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1、精选优质文档-倾情为你奉上金属材料学材料物理专业 课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称：金属材料学 所属专业：材料物理专业 课程性质：专业基础课 学 分：3（二） 课程简介：金属材料学是一门综合性和应用性较强的专业必修课。根据材料物理专业先修课程和教学内容，本课程包括金属学和金属材料两大部分，其中金属学的内容作为材料科学基础课程的补充和深入，金属材料部分在材料科学基础、材料力学性能等课程的基础上，系统介绍金属材料合金化的一般规律及金属材料的成分、工艺、组织、性能及应用的关系。课程的学习，使学生系统掌握有关金属材料学方面的知识，培养学生研究开发和合理应用金属材料的初步能力。目标与任务；通过本课
2、程的学习主要掌握：1.金属材料的成份、组织结构及性能三者间的关系，金属的基本理论和知识。2.合金元素在钢中的作用、原理和规律；3.钢的热处理原理以及其与合金化的配合；4.掌握各类铸铁的成分组织和性能特点；5.常用有色金属及其合金的成分、性能和热处理特点.（三） 先修课程：材料科学基础、材料力学性能等。 （四） 教材与主要参考书。教材：金属学与热处理第二版，崔忠圻 主编，哈尔滨工业大学出版社。参考书：金属材料学 第二版，吴承建 陈国良 强文江 等编著，冶金工业出版社。金属材料学 第二版，戴起勋 主编 程晓农 主审，化学工业出版社。材料科学基础，胡赓祥、蔡荀主编，上海交通大学出版材料科学基础，潘金
3、生等编，清华大学出版社 二、课程内容与安排绪论 （一）讲授，2学时（二）内容及基本要求1.金属材料的发展概况。2.了解金属材料在国民经济中的地位与作用。3.本课程的性质、地位和任务。第一章 金属的晶体结构第一节 金属的结合方式第二节 金属的晶体结构第三节 实际金属的晶体结构（一）教学方法与学时分配 讲授，5学时（二）内容及基本要求主要内容：1组成材料的原子间的键合方式及其与性能间的关系。2晶体学基础的基本概念和应用。 4. 点缺陷、线缺陷、面缺陷。 5. 刃型位错、螺型位错的结构特征、应力场、相互作用、增殖及其对性能的影响。【重点掌握】： 位错的概念，柏氏矢量及其性质。位错的运动，两种位错的应
4、力场的特征，位错的能量，位错的受力和线张力，位错的相互作用。实际晶体中的位错，不全位错，堆垛层错，位错反应，扩展位错，位错的增殖。【掌握】：晶面间距，晶带，六方系的三轴制和四轴制的表示方法晶体、典型金属的晶体结构，晶胞中的原子数、配位数和致密度，晶体中原子的堆垛方式，晶体结构中的间隙。【了解】：三种典型化学键的特征与材料性能的关系。位错概念的提出过程。汤姆逊四面体。【难点】：合金的相结构和分类。位错结构、柏氏矢量、应力场和相互作用。第二章 纯金属的结晶 第一节 纯金属的结晶过程第二节 结晶的热力学条件第三节 形核规律第四节 长大规律第五节 结晶理论的某些实际应用（一）教学方法与学时分配 讲授，
5、3学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 纯金属的凝固过程。2. 结晶的热力学条件。3. 形核及长大的规律。4. 凝固理论的应用。【重点掌握】：结晶的热力学条件，过冷度的概念。均匀形核和非均匀形核的条件和规律，形核率。长大的方式和规律，线长大速度。细化金属铸件的晶粒的方法。 【掌握】：单晶、微晶、纳米晶、非晶、准晶的概念。定向凝固与快速凝固。【了解】：单晶体的制备，急冷技术。【难点】：形核的条件和规律，长大的方式和规律。第三章 二元合金的结晶第一节 合金的相和相结构。第二节 相图的基本知识第三节 匀晶相图及固溶体的结晶第四节 共晶相图及其合金的结晶第五节 包晶相图及其合金的结晶第六节 其他类型
6、的二元合金相图第七节 二元相图的分析和使用第八节 金属铸锭的宏观组织与缺陷（一）教学方法与学时分配 讲授，4学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 合金的相结构：一次固溶体、二次固溶体、置换固溶体、间隙固溶体、固溶度的影响因素，超结构，中间相，正常价化合物、电子化合物，间隙相和间隙化合物，拓扑密堆相。2. 相图的基本知识，二元相图的基本类型，二元相图的分析与使用方法。【重点掌握】：相律，杠杆定理，二元相图的几何规律。匀晶相图，固溶体合金的非平衡凝固，溶质再分配和成分过冷，合金生长形态。共晶相图，伪共晶、非平衡共晶、离异共晶的概念。 包晶相图，具有包晶转变的非平衡凝固。二元相图的基本分析方法。合
7、金的相结构，固溶体、金属间化合物的分类、特征。【掌握】：其他类型的二元相图。复杂二元相图的分析方法。根据相图判断合金的性能。铸件组织与缺陷，偏析。【难点】：非平衡凝固、溶质再分配、成分过冷。二元相图的分析和使用。金属间化合物的分类、特征。第四章 三元相图第一节 三元相图的成分标示法第二节 三元系平衡转变的定量法则第三节 三元匀晶相图第四节 三元共晶相图第五节 三元合金相图的四相平衡转变第六节 具有化合物的三元相图及其分割第七节 三元合金相图应用举例（一）教学方法与学时分配 讲授，5学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 三元相图的成分表示方法及定量法则。2. 三元匀晶相图、三元共晶相图。3.
8、四相平衡转变。4. 三元相图应用举例。【重点掌握】：直线定律和重心定律。三元匀晶相图和三元匀晶合金的凝固过程。三元共晶相图和三元共晶合金的凝固过程。三元相图应用举例。【掌握】：四相平衡转变。具有化合物的三元相图及其分割。【难点】：三元共晶相图和三元共晶合金的凝固过程，四相平衡转变。 第五章 金属及合金的塑性变形与断裂 第一节 金属的变形特性 第二节 单晶体的塑性变形第三节 多晶体的塑性变形第四节 合金的塑性变形第五节 塑性变形对金属组织与性能的影响第六节 金属和合金强化的位错解释第七节 断裂（一）教学方法与学时分配 讲授，4学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 塑性变形的机理，塑性变形对组织
9、与性能的影响，滑移系，晶体转动。2. 金属强化的位错解释。3. 断裂理论。【重点掌握】：滑移，滑移系，滑移的临界分切应力，滑移时的晶体转动，多滑移和交滑移。孪生及其特点，扭折及其特点。多晶体的塑性变形过程，晶粒尺寸对塑性变形的影响。单晶体和多晶体的应力应变曲线。变形过程显微组织和性能的变化，应力和织构。金属强化的位错解释。Griffith理论和断裂韧性。影响材料断裂的基本因素。【掌握】：弹性变形机制。孪生晶体学。裂纹的萌生机制。【难点】：多滑移和交滑移，固定位错。金属强化的位错解释。第六章 金属及合金的回复与再结晶 第一节 形变金属及合金在退火过程中的变化 第二节 回复第三节 再结晶第四节 晶
10、粒长大第五节 金属的热加工（一）教学方法与学时分配 讲授，3学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 形变金属材料退火时的回复、再结晶、晶粒长大过程及其机制。2. 金属的热变形。【重点掌握】：形变金属退火是显微组织的变化过程。不同温度下的回复机制。再结晶的形核机制。影响再结晶的因素，再结晶后晶粒的大小。晶粒的正常长大和异常长大过程及影响因素。动态回复和动态再结晶。【掌握】：回复动力学。再结晶动力学。超塑性。【难点】：再结晶形核机制、晶粒长大过程及其机制。第七章 钢的热处理原理和工艺 第一节 概述 第二节 钢在加热时的转变第三节 钢在冷却时的转变第四节 钢在回火时的转变 第五节 钢的退火与正火 第
11、六节 钢的淬火与回火第七节 其他类型的热处理（一）教学方法与学时分配 讲授，3学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 固态相变中的形核、长大。2. 钢的加热转变过程，扩散对奥氏体化转变、均匀化和晶粒长大的影响。3. 钢的冷却转变及动力学过程，TTT曲线和CCT曲线及应用。4. 珠光体、索氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体、马氏体转变区间。5. 珠光体、马氏体、贝氏体转变的机理和特征。6. 退火、正火、淬火、回火工艺、目的和特点。回火过程组织的转变。回火脆性。【重点掌握】： 1. 固态相变的基本特征。2. 钢的加热转变过程，扩散多奥氏体化转变和均匀化的影响。3. TTT曲线和CCT曲线。珠光体、索
12、氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体、马氏体转变区间。4. 碳和合金元素对C曲线的影响。 5. 珠光体、马氏体、贝氏体转变的机理和特征。6. 退火、正火、淬火、回火工艺、目的和特点。7. 回火过程组织的转变。回火脆性。【掌握】：表面热处理和化学热处理。【难点】：加热和冷却过程晶粒大小的影响因素，马氏体、贝氏体转变机理。退火、正火、淬火、回火工艺、目的和特点的区分。 第八章 钢铁材料基础第一节 钢铁的冶炼第二节 碳和杂质元素对碳钢的组织和性能的影响第三节 钢的分类和编号（一）教学方法与学时分配 讲授，2学时（二）内容及基本要求主要内容：1 钢铁冶炼过程的氧化还原反应。2 碳和杂质元素对碳钢的组织和性
13、能的影响。3 钢的分类和号。【重点掌握】：钢的分类和钢的编号。碳和杂质元素对碳钢的组织和性能的影响。【掌握】： 钢铁冶炼过程的氧化还原反应。【了解】：钢铁冶炼工艺。【难点】：钢的编号方法和规律。第九章 工程结构钢第一节 工程结构钢的合金化第二节 铁素体-珠光体钢第三节 低碳贝氏体钢和马氏体钢第四节 工程结构钢的冶金工艺特点（一）教学方法与学时分配 讲授，3学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 工程结构钢的性能要求和特征。2. 工程结构的合金化原则。3. 碳素工程结构钢、低合金高强度钢、微合金钢、低碳贝氏体钢、针状马氏体钢、低碳马氏体钢、双相钢的合金化和热处理特点。【重点掌握】：不同种类工程结
14、构钢的组织、性能、合金化的区别。微合金元素在钢中的作用。 【掌握】：工程构件用钢的服役条件及性能要求。【了解】：工程结构钢的冶金工艺特点、控制轧制和控制冷却。工程构件用钢的发展趋势。【难点】：不同种类工程结构钢的组织、性能、合金化的区别。第十章 机械制造结构钢第一节 结构钢的强度和脆性第二节 钢的淬透性第三节 调质钢第四节 低温回火状态下使用的结构钢第五节 高合金超高强度结构钢第六节 轴承钢第七节 渗碳钢和氮化钢第八节 其他机械制造结构钢（一）教学方法与学时分配 讲授，5学时（二）内容及基本要求主要内容：3. 结构钢的强化和韧化原理和特点、合金化原则。4. 淬透性对钢的组织和性能的影响。5. 调质钢、低温回火钢、非调质微合金钢的种类、组织和性能特点、热处理特点。6. 滚动轴承钢、
