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1、 固态相变及应用授 课 教 案20092010学年第 2 学期教师姓名： 张 松 授课对象： 金属材料0701、0702班 授课学时： 48/48 选用教材：康煜平. 固态相变及应用. 北京: 化学工业出版社. 2007. 材料学院 学院材料 系沈阳工业大学教案第 1 周 授课日期： 2010.3.2 授课章节：第一章 固态相变概论，第15节教学目的：介绍固态相变的分类、固态相变的特点、固态相变时的形核和固态相变时晶核的长大，使学生对固态相变有一个大概的了解。教学重点：固态相变特点教学难点：晶核长大速度教学实施过程设计首先自我介绍。然后介绍该课程的重要地位、主要内容和应用领域，并与学生就业相联
2、系。明确考试分为考核及笔试两部分，总成绩100分，笔试占总成绩90%，平时考核占总成绩10%。提出对学生的学习纪律要求。采用CAI教学。 教学内容：第一章 固态相变概论第一节 固态相变的主要类型平衡相变、非平衡相变第二节 固态相变的主要特点相界面、应变能和界面能、原子的迁移率、晶体缺陷、亚稳过渡相、位相关系、惯习面第三节 固态相变时的形核均匀形核、非均匀形核第四节 固态相变时的晶核长大晶核长大机理、晶核长大速度第五节 固态相变动力学固态相变动力学课后复习及作业或思考题：1) 发生固态相变时至少要伴随哪三种变化之一？2) 平衡固态相变包括哪些相变？3) 非平衡固态相变包括哪些相变？4) 金属固态
3、相变有哪些主要特点？5) 界面能和应变能是固态相变的阻力还是动力？试说明它们对新相形状的影响规律。6) 与凝固过程相比，固态相变的均匀形核率有何特点？7) 固态相变形核主要依靠均匀形核还是非均匀形核？8) 根据扩散型固态相变的等温转变动力学图说明新相形成的转变速度与过冷度的关系。课后小结：时 间：沈阳工业大学教案第 1 周 授课日期： 2010.3.4 授课章节：第二章奥氏体相变及应用，第14节 教学目的：使学生了解奥氏体相变在金属热处理中的重要性，熟悉奥氏体的组织结构、性能及形成条件，重点掌握奥氏体相变机理，理解奥氏体等温形成动力学、连续加热时奥氏体的形成等相关问题。教学重点：奥氏体的形成机
4、理教学难点：奥氏体晶核长大过程中碳的扩散行为教学实施过程设计首先介绍在热处理中必不可少的加热环节，奥氏体相变的重要性。采用CAI教学。教学内容：第二章 奥氏体相变及应用第一节 奥氏体及其形成条件奥氏体组织结构、奥氏体的性能、奥氏体的形成条件第二节 奥氏体的形成机理平衡组织向奥氏体转变的机理、非共析钢奥氏体的形成、非平衡组织向奥氏体转变的机理第三节 奥氏体等温形成动力学共析钢奥氏体等温形成动力学、非共析钢奥氏体等温形成动力学第四节 连续加热时奥氏体的形成奥氏体转变的临界温度、加热速度与奥氏体转变的温度范围、奥氏体的转变速度、晶粒细化、奥氏体成分的不均匀性课后复习及作业或思考题：1) 奥氏体的晶体
5、结构如何？奥氏体的金相组织形态有哪几种？2) 奥氏体有何特性？试从其点阵结构分析其所具特性的原因。奥氏体钢适合作何种用钢？3) 如果-Fe晶胞的每一个八面体间隙容纳一个碳原子，试计算奥氏体的极限含碳量（质量分数）应是多少？而奥氏体的实际极限含碳量仅为2.11%（质量分数），据此请计算平均几个-Fe晶胞才容纳一个碳原子？4) 正确理解奥氏体转变的滞后现象以及实际加热时临界点的变化规律。试比较同一炉钢的A1、Ac1、Ar1、A3、Ac3、Ar3(或A1、Ac1、Ar1、Acm、 Accm、Arcm)的高低。5) 请以原始组织为片状珠光体的共析钢为例，讨论奥氏体的形成机理（过程），并能用状态图说明碳
6、的扩散行为。6) 请以原始组织为粒状珠光体的共析钢为例，讨论奥氏体的形成机理（过程），并能用状态图说明碳的扩散行为。7) 亚共析钢退火组织在两相区的等温转变过程分为哪两个阶段？各有什么特点？8) 根据共析钢在不同加热速度下的加热曲线，分析共析钢在连续加热时奥氏体形成的一些特点。课后小结：时 间：沈阳工业大学教案第 2 周 授课日期： 2010. 3. 9 授课章节：第二章奥氏体相变及应用，第57节 教学目的：使学生了解奥氏体相变在金属热处理中的重要性，熟悉奥氏体的组织结构、性能及形成条件，重点掌握奥氏体相变机理，理解奥氏体等温形成动力学、连续加热时奥氏体的形成等相关问题。教学重点：奥氏体的形成
7、机理教学难点：奥氏体晶核长大过程中碳的扩散行为教学实施过程设计介绍控制奥氏体晶粒度在热处理中的重要作用，举出高速钢热处理中出现的过热、过烧实例。采用CAI教学， 教学内容：第五节 奥氏体晶粒长大及其控制奥氏体晶粒度的概念、奥氏体晶粒长大的特点、影响奥氏体晶粒长大的因素、细化奥氏体晶粒的措施第六节 奥氏体化时产生的缺陷欠烧、过热、过烧、氧化和脱碳、变形和开裂、组织遗传和断口遗传第七节 奥氏体相变的应用举例高锰钢的水韧处理、奥氏体不锈钢的固溶处理、高速钢淬火加热时的奥氏体晶粒度控制课后复习及作业或思考题：1) 试验测得共析钢薄试样(0.5mm厚)于780盐浴炉中加热奥氏体化时，在相消失的瞬间，奥氏
8、体基体碳含量为w(C)0.61，如果采用900盐炉奥氏体化，奥氏体基体碳含量下降到w(C)0.46，试分析其产生的原因，并讨论对钢淬火后的性能影响。2) 何谓组织遗传？何为慢速加热？何为快速加热？钢在何种情况下可能产生组织遗传？3) 何谓奥氏体晶粒度、起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度？4) 试讨论奥氏体晶粒长大的影响因素。5) 可采取哪些措施细化奥氏体晶粒？6) 何谓过热？何谓过烧？出现过热、过烧的钢制工件，是否可以返修？课后小结：时 间：沈阳工业大学教案第 2 周 授课日期： 2010. 3. 11 授课章节：第三章珠光体转变及应用，第12节 教学目的：使学生熟悉珠光体的组织形态，了解珠光
9、体形成的热力学条件，掌握珠光体形成机制。教学重点：珠光体形成机制教学难点：结合铁碳相图说明碳在珠光体相变过程中的扩散行为教学实施过程设计指出珠光体转变理论是退火热处理的理论基础，吸引学生的学习兴趣。给出珠光体典型的金相组织照片，使学生对珠光体组织有鲜明的感性认识。 采用CAI教学， 教学内容：第三章 珠光体相变及其应用第一节 珠光体的显微组织珠光体的组织形态、片状珠光体的晶体学第二节 珠光体形成机制珠光体形成的热力学条件、片状珠光体形成机制、粒状珠光体形成机制课后复习及作业或思考题：1) 请绘图描述片状珠光体和粒状珠光体的组织形态。2) 片状珠光体片间距与过冷度之间有何关系？退火态的共析钢的抗
10、拉强度与珠光体片间距有何关系？3) 以共析钢为例，试述片状珠光体转变机制，并用铁碳状态图说明片状珠光体形成时碳的扩散行为（要求绘图）。4) 试述等温球化退火时粒状珠光体的形成机制。5) 试述低温球化退火时粒状珠光体的形成机制。课后小结：时 间：沈阳工业大学教案第 3 周 授课日期： 2010. 3. 16 授课章节：第三章珠光体转变及应用，第34节 教学目的：使学生了解先共析转变和伪共析转变的相关概念、问题，熟悉珠光体转变动力学。教学重点：珠光体转变动力学教学难点：教学实施过程设计采用CAI教学， 教学内容：第三章 珠光体相变及其应用第三节 先共析转变和伪共析转变先共析转变、魏氏组织、伪共析转
11、变第四节 珠光体转变动力学珠光体的形核率及长大速度、珠光体等温转变动力学曲线、珠光体等温转变动力学图、影响珠光体等温转变动力学的因素课后复习及作业或思考题：1) 何谓伪共析转变？45钢的共析组织与伪共析组织有何不同？分别具有这两种组织的45钢的力学性能有何区别？2) 试述珠光体等温转变动力学图的一些特点。影响珠光体转变动力学的因素有哪些？3) 就碳素钢而言，在共析钢、亚共析钢和过共析钢中，哪一种钢C曲线的位置最靠右？4) 高碳钢丝进行“派登（Patenting ）处理”的目的和实质是什么？试分析高碳钢丝经“派登”处理后具有高强度的原因。课后小结：时 间：沈阳工业大学教案第 3 周 授课日期：
12、2010. 3. 18 授课章节：第三章珠光体转变及应用，第57节 教学目的：使学生熟悉珠光体的力学性能，了解钢中碳化物的相间沉淀，掌握珠光体相变的应用退火和正火教学重点：珠光体相变的应用退火和正火教学难点：相间沉淀机理教学实施过程设计采用CAI教学， 教学内容：第五节 珠光体的力学性能片状珠光体的力学性能、粒状珠光体的力学性能、形变珠光体的力学性能第六节 钢中碳化物的相间沉淀相间沉淀组织、相间沉淀机理、相间沉淀条件、相间沉淀的强化机制及应用第七节 珠光体相变的应用退火和正火完全退火、等温退火、不完全退火、课后复习及作业或思考题：1) 在化学成分相同的情况下，试比较片状珠光体与粒状珠光体在性能
13、上的差别。2) 过共析钢形成网状渗碳体的原因是什么？ 网状渗碳体对力学性能有何影响？怎样才能消除网状渗碳体？3) 何谓魏氏组织？魏氏组织铁素体的形成条件是什么？具有魏氏组织的钢的力学性能有何特点？4) 何谓相间沉淀？相间沉淀钢的强度由哪几种基本强化机制提供？其中哪种强化机制贡献最大？5) 相间沉淀的条件是什么？相间沉淀在生产中有何应用？课后小结：时 间：沈阳工业大学教案第 4 周 授课日期： 2010. 3. 23 授课章节：第三章珠光体转变及应用，第7节 部分内容 第四章 马氏体相变，第1节教学目的：使学生熟悉马氏体相变的主要特征。教学重点：马氏体相变的主要特征教学难点：教学实施过程设计特别指出马氏体相变的重要意义和地位。采用CAI教学， 教学内容：球化退火、扩散退火、钢的正火、退火与正火的选择、常见的退火正火缺陷及应对措施第四章 马氏体相变第一节马氏体相变的主要特征表面浮凸效应和切变共格性、无扩散性、惯习面和一定的位相关系、亚结构、转变的不完全性、转变的可逆性课后复习及作业或思考题：1) 什么是退火？退火的目的有哪些？2) 什么是钢的完全退火、不完全退火？适用范围如何？3) 球化退火的目的有哪些？4) 球化退火的工艺有哪些？试画出这些球化退火的工艺曲线示意图，并
