《金属材料学》教学大纲

课程英文名称： Metal Materials

总学时/周学时/学分：54/4/3

其中实验/实践学时：6

先修课程： 材料科学基础，材料力学性能，热处理工艺学

授课时间：1-14周，星期三1-2节、星期五3-4节

授课地点：6C-302、6D-406

授课对象：  2017金属材料1、2班

开课学院：材料科学与工程学院

任课教师姓名/职称：万鹏/副研究员，李润霞/教授

答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课间和课后，采用一对一的问答方式；2.通过电子邮件等联系方式答疑;3.办公室课后答疑。

课程考核方式：开卷（   ）     闭卷（P）   课程论文（  ）   其它（  ）

使用教材：《金属材料学》（第二版），戴起勋主编，化学工业出版社

教学参考资料：《走进材料科学》，R.W.Cahn著，杨柯等译，化学工业出版社

课程简介：金属材料学是金属材料工程专业一门重要的专业课，要求学生掌握金属材料的基本知识、金属材料的合金化原理、钢铁材料中常用的合金元素及其作用，以及有色金属的强化原理和工艺等；系统学习各类金属材料及其用途，典型牌号金属材料的热处理工艺，了解金属材料的最新研究成果及科研动向。从而丰富和拓宽学生在金属材料学方面的知识，为培养专业素质打下坚实的基础。

课程教学目标

通过本课程的学习，要求学生达到以下的目标：

一、知识目标：

课程目标1：了解金属材料的发展史，掌握金属材料合金化的基本原理，掌握金属材料的成分、工艺、组织、性能及应用的关系，掌握金属材料的强化机理等。

二、能力目标：

课程目标2：能够根据具体零部件的服役条件、失效形式，确定应对方法，选择适用的金属材料，确定合适的热处理工艺。

课程目标3：针对金属材料的复杂工程问题，进行合理选材，确定加工路线，设计热处理工艺，满足特定服役条件的需求。

课程目标4：能够基于科学原理对金属材料的成分设计、材料制备及加工成型工艺、热处理工艺等设计可行的实验方案及分析结果。

三、素质目标：

1. 培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究科学的学习态度和思想意识；

2. 养成理论联系实际、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。

本课程与学生核心能力培养之间的关联(授课对象为理工科专业学生的课程填写此栏）：

☑核心能力1. 应用数学、基础科学和金属材料工程专业知识的能力；

☑核心能力2. 设计与执行实验，以及分析与解释数据的能力；

☑核心能力3. 从事制造业领域所需金属材料工程专业技能、技术及使用软硬件工具的能力；

☑核心能力4. 制造业基础零部件材料性能的检测方法、工艺流程的设计能力；

☑核心能力5. 项目管理、有效沟通协调与团队合作能力；

☑核心能力6. 发掘、分析与解决复杂金属材料工程问题的能力；

☑核心能力7．认识科技发展现状与趋势，了解工程技术对环境、社会及全球的影响，并培养持续学习的习惯与能力；

☑核心能力8．理解职业道德、专业伦理与认识社会责任的能力。

理论教学进程表

周次

教学主题

学时

教学的重点、难点、课程思政融入点

教学方式

作业安排

1

绪论

2

金属材料发展简史，介绍现代金属材料以及金属材料的可持续发展与趋势。教学重点：现代金属材料。课程思政融入点：介绍材料发展史的演变过程，材料对于国民经济发展的作用和巨大贡献，培养学生对于学科专业的认知和使命感。

讲授

课程思政作业：要求学生阅读与材料发展有关的文章或书籍

1-2

钢的合金化概论

4

教学重点：1了解钢中合金元素及其分布，合金元素的分类2.掌握钢的强化机理，影响钢塑性的主要因素，改善钢韧性的途径3. 掌握合金元素对Fe-C状态图的影响，合金元素对过冷奥氏体分解的影响，合金元素对钢回火转变的影响。教学难点：钢铁材料合金化原理，合金元素与Fe形成的二元相图，钢铁材料中常用的合金元素及其在钢中的作用及在钢中的分布；合金元素在钢中的存在形式、合金元素对合金钢的相变及性能的影响； 微量元素在钢中的作用等。

讲授

作业一

2-3

工程结构钢

4

教学重点：掌握工程结构钢的基本要求， 低合金高强度结构钢的合金化的原则，掌握常用合金结构钢的组织形态，如 铁素体-珠光体钢， 微珠光体低合金高强度钢等。掌握常用提高工程结构钢强度的途径（控轧、控冷、合金化等）。教学难点：提高工程结构钢强度的合金化原则和提高性能的途径（控轧、控冷、合金化等）。

讲授

作业二

3-4

机械制造结构钢

4

教学重点：各类机器零件用钢（如调质钢、弹簧钢、低碳马氏体钢、轴承钢、高锰耐磨钢、渗碳钢、氮化钢、非调质钢等）的性能要求，典型的热处理工艺以及适合的服役条件等。教学难点：常用机器零件用钢的合金化原则和性能要求，通过热处理达到所要求的性能等，理解典型机器零件用钢的选材思路和发展。

讲授

作业三

4-5

工模具钢

4

教学重点：工具用钢的合金化、组织性能的特点及分类，低合金工具钢的合金化，典型热处理工艺等，掌握高速钢的合金化及组织、性能、热处理工艺等。掌握冷作模具钢、热作模具钢的性能要求、合金化、热处理特点等。教学难点：工具用钢的合金化、组织性能的特点及分类，低合金工具钢的合金化，典型热处理工艺等，高速钢的合金化、热处理工艺等。冷作模具钢、热作模具钢的性能要求、合金化、热处理特点等。

讲授

5-6

不锈钢

4

教学重点：影响不锈钢组织和性能的因素，提高钢的抗蚀性途径，铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢的组织、性能特点。教学难点：提高钢的抗蚀性途径，铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢的组织、性能特点。不同组织不锈钢的耐蚀原理，适用环境，性能特点等。

讲授

作业四

6

耐热钢

2

教学重点：热强钢的合金化，珠光体型热强钢，马氏型热强钢成分设计及性能特点。教学难点：热强钢的合金化。

讲授

7

超高强度结构钢

2

教学重点：低合金超高强度钢、二次硬化型超高强度钢、马氏体时效钢、沉淀强化超高强度钢。教学难点：低合金超高强度钢的成分设计。

课程思政融入点：结合超强钢的发展了解其在国民经济发展和航天事业的作用及重要性

作业五

课程思政作业：要求学生阅读与超强钢发展有关的文献资料及新闻

7

铸铁

2

教学重点：铸铁的成分特点、影响石墨化的因素；掌握灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的石墨形态及对性能的影响。掌握铸铁的热处理，了解铸铁的合金化及特殊性能铸铁等。教学难点：铸铁的石墨化，石墨形态和基体组织对性能影响；灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁以及可锻铸铁的性能和热处理。

讲授

8

铝合金

4

教学重点：铝合金的合金化原理，铝合金的强化方法；变形铝合金、铸造铝合金的组织形态及性能，铝合金的热处理与时效强化等。教学难点：铝合金的合金化原理，铝合金的强化方法。

讲授

作业六

9

铜合金、钛合金

4

教学重点：黄铜、青铜等合金的成分、性能及用途。钛的合金化原理，常用合金元素，常用钛合金的热处理工艺等。教学难点：黄铜、青铜的成分与性能的关系。钛合金的合金化，强化原理。

讲授

10

镁合金

4

教学重点：镁合金的合金化，强化方法、性能特点。教学难点：镁合金的合金化原理及强化方法。

讲授

作业七

11

金属功能材料

4

教学重点：形状记忆合金的原理与应用，储氢材料的储氢原理等。教学难点：形状记忆合金的形状记忆原理。

课程思政融入点：结合讲授，让学生去了解新时代的材料发展，新能源材料的研究进展和未来。

讲授

课程思政作业：要求学生去阅读关于新能源材料的进展文献综述

12

金属基复合材料、金属间化合物

4

教学重点：金属基复合材料的界面。金属基复合材料的性能常见的金属间化合物及其性能。教学难点：金属基复合材料的强度和体系选择。金属间化合物的性能及应用。

讲授

合计：

48

实践教学进程表

周次

实验项目名称

学时

重点、难点、课程思政融入点

项目类型（验证/综合/设计）

教学

方式

13-14

实验1：合金钢组织观察及比较

3

利用金相显微镜对部分合金钢显微组织进行观察分析与比较

综合

演示、动手测试

13-14

实验2：有色金属组织观察及比较

3

利用金相显微镜对有色金属的纤维组织进行观察分析与比较

综合

演示、动手测试

合计：

6

考核方法及标准

考核形式

评价标准

权重

阶段综合性作业（课外完成）

1. 评价标准：习题参考解答。

2. 要求：保质保量、独立、按时完成作业。

每次5%，共15%

实验

1. 评价标准：实验态度，实验报告的规范性、数据分析的准确性和回答实验思考题的正确性。

2. 要求：准确记录实验数据，按照实验报告要求对实验数据进行合理分析，回答实验思考题。

共12%

出勤

1. 评价标准：课堂教学时间和实验教学时间。

2. 要求：按时参加每次上课和实验。三次以上未出勤者无该成绩。

3%

期中考试（开卷）

1. 评价标准：试卷参考解答。

2. 要求：能灵活运用所学课程知识，独立、按时完成考试

5%

期末考核（闭卷）

1. 评价标准：试卷参考解答。

2. 要求：能灵活运用所学课程知识，独立、按时完成考试。

65%

大纲编写时间：2019-09-05

系（部）审查意见：

系（部）主任签名：                         日期：      年    月    日