沈工大固态相变及应用教学大纲

《固态相变及应用》课程教学大纲英文名称：SolidStatePhaseTransformationandApplication课程类型：专业课学时/学分：48学时/3学分适用专业：金属材料工程一、课程性质、目的和任务《固态相变及应用》是金属材料工程专业的专业课之一。其教学目的和的任务是，使学生通过本课程的学习，掌握材料固态相变的基本原理和工艺，熟悉固态材料（主要是固态金属材料）在加热、冷却过程中相变的基本原理和规律，各种相变组织和性能之间的关系，热处理工艺对固态材料组织与性能的影响规律，熟悉主要的热处理工艺，了解我国热处理的发展方向、任务和当代热处理工艺的新成就，为分析和制定热处理工艺和探索发展新的工艺打下基础。二、教学基本要求掌握固态相变的基本理论，主要掌握金属材料组织转变的基本规律；理解材料成分-组织-性能之间的关系，从而对材料及其热处理具有一定的分析和研究能力；掌握退火、正火、淬火、回火等基本热处理工艺；熟悉钢铁热处理后的各种主要的组织形态及性能；了解当代热处理新技术的发展趋势。三、课程内容1固态相变概论1.1固态相变的主要类型1.2固态相变的主要特点1.3固态相变时的形核1.4固态相变时的晶核长大2奥氏体相变及应用2.1奥氏体及其形成条件2.2奥氏体的形成机理2.3奥氏体等温形成动力学2.4连续加热时奥氏体的形成2.5奥氏体晶粒的长大及控制2.6奥氏体化时产生的缺陷2.7奥氏体相变的应用举例3珠光体相变及其应用3.1珠光体的组织形态3.2珠光体形成机制3.3先共析转变和伪共析转变3.4珠光体转变动力学3.5珠光体的力学性能3.6钢中碳化物的相间沉淀3.7珠光体相变的应用（退火和正火）4马氏体相变4.1马氏体相变的主要特征4.2马氏体的晶体结构4.3马氏体的组织形态和亚结构4.4马氏体相变热力学4.5马氏体相变动力学4.6马氏体相变机制4.7马氏体的力学性能4.8热弹性马氏体与形状记忆效应5贝氏体相变5.1贝氏体相变的特点5.2贝氏体的组织结构5.3贝氏体转变机制5.4贝氏体相变动力学5.5贝氏体的力学性能6过冷奥氏体转变动力学图6.1过冷奥氏体等温转变动力学图6.2过冷奥氏体连续转变动力学图7马氏体和贝氏体相变的应用（钢的淬火）7.1淬火加热工艺参数及加热介质的选定7.2淬火介质7.3钢的淬透性7.4淬火工艺7.5钢表面淬火7.6淬火缺陷及防止8回火转变及应用8.1回火转变时的组织变化8.2碳钢回火转变后的力学性能8.3合金元素对回火转变的影响8.4回火脆性8.5回火工艺9脱溶时效及应用9.1概述9.2脱溶沉淀热力学及脱溶沉淀过程9.3脱溶沉淀后的显微组织9.4脱溶沉淀过程动力学9.5脱溶沉淀时性能的变化9.6调幅分解9.7固溶处理及时效工艺关于重点和难点的说明：1．固态相变概论：介绍固态相变的分类、固态相变的特点、固态相变时的形核和固态相变时晶核的长大，使学生对固态相变有一个大概的了解。重点在于讲清固态相变特点。2．奥氏体相变及其应用：奥氏体相变是在加热过程中发生的固态相变。其它在冷却过程中发生的固态相变（如珠光体相变、马氏体相变、贝氏体相变等），事先都必须经历加热转变即奥氏体相变，因此是固态相变理论和应用中应该弄清的首要问题。该章介绍奥氏体及其形成条件、奥氏体的形成机理、奥氏体形成动力学、奥氏体晶粒长大及其控制、组织遗传和奥氏体相变的应用。重点以共析钢为例讲清奥氏体相变机理。对非共析钢的奥氏体化、不完全奥氏体化、非平衡组织奥氏体化也应适当介绍。应使学生重点掌握奥氏体相变机理，理解奥氏体晶粒度和组织遗传等相关概念。奥氏体相变的应用一节可适当介绍高锰钢的是和奥氏体不锈钢的固溶处理。3．

珠光体相变及其应用：介绍珠光体的组织形态、珠光体形成机制、珠光体转变动力学、伪共析转变、珠光体的力学性能、相间沉淀、退火、正火、退火正火后钢的组织和性能。其中应以珠光体形成机制重点。特别要使学生掌握共析钢片状珠光体的形成机制，并能结合铁碳相图说明碳在珠光体相变过程中的扩散行为。讲清普通退火、球化退火、正火的工艺特点以及他们与珠光体相变、伪共析转变之间的联系。4．

马氏体相变：介绍马氏体相变的主要特征、马氏体相变晶体学、马氏体的组织形态、马氏体相变热力学、马氏体相变动力学、马氏体相变机制、马氏体的性能、奥氏体的稳定化、热弹性马氏体与形状记忆效应。重点讲清马氏体组织形态、亚结构与性能的关系，马氏体高硬度高强度的本质，Ms点的物理本质及其影响因素等。对于马氏体相变的特点及转变机制的讲授深度应适当控制，不能过多过深。5．贝氏体相变：介绍贝氏体相变的特点、贝氏体的组织结构、贝氏体相变动力学、贝氏体相变热力学、贝氏体相变转变机制、贝氏体的力学性能。因贝氏体转变理论尚不成熟，故本章宜以讲清贝氏体相变特点、贝氏体组织和性能为主。对一些有争议的问题可简要叙述。6．过冷奥氏体转变动力学图：介绍过冷奥氏体等温转变动力学图、过冷奥氏体连续转变动力学图。要使学生能正确理解TTT图和CCT图，重点掌握奥氏体转变动力学图的应用，能用TTT图和CCT图分析钢冷却到室温后得到的组织和硬度。7．马氏体和贝氏体相变的应用：介绍淬火介质、钢的淬透性、淬火工艺、表面淬火、淬火缺陷。其中钢的淬透性、淬火工艺为重点内容。应使学生能利用有关曲线等技术资料，正确判断钢的淬透性问题，正确选择淬火介质。8．回火转变及应用：介绍回火转变时的组织变化、回火转变时的性能变化、二次硬化、回火脆性、回火工艺、回火缺陷。重点应以讲清回火转变基本过程及相应的性能变化为主。注意在相应节次中，讲清二次硬化和回火脆性问题。9.脱溶沉淀及应用：介绍脱溶沉淀过程的热力学、脱溶沉淀过程、脱溶沉淀后的显微组织、脱溶沉淀过程动力学、脱溶沉淀时性能的变化、常用有色金属的固溶处理和时效。宜结合常用金属讲清时效、析出现象。对调幅分解也应给予适当介绍。四、教学环节学时分配序号教学内容学时学时分配课外上机学时课外实验学时备注讲授实验上机1

固态相变概论222

奥氏体相变及应用443珠光体相变及应用774马氏体相变775贝氏体相变446过冷奥氏体转变动力学图227马氏体和贝氏体相变的应用888回火转变及回火669脱溶沉淀及应用6610总结重点问题回顾22合计4848五、选用教材1．教材：固态相变及应用.康煜平.机械工业出版社,20072．参考教材：[1]金属热处理原理.戚正风.北京：机械工业出版社，1987[2]金属热处理工艺学.夏立芳.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1996[3]钢的热处理.胡光立，谢希文.西安：西北工业大学出版社，1996六、说明1．修订大纲的指导思想：《固态相变及应用》是金属材料工程专业的重要专业课。修订大纲的指导思想，在于打破过去的金属热处理原理与工艺的将金属热处理原理、金属热处理工艺学分为上下两篇的教学方式，而是将金属热处理原理和金属热处理工艺有机地结合在一起讲述。首先介绍固态相变概论，接着讲述固态下的加热转变即奥氏体相变，然后分别讨论固态相变各论及其应用。2．本课程与其它课程的联系：（1）《物理化学》和《材料科学基础》是该课程的基础课，应在开设该课程之前开设。（2）本课程为《工程材料学》的先修课程。应当注意和后续课程的合理分工。具体材料的热处理工艺、组织和性能等问题则放在《工程材料学》中讲授。对合金元素的作用，应从对固态相变影响的角度讲授其基本规律。（3）讲授本课前，应安排认识实习2周，使学生具有热处理生产的感性认识和热处理工艺、材料及性能方面基本知识。（4）因为化学