金属热处理课程教学大纲（本科）.docx

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1、金属热处理课程教学大纲课程名称：金属热处理课程编号：16118627学时/学分：56/3.5开课学期：5适用专业：材料科学与工程课程类型：专业方向选修课一、课程说明本课程是材料科学与工程专业的一门专业方向选修课，主要面对金属及功能材料方向。课程旨在 让学生掌握钢铁材料热处理加热和冷却过程中发生的组织转变特征，以及转变机制和规律，理解转变的 热力学、动力学机理；掌握常见热处理工艺方法，能够针对具体材料制定其热处理工艺；了解热处理常 用加热、冷却设备和热处理参数测量与控制的方法及仪器仪表，为从事金属材料的选材、加工与生产实际应 用打下良好的基础，以提高学生综合应用专业知识指导生产实际工作的能力。二

2、、课程对毕业要求的支撑毕业要求1工程知识：具有数学、自然科学、工程基础和材料专业知识，并能够将其应用于解 决本专业的复杂工程问题。指标点：1.5掌握材料制备、生产、应用的基本原理和相关知识，并结合数学、自然科学、工 程基础知识，用于解决本专业的复杂工程问题。毕业要求2问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通 过文献研究分析材料复杂工程问题，以获得有效结论。指标点：2.4能够根据材料工程问题的实际需要应用文献检索和现代信息技术获取相关信息， 进行识别、表达和系统分析。毕业要求3设计/开发解决方案：能够综合运用基础理论知识和技术，设计针对材料复杂工程问 题的解决方案，

3、并能够体现创新意识，兼顾社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。指标点：3.2根据产品和工程要求完成并优化针对复杂材料工程问题的解决方案，能够考虑社 会、健康、安全、法律、文化以及环境等制约因素。4.研究：掌握材料结构和性能的分析方法、实验设计和材料的制备与加工工艺，具备设计和开 展实验的能力，并能对实验结果进行有效分析并得到合理有效的结论。指标点4.1掌握材料制备与加工的方法和相关设备，能够根据材料研究的需求选择不同设备、 工艺条件、操作过程，并能对结果进行分析，得到合理有效的结论。三、课程的教学目标1 .掌握金属材料热处理的原理、工艺、基本设备和应用等工程问题的基本原理和专业知识。2

4、.能够理解金属材料热处理的原理、工艺、组织、性能以及相互关系。10%左右题型及比例判断题15%；选择题15%；简答题40%；综合分析题30%o平时 成绩 60%考勤及课堂表现(10%)满勤，课堂表现好(10分)；旷课1次扣2分；迟到、早退、 课堂表现差等每次扣1分；本项最多扣10分。课堂4恻(20%)课堂小测2次/每次10分；缺交每次扣10分。章节作业(20%)2次/每次10分；缺交每次扣10分、迟交义0.8课内实验(10%)分组协作，评定以完成度为标准，都完成则为10分九、课程教学目标与毕业要求关系表教学目标|毕业要求12指标点2.1q指标点3.1q十、课程的评价与持续改进机制课程考核结束后

5、，任课教师对本课程的毕业要求达成度进行相应的分析。主要根据学生的课程考 试试卷、平时作业和考勤情况进行分析。学院本科教学工作委员会指派2-3名教授对任课教师的课程 教学目标达成度分析进行审核。教师应根据达成度分析结果，改进相应教学方法、内容、考核环节， 以便学生更好达到毕业要求。除了学院的本科教学工作指导委员会对课程进行审核外，教师也要根据校、院两级督导的听课检 查情况、在答疑和批改作业或试卷过程中发现的问题进行自评和及时总结，并加以改进。本课程为材料科学与工程专业金属及功能材料方向的专业方向选修课，随着薄膜新成果、新技术的不断发展，在教学内容上根据课时情况对教学内容进行调整。3 .具备分析复

6、杂工程问题、制定解决方案、评价合理性、开展实施及综合分析的能力。四、课程基本内容和学时安排第一章绪论（4例）知识点：热处理的研究对象、方法及工艺，金属固态相变的主要类型，金属固态相变的一般特征， 固态相变中的形核，固态相变中新相的长大；重点：金属固态相变的一般特征，固态相变中的形核；难点：金属固态相变的一般特征。第二章 钢在高温加热时的奥氏体转变（4学时）知识点：奥氏体的结构、组织和性能，氏体形成的热力学条件，奥氏体的形成机制，奥氏体等温 形成动力学，连续加热时奥氏体的形成，奥氏体晶粒长大及其控制，非平衡组织加热时奥氏体的形成；重点：奥氏体等温转变，奥氏体的连续加热转变，奥氏体晶粒长大及其控制

7、；难点：奥氏体等温转变，奥氏体的连续加热转变。第三章 钢的过冷奥氏体转变及热处理概述（4学时）知识点：过冷奥氏体的转变类型，过冷奥氏体等温转变，奥氏体连续冷却转变，常规热处理方法；重点：过冷奥氏体等温转变图、连续转变图的分析及应用，连续冷却图与等温转变图的比较，钢 的临界冷却速度；难点：过冷奥氏体等温转变图、连续转变图的分析及应用。第四章珠光体与钢的退火（4学时）知识点：珠光体组织，珠光体转变过程，珠光体转变动力学，珠光体的力学性能，珠光体的应用；重点：珠光体的组织形态，珠光体转变过程，珠光体转变动力学；难点：珠光体转变机制，珠光体转变动力学。第五章 马氏体与钢的淬火（6学时）知识点：马氏体的

8、晶体学，马氏体的类型及组织形态，马氏体转变的主要特点，马氏体转变机理， 淬火时的奥氏体稳定化，淬火马氏体的性能及其应用；重点：马氏体的类型及组织形态，马氏体相变的主要特点，马氏体的转变机理；难点：马氏体转变机理。第六章 贝氏体与钢的中温转变（4学时）知识点：贝氏体的组织结构和晶体学特征，贝氏体相变机制，贝氏体相变动力学，贝氏体的力学 性能与应用；重点：贝氏体的组织结构和晶体学特征，贝氏体相变机制;难点：贝氏体的组织结构和晶体学特征，贝氏体相变机制。第七章钢的回火转变（4学时）知识点：淬火碳钢在回火过程中的组织变化，影响回火转变的因素，淬火钢回火时力学性能的变化；重点：淬火碳钢在回火过程中的组织

9、变化，影响回火转变的因素，淬火钢回火时力学性能的变化；难点：淬火碳钢在回火过程中的组织变化。第八章合金的脱溶沉淀与时效（2学时）知识点：合金的时效过程，合金时效动力学及影响因素，时效后的微观组织，合金时效过程中性 能的变化，调幅分解，典型合金的时效相变；重点：合金的时效过程，合金时效过程中性能的变化；难点：合金时效动力学及影响因素，时效后的微观组织，调幅分解第九章常规热处理（8学时）知识点：钢的退火与正火，钢的淬火，钢的回火，有色金属的热处理；重点：钢的退火与正火工艺的选择，钢的淬透性，淬火工艺，回火工艺，淬火缺陷与防止；难点：钢的退火与正火工艺的选择，淬火工艺，回火工艺，淬火应力。第十章 表

10、面热处理及热处理新工艺（2学时）知识点：表面热处理，形变热处理，其他热处理；重点：表面热处理；难点：表面热处理的机理，形变热处理及其他热处理中热处理原理的应用。第十一章 钢的化学热处理（4学时）知识点：化学热处理的分类及基本过程，表面渗碳，表面渗氮，表面碳氮共渗，渗硼，渗金属；重点：化学热处理的基本过程，气体渗碳工艺及渗后热处理，渗氮的特点及渗前热处理；难点：渗碳与渗氮原理、工艺的不同，渗碳后热处理。第十二章（2学时）知识点：热处理电阻炉，热处理浴炉，可控气氛热处理炉，真空热处理炉，表面热处理设备；重点：常用热处理的基本结构、特点及应用；难点：常用热处理的基本结构、特点及应用。序号章节内容教学

11、模式对应毕业耍 求指标点对应课程教学 目标1绪论讲课2学时1.512钢在高温加热时的奥氏体转变4学时1.5, 2.4, 3.21, 23钢的过冷奥氏体转变及热处理讲课3聿寸，则1学时1.5, 2.4, 3.21, 2, 34珠光体与钢的退火讲课4学时2.4, 3.22, 35马氏体与钢的淬火讲课5例皖J1学时2.4, 3.21, 2, 36贝氏体与钢的中温转变讲课3 W，1学时2.4, 3.21, 2, 37钢的回火转变学时2.4, 3.21, 28合金的脱溶沉淀与时效讲课2学时2.4, 3.21, 29常规热处理讲课7骅寸，小则I学时2.4, 3.2, 4.11, 2, 310表面热处理及热

12、处理新工艺2学时2.4, 3.21, 211钢的化学热处理讲课3学时2.4, 3.21, 212常用热处理炉简介2学时2.4, 3.21, 29复习课复习1学时1.5, 2.4, 3.2, 4.11, 2, 3合计48学时五、结合理论教学的实践教学内容与要求序号项目内容和要求实验 学时主要仪器设备备 注(1)钢的淬火工艺理解不同钢的淬火工方 法2箱式电阻炉、淬火槽、不同牌 号碳钢、低合金钢试样(2)硬度测试及金 相试样制备与 观察在实验1基础上对所处理 试样进行硬度测试，初步分 析热处理工艺对材料性能 的影响；制备相应金相试样2洛氏硬度计、金相砂纸、金相 制样机等、实验（1）完成后的试 样(3

13、)钢的淬透性测 定采用端部淬火设备，对45 钢及40Cr钢进行端淬实 验，并做出硬度随距离变化的 淬透性曲线，并比较二者 的淬透性区别。2端部淬火机，箱式电阻炉，砂 轮机，洛氏硬度计(4)淬火介质的冷 却特性实验采用冷却特性曲线测试仪， 分别测试室温静止水、 10%NaCl水溶液和普通淬 火 油的冷却特性曲线，得出其特 征值，并进行比较。第二， 裕三和翎介质对Sj口热、保 温后的45钢及T12钢试样 进行淬火冷却，比较处理后的 硬度值，并根据第一步实验说 明硬度差异的 原因。2冷却特性曲线测试仪，箱式电 阻炉，洛氏硬度计，45钢及T12钢 试样（可根据实际情况调整） 淬火槽等工装合计8六、先修

14、课程物理化学，材料科学基础，材料工程基础，传输原理，工程材料学七、建议教材或参考书教材：热处理原理与工艺，赵乃勤，机械工业出版社，2015参考书：1 .钢的热处理(原理和工艺，胡光立，谢希文，西4匕工业大学出版社，20122 .金属学与热处理，崔忠圻，覃耀春，机械工业出版社，20133 .热处理设备，徐斌，机械口k出版社，20104 .热处理工程基础，陆兴，机械工业出版社，2008八、考核方式和要求课程成 绩 (100%)期末 考试 成绩 (50%)考试形式闭卷；满分100分；考试时间：120分钟内容及比例热处理原理40%,热处理工艺50%,热处理装备10%0题型及比例名词解释10%；选择10

15、%；填空15%；判断题10%；简答25%； 综合分析题20%,工艺题10%。平时 成绩 50%曜小则(15%)课堂小测3次/每次5分；小测时间20-45分钟，随堂测试。章节(乍业(15%)1-2次，15分；缺交每次扣5分、迟交X0.8.实哪告(20%)4次/每次4分,实际动手操作4分九、课程教学目标与毕业要求关系表.J教学目标| 毕业要求 二飞：123指标点1.5指标点2.4q指标点3.2q指标点4.1十、课程的评价与持续改进机制1 .本大纲的特点本教学大纲根据课程的性质，结合生产实际，深入介绍了金属热处理方面的专业知识，包括：热处 理原理、热处理工艺和热处理设备三个方面的内容；本课程涉及到的

16、专业理论较多，内容精深，概念众多，要注意讲授和学习过程中前后知识的连惯性、注重综合分析方法的应用。2 .教学法建议等内容课程教学过程中，注意试验教学的安排，以加强同学们对所学知识的感性理解，提高教学效果；由于本 课程内容较为艰深，注意大量图表、多媒体课件的应用，帮助同学们理解和掌握所学知识；本课程属于实践性较强的课程，需注意在教学过程中加强范例分析，以加深理解，并提高学习兴趣。3 .持续改进机制课程考核结束后，任课教师对本课程的毕业要求达成度进行相应的分析。主要根据学生的课程考 试试卷、平时作业和考勤情况进行分析。学院本科教学工作委员会指派2-3名教授对任课教师的课程 教学目标达成度分析进行审

17、核。教师应根据达成度分析结果，改进相应教学方法、内容、考核环节， 以便学生更好达到毕业要求。除了学院的本科教学工作指导委员会对课程进行审核外，教师也要根据校、院两级督导的听课检 查情况、在答疑和批改作业或试卷过程中发现的问题进行自评和及时总结，并加以改进。本课程是材料科学与工程专业的一门专业方向选修课，主要面对金属及功能材料方向，随着学科 发展的新成果、新技术的不断发展，在教学内容上根据课时情况对教学内容进行调整。薄膜材料与应用课程教学大纲课程名称：薄膜材料与应用课程编号：16118637开课学期：6学时/学分：40/2.5适用专业：材料科学与工程课程类型：专业方向选修课一、课程说明本课程是材

18、料科学与工程专业的一门专业方向选修课，主要面对金属及功能材料方向。本课程结 合典型实例，深入浅出地阐明薄膜材料与薄膜技术的基本原理和相关制备技术的基础上，通过教师讲 授和学生讨论相结合的方式，将培养和提高学生分析问题和解决问题的能力作为教学重点。通过本课 程的学习使学生掌握薄膜物理的基本知识及基本的薄膜制备技术，同时了解该领域当前的一些前沿研 究进展和应用，为后续功能材料类相关课程及日后学生从事功能材料制备及应用工作奠定基础。二、课程对毕业要求的支撑毕业要求1工程知识：具有数学、自然科学、工程基础和材料专业知识，并能够将其应用于解决 本专业的复杂工程问题。指标点1.5：掌握材料制备、生产、应用

19、的基本原理和相关知识，并结合数学、自然科学、工程 基础知识，用于解决本专业的复杂工程问题。毕业要求4研究：掌握材料结构和性能的分析方法、实验设计和材料的制备与加工工艺，具备 设计和开展实验的能力，并能对实验结果进行有效分析并得到合理有效的结论。指标点4.1掌握材料制备与加工的方法和相关设备，能够根据材料研究的需求选择不同设备、 工艺条件、操作过程，并能对结果进行分析，得到合理有效的结论。三、课程的教学目标1 .掌握真空的基本知识，真空蒸发镀膜的基本原理，溅射法制备纳米薄膜的基本原理，离子镀的原 理和基本特点，常见的几种化学气相沉积法；2 .理解物理气相沉积法镀膜特征，相应的膜厚分布特点，膜厚和

20、沉积速率的测量与监控方法；了 解不同物理气相沉积工艺技术的优缺点、选用原则以及最新进展，具备运用所学表面制备技术解决实 际问题的能力。四 课程基本内容和学时安排真空技术基础（4学时）知识点：掌握真空、平均自由程的概念，真空各种单位的换算，平均自由程、碰撞频率、碰撞频 率的长度分布率的公式，高真空镀膜机的系统结构及抽气的基本过程；理解蒸汽、理想气体的概念， 余弦散射率，真空中气体的来源，机械泵、扩散泵、分子泵以及热偶真空计和电离真空计的工作原理；了解真空的划分，气体的流动状态的划分，气体分子的速度分布，超高真空泵的工作原理；重点：高真空的获得和测量；难点：真空设备的工作原理。第一章真空蒸发镀膜（

21、4学时）知识点：掌握饱和蒸汽压、蒸发温度、外延、分子束外延的概念，真空镀膜的原理及基本过程，饱和蒸 汽压、蒸发速度、薄膜纯度以及合金蒸发的公式，电子束蒸发及激光蒸发的原理及特点、分子束外延的 特点以及监控仪器的功能，石英晶振法、等厚干涉条纹法测量膜厚的原理;理解点蒸发源和小平面蒸发 源的膜厚分布特征，闪烁蒸发法、多源蒸发法、反应蒸发法的原理及特点；重点：真空镀膜的原理及基本过程难点：饱和蒸汽压、蒸发温度、蒸发速度的关系。第二章溅射镀膜（6学时）知识点：掌握溅射、等离子体、辉光放电、溅射率的概念，巴刑定律，溅射的级联碰撞理论，磁 控溅射、射频溅射的原理和特点；理解溅射的作用及用途，溅射率的影响因

22、素，溅射原子的能量分布和 空间角度分布，二极溅射、三极溅射、对向靶溅射、反应溅射、离子束溅射的原理及最主要的特点；重点：溅射的级联碰撞理论，磁控溅射、射频溅射的原理和特点；难点：巴刑定律；溅射率的影响因素，溅射原子的能量分布和空间角度分布。第三章离子镀膜 （6学时）知识点：掌握离子镀的概念。理解离子轰击对镀膜的影响，PVD三种方法的对比，离子镀中离 化的方式。重点：离子轰击镀膜的原理及离子轰击对镀膜的影响；难点：离子镀膜的应用。第四章硬膜材料（8学时）知识点：掌握硬膜基本概念，常见硬膜体系，制备工艺及其力学、物理性能；重点：氮化物、碳化物、氧化物薄膜及复合薄膜制备方法难点：不同薄膜的制备工艺。

23、第五章 薄膜在液相中的化学及电化学制备（4学时）知识点：掌握溶胶-凝胶法、LB膜的概念、制备原理及特点。理解化学镀、阳极氧化、电镀法的原理；重点：理解化学镀、阳极氧化、电镀法的原理；难 点：湿法镀膜的原理。序号章节内容教学模式对应毕业要求指 标点对应课程教学目 标1真空技术基础4学时1.512真空蒸发镀膜4学时1.5, 4.11, 23溅射镀膜讲课4学时，练习1学时和 /J9则1学时1.5, 4.11, 24离子镀膜讲课4学时，练习1学时和 小测1学时1.5, 4.11, 25硬膜材料8学时1.5, 4.11, 26薄膜在液相中的化学 乃由小当制名讲课4学时1.5, 4.11, 2合计农电1（

24、于ipU w32学时五、结合理论教学的实践教学内容与要求1.实验序号项 目内容和要求实验学时主要仪器设备备注(1)鹤贱射镀膜、硬 度测定和微结构 表征1 .掌握溅射镀膜机的结构和工作原理；2 .掌握硬度测试的方法；3 .薄膜表面微结构表征。8磁控溅射镀膜机、 硬度计、XRD、扫描电镜2.课程设计（无）六、先修课程高等数学，大学物理，物理化学七、建议教材或参考书教材：薄膜技术与薄膜材料，石玉龙，化学工业出版社，2014参考书：1.薄膜材料制备原理、技术及应用，唐伟忠，冶金工业出版社，2003 2.薄 膜碱与技术，搦硼，王文生，电子科技大学出版社，1994 3.湖蝌学与技 术手册，田明波，刘 1令机械工业出版社，19914薄膜材料与薄膜技术，郑伟涛等.化学工业出版社，20045薄腱物理，曲喜新，上海科学技术出版社，19866真空技术，王欲知.四川科学技术出版社，1985八、考核方式和要求、m 、期末考试形式开卷；满分100分;考试时间：120分钟本十 /- J、|考试真空蒸发镀膜15%左右；溅射镀膜30%左右；禺子镀膜30%左须成绩内容及比例右；硬膜材料15%左右；薄膜在液相中的化学及电化学制(100%)(40%)备