金属材料与热处理自学任务书.doc

金属材料及热处理自学任务书适用专业：各机械专、本科课程名称：金属材料及热处理教材版本：金属材料及热处理第3版，赵忠 等主编，机械工业出版社出版一、课程性质：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。二、课程任务：（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。了解毛坯的成形方法和基本工艺过程，初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。（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3、步具有选择零件毛坯成形方法的能力。（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、课程教学内容与要求 第一章 金属材料的性能 1 教学内容与要求 通过本章的学习， 了解工程材料的主要力学性能。 掌握材料的 各种机械性能指标（强度、 塑性、冲击韧性、硬度 HB ， HRC ， HV 、疲劳强度和断裂韧性）的物理意义和单位，了解材料的工艺性能和物理化学性能以及零件失效分析的一般方法。 2 教学 重难点： 金属材料的机械性能：单向静拉伸图及屈服、颈缩现象；掌握强度（抗拉强度、屈服 强度、条件屈服强度、疲劳强度）、塑性（延伸率、断面收缩率）、冲击韧性、硬度的符号及表示方法、单位、物理意义、工程技术意义。 第二章 金属与合金的晶体结构 1 教学内容与要求 通过本章的学习，掌握有关晶体结构的基本概念（金属键、晶面、晶向、晶体、晶格、晶粒、单晶体）和三种常见的金属晶格以及合金相（固溶体、化合物及混合物）结构与性能。 晶体缺陷及其对性能的影响 。 2 教学 重难点： （ 1 ）金属的晶体结构（晶体学基础）：晶体结构的描述、晶胞的概念和三种典型金属晶胞（ BCC 、 FCC 、 HCP ）。 （ 2 ）合金的晶体结构 （合金相结构）：相和组织的概念、固溶体的概念、分类、特点；固溶强化；化合物、机械混合物等概念。第三章 金属的塑性变形与再结晶 1 教学内容与要求 熟悉金属塑性变形的实质及对金属组织和性能的影响。 2 教学 重难点 （ 1 ） 冷塑性变形对金属组织、性能的影响：纤维组织的概念；加工硬化的概念、实际意义； （ 2 ）回复与再结晶：回复、再结晶、晶粒长大的概念、结果；再结晶退火及再 结晶温度；冷、热加工的区别。 第四章 金属和合金的结晶了解纯金属和合金结晶过程第五章 铁碳合金相图1 教学内容与要求 了解合金相与组织的概念，熟悉二元合金状态图和铁碳合金状态图及其应用。 2 教学 重难点： （ 1 ）纯金属的结晶与组织：过冷度与冷却曲线；结晶过程；变质处理；过冷度对结晶过程的影响；晶粒度概念及细化晶粒的途径 （ 2 ）二元合金相图：相图的建立方法；二元匀晶、共晶相图的概念、相图分析、相组成物、杠杆原理，相图与机械性能的关系；相图与工艺性能的关系。 （ 3 ） Fe-Fe3 C 相图： Fe 的同素异构现象； Fe-Fe3 C 相图的组元； Fe-Fe3 C 相图中的基本相； Fe-Fe3 C 相图的重要点线。 （ 4 ）典型 Fe C 合金的平衡结晶过程： 工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的平衡结晶过程。 第六章 钢的热处理1 教学内容与要求 通过本章的学习，熟悉钢在热处理过程中的组织转变及转变产物的形态和性能。掌握退火、正火、淬火、回火及表面热处理的工艺特点和应用。了解常见热处理缺陷、产生原因及预防措施。 2 教学 重难点 （ 1 ）钢在加热过程中的组织转变：钢的临界点； A 化的转变温度；共析钢 A 化的过程；影响 A 化的因素； （ 2 ）过冷 A 等温转变曲线（ TTT 图）；共析钢过冷 A 等温转变以及产物组织特征、性能特点；马氏体转变的实质和马氏体转变的特征；影响 “C” 曲线的因素；过冷 A 的连续冷却转变（ CCT 图）； “C” 曲线的应用。 （ 3 ）钢的退火和正火：完全退火、不完全退火（球化退火）、扩散退火（均匀化退火）、再结晶退火、去应力退火（低温退火）的温度、组织和目的；正火的温度、组织和目的；正火与完全退火的比较。 （ 4 ）钢的淬火和回火：淬透性和淬硬性的概念影响淬透性的因素及淬透性的应用；回火的温度与组织、性能的关系；调质与正火的区别。 第七章 合金结构钢 第八章 工具钢 第九章 特殊性能钢 第十章 硬质合金1 教学内容与要求 通过本章的学习，掌握碳素钢、合金钢和铸铁的种类、牌号、性能及应用。 2 教学 重难点 ： （ 1 ）钢中主要元素；钢中杂质及热脆、冷脆、兰脆（氮的失效）、氢脆（白点）；金属元素在钢中的存在方式（扩大 相区元素、扩大 相区元素、强碳化物形成元素）；金属元素对热处理的影响；金属元素对铁碳相图的影响； （ 2 ）合金结构钢、合金工具钢：低合金高强钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚珠轴承钢、低合金刃具钢和高速钢的成分特点与合金化原则、性能特点、使用态组织、典型钢号及其应用、热处理特点。 （ 3 ）特殊性能钢：金属腐蚀的方法（化学腐蚀、电化学腐蚀）；金属腐蚀破坏的方式；金属抗腐蚀的原理及合金化；不锈钢的分类和用途；耐热钢及合金简介。 第十一章 铸铁 1 教学内容与要求 通过本章的学习，了解铸铁的石墨化原理，石墨的形态，大小对铸铁性能的影响，铸铁的性能特点及应用范围以及各类铸铁的成份，组织和性能特点及牌号识别；了解铸铁的常用热处理的方法和目的。 2 教学 重难点 ： （ 1 ）铁石墨相图及石墨化：石墨化的过程；影响 G 化的因素；铸铁的组织与分类；铸铁的性能特点。 （ 2 ）常用铸铁材料：灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁的石墨形态、成分特点、典型牌号、热处理特点、性能特点、主要应用。 第 十二章 有色金属及其合金 1 教学内容与要求 通过本章的学习，掌握有色金属的性能特点、牌号和强化方法，了解有色金属的加工工艺及应用范围。 2 教学 重难点 ： （ 1 ）铝及铝合金：铝合金的分类及牌号；铝合金的热处理强化；形变铝合金的应用； Al-Si 铸造铝合金的变质处理及其应用。 （ 2 ）铜及铜合金：黄铜（单相黄铜、双相黄铜）的特点及应用；青铜（锡青铜、铝青铜、铍青铜等）特点及应用； 第十三章 非金属材料 1 教学内容与要求 通过本章的学习，了解常用工程塑料的种类、结构特点、性能和应用。了解橡胶、陶瓷、复合材料等的特点及应用。 2 教学 重难点 ： （ 1 ）高分子材料的性能特点；高分子材料的老化；塑料的基本组成及分类；常用高分子材料简介。 （ 2 ） 陶瓷材料的性能；常用陶瓷材料简介。 第 十四章 机械设计与选材常用毛坯的制造与选择1 教学内容与要求 通过本章的学习， 了解机械零件的主要失效形式。熟悉选用工程材料的基本原则，根据零件的使用要求，材料工艺性及经济性，能合理地选用材料及相应的处理方法。熟悉各类毛坯的特点和选择毛坯的原则，具有选择毛坯材料和制造方法的能力。 2 教学 重难点 ： （ 1 ）失效的概念；机械零件的失效的主要方式和原因。 （ 2 ）选材使用性能原则（首要原则）；选材的工艺性能原则；金属材料的加工工艺路线；选材的经济性原则（根本原则）。 （ 3 ）典型零件的选材分析：齿轮的选材分析；主轴类零件的选材分析。 （4）毛坯 制造方法的 选择四、学时分配 见后面附表五、教学环节与教学要求： 在教学过程中要充实与加强以下教学环节： 1 积极创造条件开设实验。 2 安排课堂讨论、作业练习或工艺设计等。 3 充分运用影视教学手段、教具模型和计算机辅助教学等。 六、考核及成绩评定方式：1、布置作业5-8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。七、教材与主要参考书： 余宗森 田中卓 金属物理，冶金工业出版社， 1981 年 张万昌，工程材料及机械制造基础（ ） 执笔人：王宏 2011-11-7学时分配表序号教学内容（按章填写）学时 作业1 第一章 金属材料的性能 2 P14 1、2、5、82 第二章 金属的塑性变形与再结晶 4 P27 1、2、83 第三章 金属和合金的结晶 4 P43 1、12、174 第四章 金属与合金的晶体结构3P