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固态相变原理
一、课程介绍《固态相变原理》是材料类本科专业一门学科基础主干课程,在专业课中起着承前启后的作用,本课程为后继课程深入研究金属成分组织性能之间的关系提出手段、方法和设备,综合应用专业课知识和实验技术,解决材料热处理研究、生产中的实际问题学生学习本课程后,不仅在合理地正确选择和使用材料和合理制定各种热加工规范,而且更重要的是培养从事金属材料和工艺组织性能的研究方面具有一定的能力本课程所讲述的内容有金属固态相变的基本规律、钢中奥氏体的形成、过冷奥氏体冷却转变图、珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变、淬火钢回火时的转变等七章,教学部分包括学时,实验学时,以期末闭卷考试形式结课408IntroductionThis teachingis oneof thecompulsory coursesfor the students majoringin materialsscience.The primarypurpose isto inspirethese undergraduatesto studyand achievethesystematic andcomprehensive knowledgeon themicrostructures,technologies andproperties,as wellas theunderlying relationshipof materialsin solidphase transformationfortheoretically directingtheir futureprofessional work.After studyingin thiscourse,thestudentsshould exhibita certaincapability notonly tocorrectly chooseand utilizematerialsand theirheat treatmenttechnologies,but alsoto workon themetal materialsandtheir processingtechnologies,structures andproperties.The contentof thisbook includes:basic principleof solid-state phasetransitionin metallicmaterials,formation ofaustenite insteel,phase diagramfor supercooledaustenite,pearlite transformation,martensite transformation,Bainite transformation,phase transformationof quenchedsteel intempering course.There aretotally sevenchaptersto take40theoretical lessonsand8lab tutorials.The teachingis closedbyan examinationin theend ofterm.课程基本信息课程名称固态相变原理课程编码432301英文名称Solid PhaseTransformations inAlloys课程学时48课程学分3课程类别学科基础课程课程性质选修课(限选)开课学期第6学期课内实验学时8材料科学与工程(金属材料工程模块)、材料成型及控制工程适用专业开课单位金属材料工程系选用教材《合金固态相变》.中南大学出版社,2008-9-1出版.
1.《金属固态相变教程》.冶金工业出版社,
2003.刘宗昌等编著.主要参考书
2.《金属热处理原理》.机械工业出版社出版,
1981.刘云旭主编.
二、教学大纲、教学目的1学习课程的主要目的是使学生较全面系统地获得材料的固态相变的组织、工艺与材料性能及应用之间的相互关系,为以后的业务工作打好理论基础学生学习本课程后,不仅在合理地正确选择和使川材料和合理制定各种热加工规范,而且更重要的是培养从事金属材料和工艺组织性能的研究方面具有一定的能力、教学要求2通过本课程学习,要求学生掌握金属材料中相变的基本规律,主要是钢中组织转变的基本规律,具有运用金属材料中相变的基本规律,分析和研究金属热处理工艺问题的能力;同时应掌握成分、组织与性能之间的关系,对金属材料具有一定的分析和研究能力,为提高机械产品质量,充分发挥现有材料的潜力,合理制定热处理工艺,发展新材料利新工艺奠定良好的理论基础.、预备知识或先修课程要求3该课程的先行课为物理化学、金属学等,平行课有金属力学性能等,后继课程有金属热处理工艺学、材料的现代测试技术、金属材料学、金属物理性能等先行课金属学的主要任务是认识金属和合金的本质及影响其性能的基本因素本课程为后继课程深入研究金属成分组织性能之间的关系提出手段、方法和设备,综合应用专业课知识和实验技术,解决材料热处理研究、生产中的实际问题应先修完高等数学、化学、大学物理、物理化学、工程力学、材料热力学、材料科学基础等课程、教学方式4课程由理论课堂和实验操作引导两部分组成,一律采用多媒体教学理论授课48学时,教师讲授与课堂讨论相结合;实验操作引导8学时,以学生操作、设计为主,教师引导、答疑为辅、实验环境和设备5
(1)硬件环境每个学生一台微型计算机及数码金相显微镜;另配有一台正立智能材料显微镜(蔡司)
(2)软件环境网络互动管理软件、OPTPr图像处理软件及AxiImaging图像处理软件、课程教学内容及学时分配6第1章金属固态相变的基本规律(5学时)
1.1金属及其热处理工艺发展历程
1.2合金固态相变的相关基本概念
1.3固态相变的分类
1.
3.1按热力学分类
1.
3.2按动力学分类
1.4固态相变的一般特征
1.5固态相变的形核和长大教学重点、难点学科发展简介、基本概念、固态相变的分类及其热力学和动力学特征第2章钢中奥氏体的形成(5学时)
2.1奥氏体及其特征
2.2钢的奥氏体等温转变
2.3钢中奥氏体的连续加热转变
2.4奥氏体晶粒长大及控制教学重点、难点重点掌握奥氏体的组织结构和性能、奥氏体的形成机制以及奥氏体晶粒度概念、长大机制、影响因素和控制途径;了解连续加热时奥氏体的形成规律第3章过冷奥氏体冷却转变图(4学时)
3.1过冷奥氏体等温转变动力学图
3.2过冷奥氏体连续冷却转变
3.3热处理过程与工艺教学重点、难点、学时分配掌握过冷奥氏体等温冷却转变图(TTT图)的建立、分析以及影响因素和过冷奥氏体连续冷却转变图(CCT图)的建立、分析第4章珠光体转变(6学时)
4.1珠光体组织及特征
4.22珠光体转变过程及形态特征
4.3珠光体转变动力学及其影响因素
4.4珠光体力学性能教学重点、难点重点掌握珠光体的组织形态、结构与性能以及珠光体的形成机制;重点掌握影响珠光体转变动力学因素和珠光体的机械性能;了解亚(过)共析钢珠光体的形成;钢中魏氏组织的形成第5章马氏体相变(9学时)
5.1马氏体的晶体学
5.2马氏体的组织形态
5.3马氏体相变分类和特征
5.4马氏体转变机理
5.5马氏体性能与影响因素
5.6奥氏体稳定化
5.7马氏体相变的应用教学重点、难点重点掌握马氏体晶体结构以及新生马氏体的异常正方度、马氏体转变的主要特征、马氏体(板条马氏体和片状马氏体)的形态学;影响马氏转变的动力学因素;马氏体转变的热力学条件;Ms点的定义及其影响因素;马氏体的机械性能;奥氏体稳定化第6章贝氏体转变(6学时)
6.1贝氏体的分类和定义
6.2贝氏体组织结构和晶体学特征
6.3贝氏体的相变机制与动力学
6.4贝氏体的力学性能教学重点、难点、学时分配掌握贝氏体转变的基本特征;贝氏体(B上和B下)的组织形态;了解贝氏体的转变机制和贝氏体的机械性能第7章淬火钢回火时的转变(5学时)
7.1淬火碳钢回火过程中的组织变化
7.2合金元素对回火转变的影响
7.3淬火碳钢回火时力学性能的变化教学重点、难点重点掌握淬火钢回火时的组织转变规律,包括碳原子在马氏体内的偏聚、马氏体的分解-回火马氏体、残余奥氏体的转变、二次淬火、碳化物的转变、二次硬化;a相的回复与再结晶碳化物聚集球化;掌握淬火钢回火时机械性能的变化;回火脆性及防止方法、实验项目内容、学时分配、实验小组7序实验学时分组实验实验项目内容提要号类型分配人数地点教学要求钢的奥氏体晶粒1数码金相显微镜的操作及图像分析软件综合性21金属依据实验效度的测量的使用,奥氏体晶粒度的显示和测量材料果进行评实验价优秀、珠光体、贝氏体和马氏体等显微组织的珠光体、马氏体、教学良好、一般、2验证性21观察,掌握非平衡冷却条件下过冷奥氏贝氏体显微组织中心合格及不合体转变组织形貌特征观察及分析格序实验学时分组实验教学实验项目内容提要号类型分配人数地点要求对不同热处理工艺条件下的碳钢及合金钢的热处理工艺3综合性41钢,进行硬度测量、金相试样制备和组及性能分析织观察,更好理解钢铁材料中成分-工艺-组织-性能间的内在联系、考核要求、考核方式及成绩评定标准81课程考核成绩由期末考试80%、平时出勤5%和实验效果15%三部分组成2平时作业和实验效果评价,分优秀、良好、一般、合格及不合格5个等级记载,期末采用加权累计的方法计分3最终课程考核成绩采用百分制,满分100分,60分为及格、其他说明9根据各个专业的特点,授课及实验内容可以有所侧重或选择。