析珠光體轉變、貝氏體轉變、馬氏體轉變的組織形態及性能特點連續冷卻轉變曲線（CCT曲線）與等溫轉變曲線的區別鋼的回火轉變回火的目的回火過程中組織與性能的變化（馬氏體分解、殘余奧氏體轉變、碳化物的轉變與聚集長大、α相的回復與再結晶）回火脆性的概念、類型及防止方法7.鋼的熱處理工藝（10學時）整體熱處理退火（完全退火、不完全退火、球化退火、去應力退火）的目的、工藝規范及應用正火的目的、工藝規范及應用淬火的目的、淬火介質、淬火方法（單液淬火、雙液淬火、分級淬火、等溫淬火）及應用回火（低溫回火、中溫回火、高溫回火）的目的、工藝規范及應用表面熱處理感應加熱表面淬火的基本原理、工藝特點及應用化學熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲）的基本原理、工藝過程及應用8.常用金屬材料（6學時）金屬材料的分類與編號工業純金屬的性能與用途合金結構鋼（碳素結構鋼、合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼）的成分、性能、熱處理特點及應用合金工具鋼（刃具鋼、模具鋼、量具鋼）的成分、性能、熱處理特點及應用特殊性能鋼（不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼）的成分、性能、熱處理特點及應用有色金屬及其合金（鋁及鋁合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金）的性能特點及應用

實驗教學內容1.金屬材料硬度測試實驗（2學時）實驗目的硬度測試方法（布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度）的原理及應用硬度測試儀器的操作與使用不同金屬材料硬度的測定與結果分析2.金相顯微鏡的使用及金屬組織觀察實驗（2學時）實驗目的金相顯微鏡的構造與原理金相試樣的制備（取樣、鑲嵌、磨光、拋光、腐蝕）常見金屬材料金相組織的觀察與分析3.鐵碳合金平衡組織觀察實驗（2學時）實驗目的鐵碳合金相圖的應用典型鐵碳合金平衡組織的觀察與分析根據組織判斷合金的含碳量及所屬類型4.鋼的熱處理實驗（4學時）實驗目的鋼的退火、正火、淬火、回火工藝的制定與操作熱處理后鋼的組織觀察與性能測試（硬度測試）分析熱處理工藝對鋼的組織和性能的影響

四、教學方法與手段1.教學方法課堂講授：系統講解課程的基本概念、理論和方法，注重知識的邏輯性和連貫性，突出重點和難點。案例教學：通過實際工程案例分析，引導學生運用所學知識解決實際問題，培養學生的工程意識和實踐能力。討論式教學：組織學生進行課堂討論，鼓勵學生積極思考、發表見解，促進學生之間的交流與合作，拓寬學生的思維視野。啟發式教學：采用提問、引導、啟發等方式，激發學生的學習興趣和主動性，培養學生的自主學習能力和創新思維。2.教學手段多媒體教學：運用PPT、動畫、視頻等多媒體資源，直觀形象地展示教學內容，增強教學的趣味性和吸引力。網絡教學平臺：利用網絡教學平臺發布教學資料、作業、測試等，方便學生自主學習和交流，實現課堂教學與課外學習的有機結合。實物展示：展示金屬材料實物、金相試樣、熱處理設備等，讓學生直觀感受金屬材料的外觀和組織結構，增強學生的感性認識。

五、考核方式1.考核方式：本課程采用過程性考核與終結性考核相結合的方式，總評成績滿分為100分。2.過程性考核（40分）平時作業（20分）：布置適量的課后作業，要求學生按時完成，教師認真批改，根據作業完成情況評定成績。課堂表現（10分）：觀察學生的課堂出勤、參與討論、回答問題等情況，綜合評定課堂表現成績。實驗成績（10分）：根據學生在實驗教學中的操作技能、數據記錄與處理、實驗報告撰寫等情況評定實驗成績。3.終結性考核（60分）：期末考試采用閉卷考試形式，主要考查學生對課程基本概念、理論和方法的掌握程度，以及運用所學知識分析和解決問題的能力。考試題型包括選擇題、填空題、簡答題、計算題、分析題等。

六、教材及參考資料1.教材《金屬學與熱處理》（第[X]版），崔忠圻主編，哈爾濱工業大學出版社2.參考資料《金屬學與熱處理》（第[X]版），胡賡祥、蔡珣主編，上海交通大學出版社《金屬學原理》（第[X]版），余永寧主編，高等教育出版社《熱處理工藝學》（第[X]版），朱泉主編，機械工業出版社相關的金屬材料專業期刊、學術論文及國家標準等

七、課程特色與創新點1.理論與實踐相結合：通過理論教學使學生掌握扎實的金屬學與熱處理基礎知識，同時安排豐富的實驗教學環節，讓學生在實踐中加深對理論知識的理解和應用，培養學生的實踐操作能力和解決實際問題的能力。2.案例教學與工程應用導向：引入大量實際工程案例進行教學，使學生了解金屬學與熱處理知識在工程中的應用，培養學生的工程意識和職業素養，