金属材料学教学大纲小结讨论及大作业

1、金属材料学(Science of Metal Materials)课程编号：07171390学 分：3学 时： 45 （其中：讲课学时：39 实验学时：6 上机学时：0 ）先修课程：金属学、热处理原理、热处理工艺、工程材料力学性能适用专业：金属材料工程、材料成型加工、冶金专业。教 材：戴起勋主编.金属材料学.北京：化学工业出版社，2005.9 开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：金属材料学是一门综合性应用性较强的专业必修课。在金属学、金属组织控制原理及工艺和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。通过课堂讲授、实验等教学环节，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。二、课程的基本内容及要求绪论（金属材料的过去、现在和将来）：1教学内容（1）金属材料发展简史（2）现代金属材料（3）金属材料的可持续发展与趋势2基本要求了解金属材料在国民经济中的地位与作用、金属材料的发展概况和本课程的性质、地位和任务。第一章 钢的合金化原理1教学内容（1）钢中的合金元素：合金元素和铁基

2、二元相图；合金元素对Fe-C相图的影响；合金钢中的相组成；合金元素在钢中的分布；（2）合金钢中的相变：合金钢加热奥氏体化，合金过冷奥氏体分解；合金钢回火转变；（3）金元素对强度、韧度的影响及其强韧化；（4）合金元素对钢工艺性能的影响； （5）微量元素在钢中的作用（6）金属材料的环境协调性设计基本概念；（7）钢的分类、编号方法。2基本要求（1）掌握钢中合金元素与铁和碳的作用；铁基固溶体、碳（氮）化合物的形成规律；合金元素在钢中的分布；合金元素对铁-碳状态图的影响（2）了解钢的分类、编号方法（3）掌握合金元素对合金钢工艺过程的影响（4）掌握合金元素对合金钢力学性能的影响规律（5）理解微量元素在钢中的作用（6）了解材料的环境协调性设计基本概念第二章 工程构件用钢1 教学内容（1）工程构件用钢的服役条件及性能要求（2）普通碳素工程构件用钢、低合金（含微合金化）钢的合金化原则和有关的低合金钢，双相钢（3）提高高低碳工程构件用钢性能的途径：控轧、控冷、合金化等，了解工程构件用钢的发展趋势2 基本要求（1）了解工程构件用钢的服役条件及性能要求（2）掌握普通碳素工程构件用钢、低合金（含微合金化）钢的合

3、金化原则和有关的低合金钢，双相钢（3）理解提高高低碳工程构件用钢性能的途径：控轧、控冷、合金化等，了解工程构件用钢的发展趋势第三章 机器零用钢1教学内容（1）机器零件用钢一般性能要求（2）机器零件用钢：调质钢、弹簧钢、低碳马氏体钢、轴承钢、高锰耐磨钢、渗碳钢、氮化钢、非调质钢等合金化原则和性能及其典型钢种（3）（超高强度钢简介）（4）理解典型机器零件用钢的选材思路和发展2基本要求（1）掌握机器零件用钢一般服役条件及性能要求（2）掌握常用机器零件用钢的合金化原则和性能及其典型钢种（3）了解超强度钢（4）理解典型机器零件用钢的选材思路和发展第四章 工具用钢1教学内容（1）工具用钢的合金化、组织性能的特点及分类（2）低合金刃具钢的合金化，热处理特点，典型钢种。（3）高速钢的合金化、组织、性能、工艺过程、典型钢种（3）冷作模具钢的性能要求、合金化、热处理特点及典型钢种（4）热作模具钢的性能要求、合金化、热处理特点及典型钢种（5）其他工具用钢2基本要求（1）理解工具用钢的合金化、组织性能的特点（2）掌握低合金工具钢的合金化，热处理特点，典型钢种。掌握高速钢的合金化、组织、性能、工艺过程、典型钢种

4、（3）掌握冷、热模具服役条件、性能要求和钢的合金化、热处理之间的关系（4）了解冷、热模具钢的典型钢种（5）了解其他工具用钢第五章 特殊性能钢1 教学内容（1）提高钢的抗蚀性途径，对不锈钢组织、性能的要求和不锈钢的合金化（2）铁素体不锈钢，马氏体不锈钢，奥氏体不锈钢的成分及性能特点（3）热稳定性与钢的成分、组织关系，热强钢的合金化（4）珠光体型热强钢，马氏型热强钢成分设计及性能特点2 基本要求（1）掌握提高钢的抗蚀性途径，对不锈钢组织、性能的要求和不锈钢的合金化（2）掌握铁素体不锈钢，马氏体不锈钢，奥氏体不锈钢成分及性能特点（3）理解温度对钢组织性能的影响及耐热钢合金化设计思路（4）了解珠光体型热强钢、马氏型热强钢成分及性能特点第六章 铸铁1 教学内容（1）铸铁特点、分类及应用；（2）铸铁的石墨化，石墨形态和基体组织对性能影响；（3）灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等铸铁的性能、应用；（4）铸铁的热处理。2 基本要求（1）理解铸铁特点、分类及应用；（2）理解铸铁的石墨化，石墨形态和基体组织对性能影响；（3）掌握灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁的性能、应用和铸铁的热处理特点；（4）了解特殊性能铸铁第七

5、章 有色金属合金1 教学内容（1）铝的性质及强化方法和合金化（2）典型的铝合金二元相图、铝合金分类和强化方法（3）主要铝合金的组织、性能、特点及用途（4）黄铜、青铜的成分、特性、用途（5）钛合金和镁合金的特性、用途2 基本要求（1）了解铝的性质、合金化、铝合金分类和强化方法（2）掌握主要铝合金的组织、性能、特点及用途（3）掌握黄铜与青铜的成分、特性、用途（4）了解钛合金和镁合金的特性、用途第八章 新型金属材料1教学内容（1）形状记忆合金：镍基、铜基、铁基形状记忆合金特点与应用（2）其它金属功能材料（3）金属基复合材料基本概念（4）金属基复合材料设计与常用制备技术（5）金属基复合材料的应用与发展2基本要求（1）了解镍基、铜基、铁基形状记忆合金特点与应用（2）了解金属基复合材料设计与常用制备技术（3）了解形状记忆合金和金属基复合材料应用与发展三、课程学时分配（见表）内 容学 时实 验备注绪论0.5第一章 钢合金化原理6.5第二章 工程构件用钢1.5第三章 机器零件用钢62第四章 工具用钢64第五章 特殊性能钢4课堂讨论2第六章 铸铁3第七章 有色金属合金 铝合金2 铜合金 其他有色合金4第

6、八章 新型金属材料1.5课程总结2课堂讨论2总 计45 四、大纲说明1、实验内容和基本要求：实验安排见实验大纲。2、进行1-2次课堂讨论，培养学生对材料各要素之间关系的理解和分析能力，了解新材料开发与发展。并布置大作业（写小论文），完成后交老师评阅。3、为加深学生对合金化原理的理解，在合金钢讲授结束时，归纳总结1-2个合金元素的作用，其余由学生自己总结。4、讲授时应结合金属学等基本知识，综合地分析问题，采用启发式，培养学生掌握应用专业知识分析问题的思路与方法。5、有色金属合金和新型金属材料的部分内容可布置自学。五、参考书目： 戴起勋主编. 金属材料学. 北京：化学工业出版社，2005 制定人：戴起勋 审定人：邵红红 批准人：赵玉涛2006年6 月 16 日课程简介课程编码：07171390课程名称：金属材料学英文名称：Science of Metal Materials学 分：3学 时：45 （其中：讲课学时：37 实验学时：8 上机学时：0）课程内容：金属材料学课程系统介绍金属材料合金化的一般规律及典型金属材料的成分、工艺、组织和性能的关系。通过课堂讲授、实验等教学环节，使学生能掌握

7、有关合金化的原理，根据零件的服役条件和对材料的性能要求，正确选择材料和合理地制订工艺，并具备设计和开发新材料的初步能力。选课对象：金属材料工程、材料成型加工、冶金专业本科四年级学生先修课程：金属学及热处理原理、热处理工艺、力学性能教 材：戴起勋主编.金属材料学.北京：化学工业出版社，2005金属材料学课程各 章 小 结 和 学 习 思 路（2005年修改）戴起勋材料科学与工程学院2005年12月1、合金化原理小结MC、M2C型：简单点阵结构，熔点高，硬度高，稳定性好 ；M3C、M7C3、M23C6型：复杂点阵结构，熔点低，硬度低，稳定性差 ；M6C型：非金属性K。复杂点阵结构，性能特点接近MC、M2C型KK类型K形成元素TiNbV形成元素对相图的影响形成元素：A1，缩小区，使Fe-C相图S、E点向左上方移动；量多时，可获F钢；形成元素：A1，扩大区，使Fe-C相图S、E点向左下方移动；量多时，可获A钢；固溶体：置换固溶和间隙固溶度规律，与元素周期表的关系WMoCr/ SiMn形成元素1、强者先，依次成；2、相似者相溶：有限溶解，无限溶解；溶入强者，K稳定性；溶入弱者，K稳定性；3、Nm

8、/NC比值决定K类型；4、强者稳，溶解难，析出难，聚集长大也是难；5、rc/rM0.59，形成复杂结构K；6、量少时，形成复合K，量多时，形成特殊KK形成规律非K形成元素NiCoCNCuSi /对过冷奥氏体相变影响1、除Co外，Me均不同程度地使“C”曲线右移；2、使P转变右移程度较大的元素：Mo、W、Mn、Cr；3、使B转变右移程度较大的元素：Mn、Cr、Ni、Si；4、K形成元素改变“C”曲线形状；5、使MS点降低程度较大的元 素：（C、N）、Mn、Cr、Ni 多元适量复合加入合金化设计微合金化原理及应用加热奥氏体化：不同K的溶解规律，Me对晶粒长大的影响；回火转变：K形成元素ac，M分解；SiM分解；AR中析出K，反稳定化，MS；K聚集长大，类型转变，原位析出，异位析出，二次硬化；回火过程的强化与弱化，强化机制贡献大小的转化；回火脆性：特征及影响因素，Mn、Cr、Ni回脆性作用大；Si氧化脱碳倾向；Mn过热敏感性热处理及工艺性淬透性：(B)、Mn、Mo、Cr、Ni、Si作用较大；选择钢种，选择淬火工艺；冷成型性：Me加入，冷作硬化率，冷成型性。P、C、Si影响大；可焊性：Me淬透性，可焊性；切削性：S、Pb、Ca等为易切削元素，MnS是易切削化合物热成型性：W、Mo、V、Cr等元素热压力加工性，导热性

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