《金屬材料強(qiáng)韌化》課程教學(xué)大綱（本科）

1、金屬材料強(qiáng)韌化（Toughening And Strengthening of Metal Materials）課程代碼：07410061學(xué)分：2學(xué)時(shí)：32 （其中：講課學(xué)時(shí)：26實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：6上機(jī)學(xué)時(shí)：。課外學(xué)時(shí)：）先修課程：材料科學(xué)基礎(chǔ)；金屬組織控制原理適用專業(yè)：金屬材料工程教材：金屬組織控制技術(shù)與設(shè)備邵紅紅、紀(jì)嘉明主編；北京大學(xué)出版社；第1 版.一、 課程性質(zhì)與教學(xué)目標(biāo)（一）課程性質(zhì)與任務(wù)本課程是金屬材料工程專業(yè)一門必修的專業(yè)課。主要任務(wù)是使學(xué)生掌握各種基本 的熱處理工藝原理及熱處理工藝對(duì)金屬合金組織與性能的影響規(guī)律。培養(yǎng)學(xué)生正確制定 熱處理工藝以及探索發(fā)展熱處理新工藝的能力。通過本課程的

2、學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握基本熱處理工藝（退火、正火、淬火、回火、感應(yīng) 熱處理、化學(xué)熱處理）的原理，熟悉提高機(jī)械零件、工具等產(chǎn)品質(zhì)量和壽命所采取的各 種熱處理方法及其強(qiáng)化規(guī)律和適用范圍，熟悉熱處理對(duì)金屬組織和性能的影響，了解當(dāng) 代表面和化學(xué)熱處理的發(fā)展。為改善金屬材料性能、制定金屬材料加工工藝打下良好的 基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以為學(xué)習(xí)金屬材料學(xué)、材料力學(xué)性能、失效分析等后續(xù)課程 打下必要的基礎(chǔ)。（二）教學(xué)目標(biāo)1掌握基本熱處理工藝（退火、正火、淬火、回火）的目的及應(yīng)用，能夠根據(jù)組織 和性能要求正確選擇或制定熱處理工藝，了解退火、正火、淬火及回火缺陷及其預(yù)防、 補(bǔ)救。2掌握表面淬火的目的、分類及應(yīng)用，掌

3、握鋼在非平衡加熱時(shí)的相變特點(diǎn)、表面淬 火的金相組織以及表面淬火后的力學(xué)性能，重點(diǎn)掌握感應(yīng)加熱的原理及感應(yīng)加熱表面淬 火的工藝。3掌握化學(xué)熱處理的基本過程以及加速化學(xué)熱處理的途徑，重點(diǎn)掌握滲碳、滲氮、 碳氮共滲以及氮碳共滲的目的、工藝特點(diǎn)、滲層的組織及性能，了解鋼滲硼的組織特性、 方法、以及滲硼后的熱處理，了解滲金屬的方法。4掌握提高金屬?gòu)?qiáng)韌化的途徑、金屬?gòu)?qiáng)韌化的工藝原理及其應(yīng)用，了解強(qiáng)烈淬火技術(shù)的關(guān)鍵步驟、目的及其應(yīng)用。（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)系本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求1-4、2-3和3-2o.畢業(yè)要求1-4.掌握金屬材料工程專業(yè)知識(shí)，能夠用于解決涉及金屬材料的成分、

4、 結(jié)構(gòu)、制備/加工及性能之間相互關(guān)系的復(fù)雜工程問題。.畢業(yè)要求2-3.能夠應(yīng)用材料科學(xué)的基本原理分析復(fù)雜金屬材料工程問題的產(chǎn)生 原因和提出解決途徑并試圖改進(jìn)。.畢業(yè)要求3-2.能夠基于服役條件和性能要求，設(shè)計(jì)金屬材料、金屬部件（零部件）、 熱處理或表面改性等專業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)或加工工藝。畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4畢業(yè)要求1-4VVV畢業(yè)要求2-3V畢業(yè)要求3-2VVV二、課程內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐早P內(nèi)容講課實(shí) 驗(yàn)上機(jī)課外小 計(jì)支撐課程目 標(biāo)支撐的畢業(yè)要求指標(biāo) 點(diǎn)第1章鋼的退火與正火：鋼的退火；常用退火工藝方法；鋼的正火；退 火與正火的選擇；退火

5、、正火常見缺陷（補(bǔ)充）40411-4. 3-2第2章鋼的淬火及回火：淬火定義、目的及必要條件；淬火介質(zhì)；鋼的 淬透性；淬火應(yīng)力、變形及開裂；淬火工藝規(guī)范原則、工藝方法 及其應(yīng)用；鋼的回火；淬火及回火常見缺陷（補(bǔ)充）821011-4、 3-2第3章鋼的表面淬火：表面淬火目的、分類及應(yīng)用；表面淬火工藝原理； 表面淬火方法4423-2第4章金屬的化學(xué)熱處理：化學(xué)熱處理基本原理；鋼的滲碳；金屬的滲 氮；鋼的碳氮共滲；鋼的氮碳共滲及含氮多元共滲；其他化學(xué)熱 處理641032-K 4-2第5章熱處理新工藝新技術(shù)： 5-1淬火新技術(shù)與新工藝 5-2現(xiàn)代熱處 理節(jié)能技術(shù)40442-3合計(jì)26632三、本課程開

6、設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目編號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)類型要求支撐課程目標(biāo)1鋼的淬透性的測(cè)定2綜合性必做12典型化學(xué)熱處理組織觀察4驗(yàn)證性必做3實(shí)驗(yàn)1.鋼的淬透性的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私獯阃感缘某Ｓ脺y(cè)量方法；掌握端淬法測(cè)定鋼的淬透性并繪制淬透性 曲線；熟練使用洛氏硬度計(jì)。實(shí)驗(yàn)原理：不同顯微組織具有不同的硬度，端淬實(shí)驗(yàn)中距試樣水冷端不同距離處顯 微組織不同因而洛氏硬度值不同，根據(jù)距水冷端不同距離處的硬度值可以繪出淬透性曲 線。實(shí)驗(yàn)儀器：熱處理爐、端淬試驗(yàn)機(jī)、砂輪機(jī)、洛氏硬度計(jì)。實(shí)驗(yàn)安排：教師介紹端淬法測(cè)定金屬材料淬透性的原理及洛氏硬度計(jì)的原理及操 作，學(xué)生分組進(jìn)行40Cr淬透性實(shí)驗(yàn)及距水冷端不同距離處的洛氏硬度的測(cè)定。實(shí)

7、驗(yàn)報(bào)告要求：將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以表格列出，據(jù)此繪制40Cr淬透性曲線，并分析實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)有無差異，若有分析產(chǎn)生的原因；查閱淬透性圖表，推算40Cr淬透臨 界直徑。實(shí)驗(yàn)2.典型化學(xué)熱處理組織觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜B碳件的金相檢驗(yàn)和組織分析；熟悉滲氮、碳氮共滲以及滲硼、滲 鋁、滲銘層的組織檢查。實(shí)驗(yàn)原理：鋼材經(jīng)過上述化學(xué)熱處理后，顯微組織呈現(xiàn)為不同的特征。通過顯微鏡 可觀察各類化學(xué)熱處理后的顯微組織及化學(xué)熱處理后的層深。實(shí)驗(yàn)儀器：金相多媒體互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)安排：教師介紹滲碳層深度的測(cè)量方法；介紹滲碳零件的組織檢驗(yàn)；介紹氮化 層深度的測(cè)量；介紹軟氮化層的組織；介紹滲硼、滲鋁、滲銘層的組織。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:

8、測(cè)量20CrMnTi滲碳齒輪的滲層厚度,并畫出示意圖;檢查20CrMnTi 滲碳齒輪的金相組織，對(duì)照評(píng)級(jí)圖進(jìn)行評(píng)級(jí)并畫出其示意圖；測(cè)量38CrMoAl的氮化層 深度并畫出示意圖；測(cè)量軟氮化層深度并畫出其示意圖；畫出滲硼、滲鋁及滲銘試樣的 顯微組織圖。四、達(dá)成課程目標(biāo)的途徑和措施.講授時(shí)采用啟發(fā)式，引導(dǎo)學(xué)生掌握熱處理工藝基本原理及熱處理工藝的制定原 則，培養(yǎng)學(xué)生正確制定熱處理工藝以及探索發(fā)展熱處理新工藝的能力。.采用多媒體教學(xué)手段，配合例題的講解及適當(dāng)?shù)乃伎碱}，保證講課進(jìn)度的同時(shí), 注意學(xué)生的掌握程度和課堂的氣氛。.采用案例式教學(xué)，結(jié)合工程實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決實(shí)際工程問題的能力。.本課程有

9、6個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容見“三、本課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”。五、考核方式.課程考核方式包括期末考試、平時(shí)及實(shí)驗(yàn)情況考核，期末考試采用閉卷筆試。.課程成績(jī)=平時(shí)成績(jī)xlO%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)x20%+期末考試成績(jī)x70%。成績(jī)的具體構(gòu)成如下:成績(jī)組成考核/評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則對(duì)應(yīng)的課程 目標(biāo)平時(shí)成績(jī) 10%課堂提問、到 課率等10以隨機(jī)的形式，在每章內(nèi)容進(jìn)行中或結(jié)束后， 隨堂提問，主要考核學(xué)生課堂的聽課效果和課 后及時(shí)復(fù)習(xí)消化本章知識(shí)的能力，結(jié)合平時(shí)的 隨機(jī)點(diǎn)名，最后按10%計(jì)入課程總成績(jī)。1、 2、 3、 4、實(shí)驗(yàn)成績(jī) 20%課程實(shí)驗(yàn)20完成6個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，主要考核學(xué)生對(duì)所學(xué)知 識(shí)的理解，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析的能力，根 據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的成績(jī)計(jì)算平均成績(jī)，最后按20% 計(jì)入課程總成績(jī)。1、3期末考試 70%期末考試卷面 成績(jī)70試卷題型可包括名詞解釋題、填空題、綜合應(yīng) 用題等類型，權(quán)重分布如下：對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1 占30%-40%；對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)2占10%-20%；對(duì) 應(yīng)課程目標(biāo)3占30%-40%；對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)4占 10%-15%o根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得分并以卷面成 績(jī)的70%計(jì)入課程總成績(jī)。1、 2、 3、 4六、參考書目及學(xué)習(xí)資料1金屬熱處理工藝學(xué)夏立芳編著；哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社；2008年第5版2熱處理工藝學(xué)潘健生，胡明娟主編；高等教育出版社；2009年第1版