《合金熔煉與制備》課程教學(xué)大綱（本科）

1、合金熔煉與制備(Smelting and Preparation of Alloys)課程代碼：07410054學(xué)分：3學(xué)時(shí)：48 （其中：課堂教學(xué)學(xué)時(shí)：48 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：上機(jī)學(xué)時(shí)：課程實(shí)踐學(xué)時(shí)：）先修課程：物理化學(xué)、材料成型原理、金屬材料與熱處理、材料科學(xué)基礎(chǔ)等適用專業(yè)與版本：材料成型及控制T.程專業(yè)2016版培養(yǎng)計(jì)劃教材：鑄造合金及其熔煉，陸文華，機(jī)械工業(yè)出版社，2012年1月第1版；有色金屬及其熱處理，張寶昌，西北工業(yè)大學(xué)出版社，2012年7月第1版一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（一）課程性質(zhì)本課程是材料成型及控制工程專業(yè)一門學(xué)科專業(yè)鑄造方向選修課。在材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料成型 原理等課程的基礎(chǔ)上，介

2、紹了合金材料的分類、組織構(gòu)成，影響合金材料組織與性能的因素、合金 材料的制備方法與控制、以及合金材料的工程應(yīng)用等方面的知識(shí)。主要任務(wù)是使學(xué)生了解和掌握合 金材料的化學(xué)成分選擇、合金材料組織的控制、合金材料的熔煉制備、合金材料的工程應(yīng)用，在實(shí) 踐過程中遇到相關(guān)復(fù)雜工程問題時(shí)，能夠采取合適的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析甚至改善。（二）課程目標(biāo)（根據(jù)課程特點(diǎn)和對(duì)畢業(yè)要求的貢獻(xiàn)，確定課程FI標(biāo)。應(yīng)包括知識(shí)目標(biāo)和能力 目標(biāo)）課程目標(biāo)1：掌握常用合金的基礎(chǔ)特性及工程應(yīng)用；課程目標(biāo)2：掌握合金組織的形成特點(diǎn)以及控制組織形成的工藝方法，了解組織和性能之間的 關(guān)系；課程目標(biāo)3：理解影響合金性能的工藝因素以及提高合金性能的方

3、法；課程目標(biāo)4：學(xué)會(huì)合金的制備處理工藝，以及控制重要工藝參數(shù)；了解熔煉工藝特點(diǎn)，通過合 理的制備熔煉工藝，控制合金的成分，確保材料的組織和性能。（三）課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（認(rèn)證專業(yè)專業(yè)必修課程填寫）本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1-4、2-2、3-2和4-2。.畢業(yè)要求1-4：掌握材料成型原理、材料成型工藝、材料成型設(shè)備等專業(yè)知識(shí)，為解決鑄造/ 焊接/鍛壓及雜工程問題奠定基礎(chǔ)。.畢業(yè)要求22：能運(yùn)用材料成型及控制工程科學(xué)的基本原理，判斷復(fù)雜工程問題解決方案的關(guān) 鍵制約參數(shù)。.畢業(yè)要求32：通過課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，能夠應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和基本 原理，進(jìn)行

4、滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）、工藝流程設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)。.畢業(yè)要求43：能夠根據(jù)制定的實(shí)驗(yàn)方案構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、選用實(shí)驗(yàn)裝置及設(shè)備，確定實(shí)驗(yàn)流程 和工藝參數(shù)，實(shí)施實(shí)驗(yàn)。求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)指標(biāo)點(diǎn)1-4指標(biāo)點(diǎn)2-2指標(biāo)點(diǎn)3-2指標(biāo)點(diǎn)4-3課程目標(biāo)1/課程目標(biāo)2/課程目標(biāo)3/課程目標(biāo)4/二、課程內(nèi)容與教學(xué)要求第一章鑄鐵材料及結(jié)晶過程及形成規(guī)律（一）課程內(nèi)容（1）知識(shí)方面：鑄鐵材料的開展；鑄鐵材料以及對(duì)制造業(yè)的影響；鑄鐵材料的分類及在工程中 的應(yīng)用特點(diǎn)。鐵-碳相圖的雙重性及一次結(jié)晶過程及組織的形成。石墨組織的類型及形成條件。本課 程的主要內(nèi)容以及學(xué)習(xí)方法；（2）能力與素質(zhì)方面：鑄鐵一次結(jié)晶的特征，鐵碳硅三

5、元合金一次結(jié)晶的特點(diǎn)及硅元素對(duì)組織 形成的影響，常用合金元素對(duì)鑄鐵一次結(jié)晶組織形成的影響，鑄鐵碳當(dāng)量和共晶度與一次結(jié)晶組織 的關(guān)系，石墨組織的形成特點(diǎn)。（-）基本要求（1）知以方面：使學(xué)生了解鑄鐵材料的基本類別、性能特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。本課程的主要知識(shí)內(nèi) 容。掌握鐵碳二元合金雙重組織形成及雙重組織形成的條件；掌握硅對(duì)鑄鐵組織形成的作用；鑄鐵 共晶轉(zhuǎn)變過程及轉(zhuǎn)變特點(diǎn)；掌握常用合金元素對(duì)鑄鐵組織形成的影響；（2）能力與素質(zhì)方面：了解本課程的重要知識(shí)點(diǎn)，掌握學(xué)習(xí)本課程的基本方法。理解鑄鐵雙重 組織的形成及雙重組織形成的條件；理解灰鑄鐵和球鐵共晶轉(zhuǎn)變過程的內(nèi)涵及特征；了解影響鑄鐵 一次結(jié)晶組織形成的因素及

6、具備石墨形成的控制能力；具備合理采用合金元素安排鑄鐵組織構(gòu)成的 能力。（三）重難點(diǎn)（1）重點(diǎn)：鑄鐵材料的特點(diǎn)以及鑄鐵材料的分類；鑄鐵共晶轉(zhuǎn)變過程及特點(diǎn)；影響組織形成的 影響因素；（2）難點(diǎn)：鑄鐵材料的性能特點(diǎn)以及本課程的學(xué)習(xí)方法。鑄鐵雙重組織形成的控制，石墨組織 的控制方法。第二章灰鑄鐵（一）課程內(nèi)容（1）知識(shí)方面：灰鑄鐵組織和力學(xué)性能的特點(diǎn)；影響鑄鐵鑄態(tài)組織的因素；灰鑄鐵件的生產(chǎn);（2）能力與素質(zhì)方面：了解和掌握灰鑄鐵牌號(hào)與成分的關(guān)系；了解和掌握影響灰鑄鐵組織與性 能的因素；了解和掌握普通灰鑄鐵與孕育灰鑄鐵的生產(chǎn)；了解和掌握常用合金元素在灰鑄鐵中的作 用。（二）基本要求（1）知識(shí)方面：了解灰

7、鑄鐵組織的構(gòu)成，灰鑄鐵力學(xué)性能的特點(diǎn)及工程應(yīng)用范圍；掌握普通灰 鑄鐵與高強(qiáng)度灰鑄鐵的制備過程及方法；了解孕育技術(shù)的內(nèi)涵及孕育參數(shù)；掌握提高灰鑄鐵性能的 技術(shù)途徑和掌握常用合金元素的作用及用量；（2）能力與素質(zhì)方面：理解灰鑄鐵牌號(hào)與化學(xué)成分關(guān)系的內(nèi)涵，具備灰鑄鐵材料制備及鑄件成 分選擇的基本能力；了解灰鑄鐵組織及性能的影響因素，具備灰鑄鐵組織與性能控制、分析的基本 能力。（三）重難點(diǎn)（1）重點(diǎn)：灰鑄鐵組織的特點(diǎn)，孕育效果和石墨形態(tài)的影響因素；（2）難點(diǎn)：孕育方法的應(yīng)用及灰鑄鐵組織的控制。第三章強(qiáng)韌鑄鐵（一）課程內(nèi)容（1）知識(shí)方面：球墨鑄鐵性能及應(yīng)用；球墨鑄鐵生產(chǎn)；球墨鑄鐵常見缺陷與防止；球墨鑄鐵

8、 生產(chǎn)中常見的幾個(gè)問題；球墨鑄鐵的熱處理；蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵；（2）能力與素質(zhì)方面：掌握球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵性能特點(diǎn)及工程應(yīng)用；球化處理 和蠕化處理及固態(tài)石墨化機(jī)制。（二）基本要求（1）知識(shí)方面：掌握球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵成分選擇的基本原那么；掌握球化、蠕化處 理技術(shù)流程和參數(shù)；掌握固態(tài)石墨化基本流程及工藝參數(shù)；了解和掌握球墨鑄鐵化學(xué)成分選擇的方 法；了解和掌握常用合金元素在鑄鐵中的作用；了解和掌握球鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵生產(chǎn)工藝流 程；了解和掌握球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵孕育處理的特點(diǎn)；（2）能力與素質(zhì)方面：理解球鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵性能特，具備工程應(yīng)用的基本選擇能力； 理

9、解球化、蠕化及固態(tài)石墨化技術(shù)，具備從事球化和蠕化處理及固態(tài)石墨化處理的基本操作能力。（三）重難點(diǎn)（1）重點(diǎn)：球化處理、蠕化處理和固態(tài)石墨化處理；球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵的性能特 征及工程應(yīng)用：（2）難點(diǎn)：球化處理、蠕化處理和固態(tài)石墨化處理的工藝參數(shù)選擇；石墨化效果及石墨形態(tài)的 控制技術(shù)。第四章特種性能鑄鐵（一）課程內(nèi)容（1）知識(shí)方面：特種鑄鐵的分類及性能特征：特種鑄鐵耐熱、耐蝕及耐磨的機(jī)制：特征鑄鐵的 組織特征及成分特點(diǎn)；特征鑄鐵材料的工程應(yīng)用；（2）能力與素質(zhì)方面：了解和掌握各種特種鑄鐵的組織和性能特點(diǎn)；了解和掌握各種特種鑄鐵 的應(yīng)用特點(diǎn)。（二）基本要求（1）知識(shí)方面：了解和掌握特種鑄鐵

10、耐熱、耐蝕及耐磨的機(jī)制：各種特種鑄鐵的組織特點(diǎn)；了 解和掌握各種特種鑄鐵的應(yīng)用；（2）能力與素質(zhì)方面：理解特種鑄鐵的性能的形成機(jī)制；特種鑄鐵的化學(xué)成分特征；特征得鐵 材料工程應(yīng)用的選擇。（三）重難點(diǎn)（1）重點(diǎn)：特征鑄鐵材料耐熱、耐蝕及耐磨性能的機(jī)制；提高性能的基本技術(shù)途徑；（2）難點(diǎn)：特征鑄鐵組織控制及成分選擇。第五章鑄鐵熔煉（一）課程內(nèi)容（1）知識(shí)方面：沖天爐熔煉的基本原理；強(qiáng)化熔煉的措施；熔煉過程中成分的變化及脫硫處理; 熔煉過程參數(shù)選擇；鑄鐵感應(yīng)電爐熔煉；沖天爐與感應(yīng)電爐雙聯(lián)：（2）能力與素質(zhì)方面：沖天爐熔煉基本過程及控制參數(shù)，中頻爐熔煉的特點(diǎn)。（二）基本要求（1）知識(shí)方面.：理解沖天爐

11、熔煉的過程和操作：了解沖天爐熔煉的參數(shù)控制及對(duì)鐵水溫度的影 響；沖天爐熔煉鐵水成分控制及爐料配置；中頻電爐熔煉過程及成分、溫度的控制；（2）能力與素質(zhì)方面：沖天爐熔煉基本過程及成分、溫度的控制方法。（三）重難點(diǎn)（1）重點(diǎn)：沖天爐熔煉的原理及過程；控制參數(shù)及選擇；（2）難點(diǎn)：沖天爐熔煉過程參數(shù)安排及溫度控制的方法。第六章鋁及鋁合金（一）課程內(nèi)容（1）知識(shí)方面：引言：金屬材料的重要性及開展方向、有色金屬的分類、有色金屬的地位、機(jī) 械零件的選擇考前須知；純鋁的分類及牌號(hào)；純鋁的特性：原子結(jié)構(gòu)、物理性能、化學(xué)性能、力學(xué) 和鑄造性能；純鋁的冶煉制備方法：拜耳法、霍爾埃魯法；合金元素的作用；鑄造鋁合金的分

12、類和 牌號(hào)；Al-Si. Al-Cu. Al-Mg和ALZn系鑄造鋁合金的特性；鋁合金的熱處理：熱處理目的和種類、 熱處理的特點(diǎn)和原理、常用鋁合金的熱處理工藝（固溶處理、淬火和時(shí)效處理）；鋁合金熱處理常見 缺陷及防止措施；鋁合金的強(qiáng)化方法；鋁合金的凈化處理原理：氣孔和夾雜物對(duì)合金性能的影響、 氣體和氧化夾雜物的來源、影響合金液吸氫的因素；鋁合金的凈化處理工藝：氣體精煉劑、固體精 煉劑、過濾、精煉工藝操作及影響因素；鋁合金的變質(zhì)處理技術(shù)：細(xì)化處理、共晶硅變質(zhì)處理；鋁 合金的典型制備工藝。（2）能力與素質(zhì)方面：學(xué)習(xí)鋁及其合金材料的性質(zhì)，明確其分類和牌號(hào)。學(xué)習(xí)鋁合金熱處理基 礎(chǔ)知識(shí)，了解熱處理常見缺

13、陷及防止措施，具備一定的鋁合金熱處理基礎(chǔ)能力。學(xué)習(xí)鋁合金凈化、 變質(zhì)技術(shù)，掌握其方法和簡單的操作規(guī)程。（二）教學(xué)要求掌握純鋁的特性及其制備方法。掌握鋁合金的分類及其特性，明確合金元素對(duì)鋁合金組織性能 的影響，以及各類鋁合金的應(yīng)用情況。掌握鋁合金熱處理基本工藝方法，了解其微觀組織和力學(xué)性 能的變化過程、了解鋁合金強(qiáng)化方法和機(jī)理。掌握鋁合金凈化處理、變質(zhì)處理技術(shù)方法，能夠判斷 鋁合金進(jìn)行凈化、變質(zhì)處理的效果，熟悉鋁合金典型制備工藝。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)1.重點(diǎn)鋁及合金的特性以及合金元索的影響規(guī)律。固溶處理、淬火和時(shí)效處理。鋁合金的精煉處理和 變質(zhì)處理原理、方法及其操作原那么。2灘點(diǎn)合金元素的作用。時(shí)效

14、過程鋁合金微觀組織衍變和鋁合金強(qiáng)化機(jī)理。鋁合金的精煉處理和變質(zhì) 處理原理。第七章銅及銅合金（一）課程內(nèi)容（1）知識(shí)方面：銅合金的分類、牌號(hào)及其不同類型銅合金的特性；銅合金的制備技術(shù)。（2）能力與素質(zhì)方面：學(xué)習(xí)銅合金材料的性質(zhì)，明確其分類和牌號(hào)。學(xué)習(xí)銅合金的制備特點(diǎn)及 其技術(shù)方法。（二）教學(xué)要求掌握銅合金的分類、牌號(hào)及其特性，了解不同合金化元素的作用及其對(duì)銅合金組織和性能的影 響規(guī)律。掌握銅合金熔煉制備特點(diǎn)、原那么和方法，明確銅合金的典型制備工藝。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)掌握銅合金的分類及其特性，以及銅合金的制備技術(shù)。.難點(diǎn)合金化元素對(duì)銅合金組織和性能的影響。第八章鎂及鎂合金（一）課程內(nèi)容（1）知

15、識(shí)方面：鎂的合金化；鎂合金的分類、牌號(hào)及其特性；鎂合金的制備技術(shù)。（2）能力與素質(zhì)方面：學(xué)習(xí)鎂及其合金材料的性質(zhì)，明確其分類和牌號(hào)。學(xué)習(xí)鎂合金的制備特 點(diǎn)及其技術(shù)方法。（二）教學(xué)要求掌握鎂合金的分類、牌號(hào)及其特性，了解一些主要合金化元素的作用及其對(duì)組織和性能的影響 規(guī)律，包括各類鎂合金的應(yīng)用情況和開展方向。掌握鎂合金熔煉制備特點(diǎn)、原那么和方法，明確鎂合 金的凈化和變質(zhì)處理。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)掌握鎂合金的分類及其特性，以及鎂合金的制備技術(shù)。.難點(diǎn)掌握不同類型鎂合金組織、性能特性。三、學(xué)時(shí)分配及教學(xué)方法聿節(jié)內(nèi)容教學(xué)方式與學(xué)時(shí)支撐課程 目標(biāo)課 堂 教 學(xué)實(shí) 驗(yàn)上機(jī)課 程 實(shí) 踐作 業(yè)討 論第1章

16、鑄鐵材料及結(jié)晶過程及形成規(guī)律：鑄鐵材料的 分類及特點(diǎn)、鐵碳雙重相圖、一次結(jié)晶過程671、3第2章灰鑄鐵：組織和力學(xué)性能的特點(diǎn)；影響得鐵 鑄態(tài)組織的因素；灰鑄鐵件的生產(chǎn)。571、2、3第3章強(qiáng)韌鑄鐵：球墨鑄鐵性能及應(yīng)用；球黑鑄鐵生 產(chǎn)；蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵；571、2、3第4章特種性能鑄鐵：減摩鑄鐵、抗磨鑄鐵、耐熱鑄 鐵、耐蝕鑄鐵471、2、3第5章鑄鐵熔煉:基本原理、強(qiáng)化熔煉的措施熔煉過程 中成分的變化、脫硫處理、熔煉過程參數(shù)選 擇、沖天爐與感應(yīng)電爐雙聯(lián)471、 2、 3、 4第6章鋁及鋁合金：鋁及鋁合金的分類及特性：鋁合 金的熱處理：鋁合金的熔煉制備技術(shù)；1271、 2、 3、 4第77銅及銅合金：熱處理原理意義；熱處理工藝； 常見缺陷及防止措施；強(qiáng)化方法671、 2、 3、 4第8章鎂及鎂合金：凈化處理原理及工藝方法；變質(zhì) 處理原因及工藝方法；典型鋁合金制備工藝671、 2、 3、 4合計(jì)48四、課程考核