《金属材料及热处理》（Ⅰ）教学大纲 (一)

《金属材料及热处理》（I）教学大纲

课程编号：06010032

课程名称：金属材料及热处理（I）

学时与学分：学时80,学分5

先修课程要求：

大学物理，物理化学，材料科学基础（物理冶金基础/金属学原理）

适应专业：材料科学与工程

参考教材：

（1）李松瑞主编，《金属热处理》，冶金工业出版社；

（2）崔振铎刘华山主编，《金属材料及热处理》，中南大学出版社

参考书：肖纪美，合金与相变，冶金，业出版社

徐祖耀，相变原理，科学出版社

一、课程的性质和任务

《金属材料及热处理》是材料科学与工程专业，特别是金属材料专业的重要专业

基础课程。本课程系统介绍金属材料合金化的基础理论，重点阐明有色金属合金

及钢热处理的基本原理，解析金属材料的成分、组织、热处理和性能之间的关系

以及利用这些关系改变金属材料性能的途径，简要介绍当代热处理工艺的新成就

及发展趋势。

二、课程基本要求

本课程基本要求：通过本课程教学使学生达到如下要求，能够掌握常用金属材料

包括钢铁材料和常用有色金属材料的种类、性能特点及主要工程应用；掌握固态

相变的基本类型及一般规律，熟悉钢在加热和冷却时的相变，了解马氏体相变的

基本理论及钢中的马氏体相变；掌握有色金属金属材料过饱和固溶体分解过程中

的脱溶序列、析出产物的形成及组织结构，析出过程中合金性能的变化；了解材

料的“成分一热处理工艺一性能”之间的关系；掌握金属材料热处理基本工艺和

常用金属材料热处理的工艺特点及热处理后的性能；熟悉金属材料形变热处理、

表面热处理和化学热处理原理与工艺；并能在掌握热处理工艺的技术条件及热处

理工艺流程设计的基本要求下，熟悉金属材料热处理工艺优化设计的原则，能对

常用金属材料基本热处理后的性能进行预测。在此基础上，为学生综合开发和设

计新材料和新工艺，培养创新能力打下坚实基础。

三、课程基本内容以及重点难点

本课程是材料学专业方向的重要专业课程。课程基本内容是按照热处理工程中金

属材料内晶体结构是否变化来讲述有色金属及钢铁材料的热处理基本原理，了解

相关工艺制度制订的基本思路，掌握不同服役条仁下材料及与其适用的热处理工

艺的选择。

本课程重点体现在以下3个方面：

1）固态相变基本原理.扩散型转变与无扩散型转变（马氏体相变）的特征及其

热力学和动力学分析

2）合金在热处理过程中组织结构演变的规律，重点讲述TTT图和CCT图测定原

理、分析和应用。

3）金属材料“成分一热处理工艺一组织一性能”之间的关系分析。主要讲述基

本热处理工艺参数对典型金属材料的组织和性能的影响。

四、教学内容

第一章绪论

（课堂教学2学时）

1.1弓I言

1.2热处理的概念与基本工艺参数

1.3热处理在金属材料生产中的作用与地位

1.4热处理的基本类型

1.5本课程的主要内容与任务

第二章固态相变基础理论

（课堂教学2学时，讲座2学时，共4学时）

2.1概述

2.2新相形核

2.3界面结构与对新相形状

2.4相变动力学

第三章均匀化退火

（课堂教学2学时）

3.1概述

3.2铸态合金的组织特点

3.3铸态合金的性能特点

3.4均匀化退火时合金组织的变化

3.5均匀化退火时合金性能的变化

3.6均匀化退火的应用与工艺规程

第四章基于回复与再结晶过程的退火

（课堂教学6学时）

4.1概述

4.2冷变形金属在加热退火过程中组织性能变化

4.3回复退火

4.4再结晶退火

4.5回复与再结晶工艺与规程

第五章钢的退火与正火

（课堂教学6学时，课堂实验3学时）。

5.1钢的热处理原理

5.2典型合金钢退火组织及分析

5.3钢的退火基本类型

8.1热变形时金属的组织变化

8.2时效型合金的形变热处理

8.3马氏体型合金的形变热处理

第九章化学热处理

（课堂教学3学时，课堂实验2学时及生产现场学习）

9.1化学热处理的基本过程

9.2钢的化学热处理渗碳

9.3钢的化学热处理渗氮

9.4钢的化学热处理碳氮共渗

实验3：低碳钢的渗碳实验2学时。

第十章常用金属材料的种类、性能特点及应用

（课堂教学5学时，讲座4学时）

10.1金属材料合金化原理

10.2钢铁材料

10.3化合物半导体材料

10.8铝及铝合金

10.5钛及钛合金概述

10.6镁及镁合金

10.7铜及铜合金

四、实验要求（8学时）

1.6000系铝合金的淬火时效处理与硬度测试3学时

2.45#钢铁的淬火、回火处理及金相观察、硬度测试3学时

3.20钢的渗碳对组织与硬度影响2学时

五、课程学时分配

章节内容课堂教实验备注

学学时学时

1绪论2

2固态相变基本原理2

3均匀化退火2

4基于回复与再结晶过程的退火6

5钢的退火与正火63

6无多型性转变合金的淬火与时效123课外创新试验、讲

座10学时

7钢的淬火和回火10课外创新试验、讲

座8学时

8形变热处理2

9化学热处理32

10常用金属材料的种类、性能特点及5课外4学时

应用

六、考核方式