《金属学与热处理》介绍.doc

《金属学与热处理》 教学大纲 （锻压设备与工艺专业适用） 东北重型机械学院 金属学研究室 《金属学与热处理》课程教学大纲 （锻压工艺及设备专业用） “机械工程材料和物理化学”教材编审小组会议通过 1984年4月 本课程的性质、任务和要求 本课程是锻压专业的一门技术基础课。学习本课程的目的是使学生获得有关金属学，热处理的基本理论及金属材料的一般知识；使学生了解常用金属材料的成分、组织、性能之间的关系，以及掌握整体强化和表面强化金属材料的基本原理和方法，并能正确、合理选择和使用金属材料，学会金相分析的基本技能，为专业课程学习打下一定的基础。 本课程要求： ⒈在金属学方面：掌握金属与合金的晶体结构，了解金属结晶过程的一般规律，对二元合金相图的基本类型和Fe-Fe3C相图应熟练掌握，了解钢中杂质元素忽然钢锭的组织，缺陷对材料性能的影响，对三元合金相图要有一个基本了解，掌握金属塑性变形，再结晶的基本理论及热加工对钢材组织与性能的影响。 ⒉金属材料强度概论：重点在断裂韧性的物理本质及断口分析的基本方法以及材料的成分，显微组织对力学性能指标的影响。 ⒊在热处理方面：了解钢铁材料的热处理基本原理和工艺以及热处理工艺在零件加工过程中的地位和作用，掌握锻件退火和正火工艺以及模具的热处理。 ⒋金属材料方面：掌握常用碳钢、合金钢、铸铁、铜合金、铝合金、轴承合金等金属材料的成分、组织、性能和用途的基本知识，重点在结构钢及冷、热模具材料。 ⒌典型零件的材料选择及热处理工艺分析一章重点放在材料强度，塑性与韧性配合问题及常用机械性能指标在选材中的意义。 ⒍基本技能方面：了解金相样品的制备和正确使用金相显微镜，并具有识别刚中典型金相组织的能力。 本课程与其他课程关系： 本课程其承上启下的作用，是学生在学习了化学，物理，材料力学及金属工业学的基础上进行的，本课程之后要进行有关的专业课，这些专业课将直接应用本课程的基本概念和一般原理。因此本课程在内容上应尽量结合专业，但同时要保持课程的系统性和基础理论教学。 大纲内容： 本课程的研究对象及其在机械工程中的应用，发展简史。本课程在专业教学中的作用。课程的教学目的、内容、要求和学习方法。 金属与合金的晶体结构 1-1 金属的晶体结构 一、金属晶体 ㈠晶体的概念——晶体、晶格、晶胞、晶格类型 ㈡单晶体和多晶体——晶体的各向异性、晶粒与晶界 ㈢金属晶体的特性与金属键 二、典型金属的晶体结构 ㈠体心立方 ㈡面心立方 ㈢密排六方 ㈣多晶型性 三、晶向指数与晶面指数 ㈠晶向指数 ㈡晶向指数 1-2 合金的晶体结构 一、合金的概念——组元、成分、相和组织 二、固溶体 ㈠置换固溶体 ㈡间隙固溶体 ㈢晶格畸变和固溶强化 三、金属化合物 ㈠正常价化合物 ㈡电子化合物 ㈢间隙化合物 1-3 金属晶体缺陷 一、点缺陷——空位和间隙原子 二、线缺陷——韧型位错，螺型位错，混合位错，位错密度 三、面缺陷——小角度晶界，大角度晶界，亚晶界，晶界能，晶界特性 金属的结晶过程与相图 2-1 纯金属的结晶 一、金属结晶的过冷现象——过冷现象和过冷度，影响过冷度的因素。 二、金属结晶过程——形核和长大 三、金属结晶后的晶粒大小——影响晶粒大小的因素，细化铸件晶粒的途径。 四、铸锭的结晶 2-2 二元合金相图和合金的结晶 一、相图的基本概念——相图的测定，相的成分和相对量的确定 二、匀晶相图和固溶体的结晶——相图分析，固溶体的结晶过程，合金性能与成分的关系 三、共晶相图和共晶转变——相图分析，共晶、亚共晶、过共晶合金的结晶过程及显微组织，合金性能与成分的关系。 四、包晶相图和包晶转变——相图分析，包晶转变。 五、其他类型的二元相图 三元合金相图 一、三元合金相图的基本概念 二、三元相图读图法 铁碳合金的结晶过程 3-1 铁碳合金的结晶过程 Fe-Fe3C相图 典型合金的结晶过程——共析钢、亚共析钢、过共析钢、共晶白口铁、亚共晶白口铁、过共晶白口铁 含碳量对铁碳合金平衡组织与性能的影响——对组织、机械性能、工艺性能 合金元素对钢的平衡组织与性能的影响 钢中杂质元素对钢材质量的影响 硅和锰的影响 二、硫和磷的影响 氮、氢、氧的影响 3-3钢锭的组织和缺陷 一、偏析——宏观偏析、正偏析、负偏析、比重偏析、显微偏析 二、缩孔——集中缩孔和疏松，影响缩孔的因素 三、镇静钢的组织和缺陷——宏观组织，钢中偏析、缩孔与疏松 四、沸腾钢的组织和缺陷——宏观组织，钢中气泡和偏析 3-4 碳钢的分类、编号和用途 一、普通碳素结构钢 二、优质碳素结构钢 三、碳素工具钢 金属与合金的塑性变形与再结晶 属与合金的塑性变形 单晶体的塑性变形——塑性变形的基本方式、滑移系、滑移带、临界分切应力、滑移时晶体的转动。 滑移机制——刃型位错运动、螺位错运动、混合位错运动、