《金属材料与热处理》教学基本要求.docx
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《金属材料与热处理》教学基本要求
《金属材料与热处理》教学基本要求
一、课程性质与任务
1、性质
本课程是的一门专业必修课。
本课程实践性强，与生产实际联系紧密，知识的覆盖面较宽，是理论与实践的结合。
2、任务
本课程的主要任务是要求学生掌握金属材料与热处理的基本知识和基本理论，初步了解金属材料的牌号和应用，初步作为正确应用铁碳合金相图确定材料的热加工工艺。
二、课程教学目标
（一）知识目标
1、以铁碳合金的成分-组织-温度-性能为主线，了解四者的相互关系和变化规律的基础知识，初步具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力。
2、了解钢材在实际加热和冷却时内部组织的变化及其对钢材性能的影响，了解各种热处理方法的目的、工艺和应用，初步具有选择钢材热处理方法的能力。
（二）能力目标
1、具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力
2、初步具有选择钢材热处理方法的能力
（三）思想教育目标
通过本课程的学习培养学生实事求是的精神和理论联系实际的工作方法。
三、课程的主要教学内容和学时分配
本课程的理论教学为51学时，实验教学为9学时，合计60学时。
具体安排如下：
教学内容
理论教学
实验学时
合计学时
（一）金属的性能
（1）金属的力学性能（强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度）
4
3
9
（2）金属的工艺性能
2
（二）金属学基础知识
（1）金属的晶体结构（晶体与非晶体、晶体结构的基本知识、金属的实际晶体结构）
2
3
14
（2）纯金属的结晶（纯金属的冷却曲线与过冷度、金属的结晶过程、金属结晶后的晶粒大小、金属的同素异构转变）
2
（3）合金的晶体结构与结晶（合金的基本概念、合金的相结构）
2
（4）铁碳合金的基本组织（铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体）
1
（5）铁碳合金相图（铁碳合金相图的主要点、线、面，铁碳合金的分类、铁碳合金相图的应用）
4
（三）碳素钢
（1）常存杂质元素对非合金钢性能的影响（锰、硅、硫、磷、氢）
1
4
（2）碳素钢的分类（按钢中含碳量分类、按钢的质量分类、按用途分类、按冶炼时脱氧程度的不同分类）
1
（3）碳素钢的牌号、性能及用途（碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢）
2
（四）钢的热处理
（1）钢在加热时的组织转变（钢在加热和冷却时的相变温度、加热时奥氏体的形成、奥氏体晶粒的长大及影响因素）
2
3
17
（2）钢在冷却时的组织转变（过冷奥氏体等温转变曲线、过冷奥氏体等温转变产物的组织及性能、过冷奥氏体的连续冷却转变）
4
（3）钢的退火与正火
2
（4）钢的淬火（钢的淬火工艺、钢的淬透性和淬硬性、淬火缺陷）
2
（5）钢的回火（淬火钢在回火时组织与性能的变化、回火的种类及应用、回火脆性）
2
（6）钢的表面热处理与化学热处理（表面热处理、化学热处理、表面热处理与化学热处理的区别）
2
（五）、合金钢
（1）合金元素在钢中的作用（合金元素在钢中的存在形式及作用、合金元素对钢的热处理和力学性能的影响）
1
6
（2）合金钢的分类与编号（合金钢的分类、合金钢牌号表示方法）
1
（3）合金结构钢（低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢）
2
（5）合金工具钢（合金刃具钢、合金模具钢、合金量具钢）
1
（6）特殊性能钢（不锈钢、耐热钢、耐磨钢）
1
（六）铸铁
（1）铸铁概述（铸铁的特点和分类、铸铁的石墨化及影响因素）
1
4
（2）常用铸铁（灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁）及其热处理
2
（3）合金铸铁（耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁）
1
（七）有色金属及硬质合金
铜及铜合金
2
4
铝及合金
1
硬质合金
1
总复习
3
3
总学时数
51
60
课程的实践环节安排
序号
实验名称
主要内容
1
实验1：
拉伸、硬度及冲击试验
拉伸实验、硬度实验、冲击实验
2
实验2：
铁碳合金平衡组织观察实验
观察退火状态的工业纯铁、20钢、45钢、T8钢、T12钢试样。
3
实验3：
钢的热处理及其硬度测定
碳的质量分数对钢热处理后的性能的影响；冷却速度对钢热处理后性能的影响；回火温度对钢热处理后性能的影响
四、课程学分：
4分
五、课程教学内容与要求：
（一）金属的性能
教学目的和要求：
1、明确熔点、密度、热膨胀性、导电性、磁性及耐腐蚀性的概念；
2、掌握Rm、Rel、A、Z、HBW、HRC、αk、R-1的含义、使用范围；
教学内容：
A．理论教学
（1）金属的力学性能
强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度
（2）金属工艺性能
金属的铸造性能、金属的锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能
重点、难点：
金属力学性能指标的表示方法和实际应用。
B．实验：
拉伸、硬度及冲击试验。
（二）金属学基础知识
教学目的和要求：
1、掌握铁碳合金中的基本相和组织；
2、熟悉铁碳合金相图；
3、了解纯金属与合金的结晶过程
教学内容：
A．理论教学：
（1）金属的晶体结构
晶体与非晶体、晶体结构的基本知识、金属的实际晶体结构
（2）纯金属的结晶
纯金属的冷却曲线与过冷度、金属的结晶过程、金属结晶后的晶粒大小、金属的同素异构转变
（3）合金的晶体结构与结晶
合金的基本概念、合金的相结构
（4）铁碳合金的基本组织
铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体
（5）铁碳合金相图
Fe-Fe3C相图的主要点、线、区；铁碳合金的分类；铁碳合金相图的应用
实验1：
铁碳合金平衡组织观察实验
重点、难点：
铁碳合金相图
（三）碳素钢
教学目的和要求：
1、掌握碳素钢的概念，碳和常存元素对钢性能的影响
2、掌握碳素钢的分类、牌号、性能及要求。
教学内容：
A．理论教学：
（1）常存杂质元素对非合金钢的性能的影响
锰的影响、硅的影响、磷的影响、硫的影响
（2）碳素钢的分类
按钢中含碳量分类、按钢的质量分类、按用途分类、按冶炼时脱氧程度不同分类
（3）碳素钢的牌号、性能及用途
碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢
重点、难点；
碳素钢的分类、牌号、成分、热处理、性能及主要用途。
（四）钢的热处理
教学目的和要求：
1、了解热处理的概念和热处理对产品质量、寿命及改善工艺性能的关系；
2、熟悉淬火、退火、正火、回火热处理的方法，适用范围和处理后性能变化与冷加工的关系
3、了解表面淬火、化学热处理的目的和处理后性能与冷加工的关系
4、了解热处理可能出现的缺陷和消除方法。
教学内容：
A．理论教学：
（1）钢在加热时的组织转变
钢在加热和冷却时的相变温度、加热时奥氏体的形成、奥氏体晶粒的长大及影响因素
（2）钢在冷却时的组织转变
过冷.奥氏体等温转变曲线、过冷.奥氏体等温转变产物的组织及性能、过冷.奥氏体的连续冷却转变
（3）钢的退火与正火
钢的退火、钢的正火
（4）钢的淬火
钢的淬火工艺、钢的淬透性与淬硬性、淬火缺陷
（5）钢的回火
淬火钢在回火时组织与性能的变化、回火的种类及应用、回火脆性
（6）钢的表面热处理与化学热处理
表面热处理、化学热处理、表面热处理与化学热处理的区别
实验：
钢的热处理及其硬度测定
重点、难点
掌握各种热处理工艺的目的，工艺参数的确定，主要性能及用途
（五）合金钢
教学目的和要求：
1、认识常用合金元素的符号；
2、掌握合金钢的分类、牌号的表示方法；
3、熟悉常用合金钢的牌号、性能及应用范围
教学内容：
A．理论教学：
（1）合金元素在钢中的作用
合金元素在钢中的存在形式及作用、合金元素对钢的热处理和力学性能的影响。
（2）合金钢的分类与编号
合金钢的分类、合金钢牌号表示方法
（3）合金结构钢
低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢
（4）合金工具钢。
合金刃具钢、合金模具钢、合金量具钢
（5）特殊性能钢
不锈钢、耐热钢、耐磨钢
重点难点：
合金钢的分类、牌号、成分、热处理、性能及主要用途。
六、铸铁
教学目的和要求：
1、熟悉铸铁的分类方法、牌号、性能及用途；
2、了解铸铁与钢的性能、成分上的差别（优点、缺点）
3、了解白口铸铁与灰口铸铁在性能上的差别。
教学内容：
A．理论教学：
（1）铸铁概述
铸铁的特点和分类、铸铁的石墨化及影响因素
（2）常用铸铁
灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁
（3）合金铸铁
耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁。
重点难点：
铸铁的分类、常见铸铁的牌号、性能及应用。
七、有色金属及硬质合金
教学目的和要求：
1、了解铜及合金的分类、牌号、特点和应用
2、了解铝及合金的分类、牌号、特点和应用
3、了解硬质合金的分类、牌号特点及应用
4、教学内容：
（1）铜及铜合金
纯铜、铜合金的分类及牌号
（2）铝及铝合金
纯铝、铝合金的分类及牌号
（3）硬质合金
硬质合金的性能特点、常用的硬质合金
重点难点：
铜合金的分类及牌号、硬质合金的分类及牌号
六、教学实施建议
1、教学方法
（1）讨论式教学：
适当减少大课讲授学时，增加讨论课，通过讨论，提出问题，解决问题，获得知识。
课堂讨论是教学工作中的一个重要环节，通过对讲课中的一些重点和难点的讨论，进一步掌握本课程的重点、基本概念和基本理论，培养和锻炼了学生分析问题和解决问题的能力。
课堂讨论小课进行。
我们还安排了现场讨论课，结合实物选材讨论。
学生在总结中反映结合实际，生动活泼、大有益处。
（2）开放式教学：
充分利用计算机多媒体教学和网络教学手段，以及图书馆资源，学生进行开放式的自主学习。
研制了工程材料网络课程。
已经在教学中发挥重要作用。
工程材料网络课程采用文本、视频、音频、动画、图片等多种媒体，提高学生学习兴趣。
具有人机交互功能，设有讨论区，可进行师生之间、学生之间交流活动。
设计有习题集及虚拟实验。
习题均由计算机进行判断答案是否正确。
让学生在解答问题时获得知识。
走出课堂，利用图书馆资源，指导学生阅读文献，进行开放式的自主学习。
使学生了解材料和材料工程学科前沿知识，以有利于培养学生的创新意识。
保证了该课程教学质量的不断提高。
走出学校，组织学生参观航天局宇航中心、核能所，联系工程实际学习，在实际中获取知识。
或结合教师科研项目进行课外活动，
（3）现场式教学：
根据课程内容开设，组织学生到工厂进行现场教学和现场讨论，将书本上图例和实际零件和生产工艺结合起来.把材料的热处理工艺和工厂的实际工艺对照起来讲,同时还可了解新材料、新工艺的研究和发展情况。
注重学生素质教育和能力提高。
在实验教学中利用创新综合性实验,使学生对材料的选用、热处理方法选用和材料性能的测定有一个全面的学习和实践过程，它有助于学生完整地掌握材料科学的基本知识，非常有利于培养学生创新思维和实践能力的培养。
2、评价方法
（1）布置作业12-15次。
（2）期末考试可以采取闭卷方式，也可以采取开卷方式。
（3）期评成绩=期末考试成绩+平时成绩。
期末考试成绩占期评成绩的50%左右，平时成绩占期评成绩的50%左右。
3、教学条件
建立机械工程实验中心，其中包括力学性能实验室、金相观察实验室、热处理实验室、钢的火花鉴别实验室。
配备《金属材料与热处理》的实验仪器设备，为实验教学和改革提供环境和条件。
4、教学资源开发
力求为教学工作的开展构建一个更加完善的辅助平台，如教学参考书、教学挂图、教学光盘、机械专业考试题组卷系统等。
5、教材编写建议
尽可能使用图片、实物照片或表格形式将各个知识点生动地展示出来，力求给学生营造一个更加直观的认知环境，同时，针对相关知识点，设计一些贴近生活的导入和互动性训练，意在拓展学生思维和知识面，引导学生自主学习。
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