《金属材料学》课程教学大纲.doc

《金属材料学》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，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. 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、弹簧钢、渗碳钢、超高强度钢等特殊结构钢的性能和工。