5大纲 《金属材料与热处理》大纲.docx
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5大纲《金属材料与热处理》大纲
《金属材料与热处理》教学大纲
开课系：
机械工程系
适应专业：
检测技术及应用、焊接技术及自动化、材料成型与控制
学制：
三年
总学时：
84其中理论学时：
68实践学时：
16
学分：
5.3
一、课程性质和任务
《金属材料与热处理》是材检测技术及应用专业的一门专业基础课。
它的开设为材料类专业奠定理论基础。
它的任务是阐述金属与合金成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系；阐述合金化，控制结晶、塑性变形、热处理等强化手段的基本理论；使学生掌握选用金属材料、金属热处理方法的基本知识，以及金相分析的基本方法。
二、课程教学目标
（一）知识教学目标
1）掌握金属与合金结晶的基本理论；
2）掌握金属与合金的晶体结构和塑性变形与再结晶的基本知识；
3）掌握常用二元合金相图的分析方法；
4）掌握常用工程合金的合金化原理、组织、性能及使用；
5）了解钢铁热处理原理及方法；
6）为正确选用、合理使用金属材料及热处理方法打下基础。
（二）能力培养目标
1）掌握评价工程材料力学性能指标方法；
2）运用Fe-Fe3C平衡相图解决工程问题；
3）能为工程零件及结构正确选材；
4）能为工件制定的热处理工艺参数。
（三）素质教育目标
1）拥护党的基本路线，树立正确的世界观和人生观，具有较好的道德修养和身心素质，具有一定的社会交往和团结协作能力；
2）具有创新意识和创业精神，具有良好的职业道德和敬业精神；
3）对祖国传统文化有一定了解，具有较强的口头与书面表达能力，具有较强的社会适应能力和知识更新能力；
4）毕业前应取得中/高级热处理工职业资格证书。
5）熟悉英语专业术语，借助工具书，能够阅读、翻译专业资料，英语应用能力达到河北省A级水平；
6）掌握一定的计算机基础知识，能熟练使用办公自动化软件，计算机应用能力能达到河北省一级水平；
三、教学内容和要求
课题一纯铁的几种晶体结构转变
教学内容
金属
金属的晶体结构
纯铁的同素异构转变
晶体缺陷
教学要求
了解金属的特性
认识体心立方、面心立方和密排六方晶格
掌握铁在不同温度下的结构
了解空位、位错等缺陷
实验1：
结晶过程的观察
课题二铸件晶粒大小的控制
教学内容
2．1金属结晶的过程
2．2影响晶粒大小的因素
2．3晶粒大小对性能的影响
2．4控制铸件晶粒大小的措施
教学要求
2．1认识形核、长大过程，
2．2了解冷却速度、过冷度和形核率间的关系
2．3
2．4掌握实际生产中控制铸件晶粒大小的措施
实验2：
金相显微镜的使用及金相试样的制备
实验3：
热分析法测定二元合金相图
课题三铁碳合金相图分析及应用
教学内容
3．1Fe-Fe3C相图分析及铁碳合金分类
2典型合金结晶过程及组织
3含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响
3．4铁碳合金相图应用
教学要求
3．1掌握Fe-Fe3C相图的点、线、相区。
铁碳合金分类
3．2掌握铁碳合金的结晶过程
3．3掌握铁碳合金的含碳量对其平衡组织和性能的影响
3．4掌握Fe-Fe3C相图对热加工生产的指导意义
实验4：
铁碳合金平衡组织的观察
实验5：
金属的塑性变形与再结晶
课题四钢的热处理相变及组织特征
教学要求
钢加热时的转变
钢冷却时的转变
教学要求
掌握钢奥氏体形成及其晶粒控制
掌握等温冷却曲线和连续冷却曲线
课题五热处理工艺的制订规范教学内容
教学内容
5．1普通热处理工艺的制订规范
5．2表面热处理和化学热处理工艺的制订规范
教学要求
掌握退火、正火、淬火、回火工艺的应用及制订
掌握感应淬火、渗碳等工艺的应用及制订
实验6：
钢热处理操作
实验7：
碳钢不平衡组织观察
课题六合金钢应用基础
教学内容
合金钢的分类
6．1合金元素的作用
教学要求
6．2掌握合金钢的种类及应用
掌握合金元素对钢热处理及性能的影响
课题七工程结构件的选材
教学内容
普通碳素结构钢
低合金结构钢
压力容器、桥梁、建筑支架等压力容器的选材
7．4工程结构件的选材
教学要求
掌握普通碳素结构钢的牌号、性能及应用
掌握低合金结构钢的牌号、性能及应用
掌握桥梁、建筑支架等压力容器的选材.
课题八常用结构件的选材及热处理工艺实施
教学内容
8．1常用结构钢的牌号、性能及应用
8．2高强度螺栓的选材及热处理工艺实施
8．3汽车半轴的选材及热处理工艺实施
教学要求
8．1常用结构钢的种类、性能及用途
8．2常用结构钢的选材及热处理工艺实施
8．3根据汽车半轴的技术要求，掌握此类零件的选材及热处理工艺方法
课题九弹簧类零件的选材及热处理工艺实施
教学内容
常用弹簧钢
65Mn钢平衡弹簧热处理
汽车、拖拉机用弹簧零件的选材及热处理工艺实施
大截面、高应力弹簧类零件的选材及热处理工艺实施
教学要求
9．1掌握常用弹簧钢的种类和应用
9．2掌握65Mn钢平衡弹簧热处理工艺
9．3根据汽车用弹簧零件的技术要求，掌握此类零件的选材及热处理工艺方法
9．4根据大截面、高应力弹簧类零件技术要求，掌握此类零件选材及热处理工艺方法
课题十滚动轴承的选材及热处理工艺实施
教学内容
10．1滚动轴承钢的种类和应用
10．2GCr15轴承套圈球化退火处理
10．3GCr15轴承的淬火回火处理
教学要求
10．1掌握常用轴承钢的种类和应用
10．2掌握轴承钢的球化退火工艺
10．3掌握轴承钢的最终热处理工艺
课题十一化学热处理零件的选材及热处理工艺实施
教学内容
11．1渗碳用钢
11．220CrMnTi齿轮渗碳淬火工艺
教学要求
11．1掌握常用渗碳钢的种类和应用
11．2掌握齿轮渗碳淬火工艺的制订方法
课题十二：
感应加热表面淬火热处理工艺实施
教学内容：
12.1感应加热原理
12.2感应加热表面淬火设备与感应器
12.3感应加热表面淬火方法
12.4感应加热表面淬火用钢及技术条件
12.5凸轮轴、沿齿沟感应加热表面淬火工艺实施
教学要求：
12.1了解感应加热原理
12.2了解感应加热表面淬火设备与感应器
12.3熟悉感应加热表面淬火方法
12.4了解感应加热表面淬火用钢及技术条件
12.5掌握凸轮轴、沿齿沟感应加热表面淬火工艺实施
实验8：
常用结构钢的组织观察
课题十三：
低合金刃具钢的选材及热处理工艺实施
教学内容：
13.1低合金刃具钢的性能要求
13.2低合金刃具钢的成分要求
13.3低合金刃具钢的组织要求
13.4圆板牙、手工丝锥的热处理工艺及实施
教学要求：
13.1了解低合金刃具钢的性能特点
13.2熟悉低合金刃具钢的成分特点
13.3熟悉低合金刃具钢的组织特点
13.4熟悉圆板牙、手工丝锥的热处理工艺及实施
课题十四：
高速钢的热处理工艺制订及实施
教学内容：
14.1高速钢的性能特点
14.2高速钢的成分特点
14.3高速钢的组织
14.4W18Cr4V高速钢车刀的热处理工艺及实施
教学要求：
14.1了解高速钢的性能特点
14.2熟悉高速钢的成分特点
14.3熟悉高速钢的组织
14.4掌握W18Cr4V高速钢车刀的热处理工艺及实施
实验9：
常用工具钢的组织观察
课题十五：
常用冷模的热处理工艺制订及实施
教学内容：
15.1冷模的性能特点
15.2冷模的成分特点
15.3冷模的组织特点
15.CrWMn落料冷模的热处理工艺及实施
教学要求：
15.1熟悉冷模的性能特点
15.2熟悉冷模的成分特点
15.3熟悉冷模的组织特点
15.4掌握CrWMn落料冷模的热处理工艺及实施
课题十六：
常用热模的热处理工艺制订及实施
教学内容：
16.1热模的性能特点
16.2热模的成分特点
16.3热模的组织特点
16.45CrMnMo锻锤模的热处理工艺及实施
教学要求：
16.1熟悉热模的性能特点
16.2熟悉热模的成分特点
16.3熟悉热模的组织特点
16.4掌握5CrMnMo锻锤模的热处理工艺及实施
课题十七：
碳素工具钢的应用及热处理工艺制订及实施
教学内容：
17.1碳素工具钢的性能特点
17.2碳素工具钢的成分特点
17.3碳素工具钢的组织特点
17.4T8A卡尺尺身的热处理工艺制订及实施
教学要求：
17.1熟悉碳素工具钢的性能特点
17.2熟悉碳素工具钢的成分特点
17.3熟悉碳素工具钢的组织特点
17.4熟悉T8A卡尺尺身的热处理工艺制订及实施
课题十八：
特殊性能钢的应用及热处理工艺制订及实施
教学内容：
18.1特殊性能钢的性能特点
18.2特殊性能钢的成分特点
18.3特殊性能钢的组织特点
18.4不锈钢的热处理工艺制订及实施
教学要求：
18.1熟悉特殊性能钢的性能特点
18.2熟悉特殊性能钢的成熟悉
18.3熟悉特殊性能钢的组织特点
18.4掌握不锈钢的热处理工艺制订及实施
实验10：
特殊性能钢的组织观察
课题十九：
铸铁的分类及应用
教学内容：
19.1铸铁的性能特点
19.2铸铁的成分特点
19.3铸铁的组织特点
19.4铸铁的应用
教学要求：
19.1了解铸铁的性能特点
19.2熟悉铸铁的成分特点
19.3熟悉铸铁的组织特点
19.4熟悉铸铁的应用
课题二十：
灰铸铁的应用及热处理工艺制订及实施
教学内容：
20.1灰铸铁的性能特点
20.2灰铸铁的成分特点
20.3灰铸铁的组织特点
20.4灰铸铁的热处理工艺制订及实施
教学要求：
20.1熟悉灰铸铁的性能特点
20.2熟悉灰铸铁的成分特点
20.3熟悉灰铸铁的组织特点
20.4掌握灰铸铁的热处理工艺制订及实施
课题二十一：
球墨铸铁的应用及热处理工艺制订及实施
教学内容：
21.1球墨铸铁的性能特点
21.2球墨铸铁的成分特点
21.3球墨铸铁的组织特点
21.4球墨铸铁的热处理工艺制订及实施
教学要求：
21.1熟悉球墨铸铁的性能特点
21.2熟悉球墨铸铁的成分特点
21.3熟悉球墨铸铁的组织特点
21.4掌握球墨铸铁的热处理工艺制订及实施
课题二十二：
有色合金的应用及热处理工艺及应用
教学内容：
22.1铝、铜合金分类
22.2铝、铜合金的性能、成分特点
22.3铝、铜合金的组织特点
22.4铝、铜合金的热处理工艺及应用
教学要求：
22.1了解铝、铜合金分类
22.2熟悉铝、铜合金的性能、成分特点
22.3熟悉铝、铜合金的组织特点
22.4熟悉铝、铜合金的热处理工艺及应用。
实验11：
铸铁及有色合金的显微组织观察
学时分配建议
序号
课题
内容
课时
1
纯铁几种晶体结构转变
金属、金属的晶体结构、纯铁的同素异构转变、晶体缺陷
2
2
铸件晶粒大小的控制
金属结晶的过程、影响晶粒大小的因素
晶粒大小对性能的影响、控制铸件晶粒大小的措施
2
3
铁碳合金相图分析应用
Fe-Fe3C相图分析及铁碳合金分类、典型合金结晶过程及组织、含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响、铁碳合金相图应用
8
4
钢的热处理相变及组织特征
钢加热时的转变、钢冷却时的转变
4
5
热处理工艺的制订规范
普通热处理工艺的制订规范、表面热处理和化学热处理工艺的制订规范
2
6
合金钢应用基础
合金钢的分类、合金元素的作用
4
7
工程结构件的选材
普通碳素结构钢、低合金结构钢、压力容器、桥梁、建筑支架等压力容器的选材
2
8
常用结构件的选材及热处理工艺实施
常用结构钢的牌号、性能及应用、高强度螺栓的选材及热处理工艺实施、汽车半轴的选材及热处理工艺实施
4
9
弹簧类零件的选材及热处理工艺实施
常用弹簧钢、65Mn钢平衡弹簧热处理；汽车、拖拉机用弹簧零件的选材及热处理工艺实施
4
10
滚动轴承的选材及热处理工艺实施
滚动轴承钢的种类和应用、GCr15轴承套圈球化退火处理、GCr15轴承的淬火回火处理
4
11
化学热处理零件的选材及热处理工艺实施
渗碳用钢、20CrMnTi齿轮渗碳淬火工艺
4
12
感应加热表面淬火热处理工艺实施
感应加热原理、感应加热表面淬火设备与感应器、方法、技术条件、凸轮轴、沿齿沟感应加热表面淬火工艺实施
4
13
低合金刃具钢选材及热处理工艺实施
低合金刃具钢的性能要求、低合金刃具钢的成分要求、低合金刃具钢的组织要求、圆板牙、手工丝锥的热处理工艺及实施
4
14
高速钢的热处理工艺制订及实施
高速钢的性能特点、高速钢的成分特点、高速钢的组织、W18Cr4V高速钢车刀的热处理工艺及实施
4
15
常用冷模的热处理工艺制订及实施
冷模的性能特点、冷模的成分特点、冷模的组织特点、CrWMn落料冷模的热处理工艺及实施
4
16
常用热模的热处理工艺制订及实施
热模的性能特点、热模的成分特点、热模的组织特点、5CrMnMo锻锤模的热处理工艺及实施
4
17
碳素工具钢的应用及热处理工艺制订及实施
碳素工具钢的性能特点、碳素工具钢的成分特点、碳素工具钢的组织特点、T8A卡尺尺身的热处理工艺制订及实施
4
18
特殊性能钢的应用及热处理工艺制订及实施
特殊性能钢的性能特点、特殊性能钢的成分特点、特殊性能钢的组织特点、不锈钢的热处理工艺制订及实施
4
19
铸铁的分类及应用
铸铁的性能特点、铸铁的成分特点、铸铁的组织特点、铸铁的应用
4
20
灰铸铁的应用及热处理工艺制订及实施
灰铸铁的性能特点、灰铸铁的成分特点、灰铸铁的组织特点、灰铸铁的热处理工艺制订及实施
4
21
球墨铸铁的应用及热处理工艺制订及实施
球墨铸铁的性能特点、球墨铸铁的成分特点、球墨铸铁的组织特点、球墨铸铁的热处理工艺制订及实施
4
22
有色合金的应用及热处理工艺及应用
铝、铜合金分类、性能、成分特点、组织特点及热处理工艺及应用
4
合计
84
五、实施建议
（一）教学建议
1.理论教学：
课堂形式采用多媒体教室；教学方法采用启发式、案例教学、讨论结合。
2.实验教学：
主要在金相实训室、热处理实训室分组现场教学；教学方法采用教师集中讲授、学生分组实验、小组讨论、教师指导。
3.实训教学：
（二）教案编写建议
教案是教师进行课堂教学的重要依据。
教案的规范化建设是课程建设的重要组成部分，教师编写教案，不是对教材的抄录，也不是对教学参考资料的捏合，而是教师在深入理解教材，结合有关教学资料的基础上，对课堂教学进行精心设计的书面记录。
教案编写是否认真，直接关系到教学质量，因此，为进一步落实我校教师课堂教学规范，加强教学管理，对教师编写教案提出如下建议：
1.理论课教案一般包括如下内容：
（1）章节名称
（2）教学目的
（3）课时安排
（4）教学重点、难点
（5）教学过程（包括教学内容、教师活动、学生活动、教学方法等）
（6）复习巩固与作业要求
（7）教学环境及教具准备
（8）教学参考资料
（9）教学后记
2.编写教案应注意的问题
（1）教案是教师教学的具体方案，是教师授课的重要依据，是保证教学质量的必要措施。
教师应以一次课堂教学（一般为2学时）为教案的基本设计单元，（提前写出本学期教案的1/3），在授课前要反复检查，认真修改，并根据教学内容做好课前的各项准备，从而保证预期的教学效果。
（2）编写教案要突出高职教育的特点，既要备教材，又要备学生；既要备理论，又要备实际；既要备内容，又要备方法。
教师要根据课程的内容和特点，结合自己的学术水平和教学经验，编写出既符合教案规范，又有个人教学风格的个性化教案。
（3）教学过程书写要详细。
教学过程是书写教案的主要内容，包括：
怎样讲新课，如何导入和组织学生进入教学内容，怎样突出重点，解决难点、疑点，怎样联系实际，列举什么事例，怎么设问和提问，出现问题如何处理，怎样板书，写什么内容及应写的顺序和位置等。
（4）要依纲扣本，有所创新。
教师编写教案是对教材再创造的过程，是在吃透教材的基础上，融入新的内容，因此，写教案必须以教学大纲和教材为依据，不能想讲什么就写什么。
并且在教案设计中要精于点拔，精于启发，精于引导，为学生开拓掌握教学内容的捷径。
（5）要突出纲目，启智导学。
教师编写教案不能把要讲的东西都写下来，把教案变成讲稿，而是要把传授的基本理论、基本知识和基本技能，需要解决的主要问题和采取的步骤等等列出纲目，理出思路，同时要在教案中着力写出启迪学生智慧，开发学生思维能力，使之掌握学习的方法和技巧，达到无师自通和举一反三的内容。
（6）教案的编写必须与课程教学实施方案相对应，在章节表述、学时安排、授课内容等方面要与课程教学实施方案一致。
（7）教案编写的具体格式不作同一的规定，但教师上课必须要有包含上述主要内容的完整的纸质教案，不能以讲稿（讲义）或课件幻灯片的打印稿代替教案。
（三）课程资源的开发与利用建议
1.校内实训基地
实训基地具备金相分析及热处理操作的仪器与设备。
能承担《金属学与热处理》这门课程的实践教学任务，又能承担热处理工的国家职业技能培训和鉴定工作。
2.音像资料：
教学课件和教学光盘视频资料资料，辅助教学。
3.网络资源：
相关的金属材料与热处理方面的信息网站。
4.图书资源：
学院图书馆具有大量金属学与热处理方面的图书资料。
（四）考核方式及成绩评定建议
六、先修、后续课程及关系
先修课程：
机械制图、机械技术基础、机械制造基础
后续课程：
质量监控与失效分析、金相分析基础、金属学与热处理课程设计、顶岗实习、毕业设计、检测综合实习。
七、教材和主要参考资料
（一）推荐教材
1、崔忠圻.金属学与热处理.北京.机械工业出版社.1999
2、丁建生.金属材料与热处理.北京.机械工业出版社.1992
（二）主要参考资料
1、刘云旭.金属热处理原理.机械工业出版社出版，1981
2、赵品.材料科学基础.哈尔滨工业大学出版社出版，1999年8月
3、热处理手册第三卷.北京.机械工业出版社.2004
八、其它说明
1．本大纲是按照三年制热加工专业教学计划要求制定。
总学时84学时，拟理论教学时数68学时，实践性环节学时数为16学时。
2．课程教学要循序渐进，应将课程较好地梳理在一起，作到重点明确，深度、广度适宜。
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