中南大学 金属材料及热处理

冶金与环境类本科生培养方案（新版）一、培养目标总体培养目标：坚持“强化基础教育、注重实践训练，启发创新思维、提高综合能力”教育方针，以“冶金－材料－环境一体化”为学科发展目标，培养既具有创新能力又具有务实精神的冶金、材料和环境相关领域的高级专门技术人才。

冶金工程专业培养目标：具有扎实的专业基础知识，掌握有色金属冶金和钢铁冶金、冶金物理化学和材料冶金等方面的知识和技能，能在冶金和材料等相关领域从事生产、设计、研发、教学、咨询、管理和贸易的高级专门技术人才。

环境工程专业培养目标：基本掌握污染控制与治理、工业废弃物的资源化、环境检测、环境评价、环境管理等知识和技能，能在环保部门、有关设计和工矿企业、科研院所、学校从事规划、设计、施工、管理、教学和科研的高级专门技术人才。

二、培养要求即有坚实的自然科学基础，又有一定的人文社会科学知识；即有务实精神，又有创新意识；即有扎实基础，又有不断学习和提高的能力；冶金工程专业培养要求：设立工程型、工程与研究复合型两种培养模式，有色金属冶金、钢铁冶金、冶金物理化学和材料冶金三个方向。

要求毕业生必须具有以下知识、能力和素质：1、掌握本专业所必需的工程制图、工程机械、电工电子和计算机应用的基本知识和技能。

2、具有扎实的数学、物理、化学和工程技术基础及外语和计算机应用技能.3、掌握冶金过程的基础理论和生产工艺基础知识，具有本专业领域1－2个专业方向的专业知识和技能.4、具备冶金生产组织、技术经济科学管理、环境安全的基础知识和工业设计的初步能力。

5、具备分析解决本专业生产中的实际问题以及进行科学研究、开发新技术新工艺、新材料的基本能力。

6、了解本专业和相关学科的科技发展新动态。

7、自学能力强、知识面广、适应自我发展和终身教育的需要，适应未来社会的发展和工作的要求。

环境工程专业培养要求：设立工程型、工程与研究复合型两种培养模式，以废物资源化为特色，要求毕业生必须具有以下知识、能力和素质：1、掌握工程制图、工程机械、应用电子与电工、检测和计算机应用的基本知识和技能。

书单一、材料科学基础学习要点：金属材料内容为主，高分子和无机非金属材料最好也涉猎一些，材料间一脉相通，知识多多益善。

推荐书籍：《材料科学基础》（上海交大胡庚祥、蔡珣版）或（北科大余永宁版）。

要求读懂晶体结构、晶体缺陷、扩散、相变、形变、回复、再结晶、相图。

二、材料物理学学习要点：金属物理学，很难，但领悟后终身受益。

推荐书籍：《金属物理学第一卷~第三卷》（南大冯端）、《材料物理性能》（北航田莳）、《工程材料力学性能》（合工大束德林）。

要求读懂材料的表面与界面、电性能、热性能、弹性变形、塑性变形、断裂、压缩、弯曲、扭转、冲击、强度、硬度、韧性、脆性、疲劳、应力腐蚀、摩擦磨损、蠕变，以上性能的测试方法与仪器。

三、材料热力学学习要点：金属材料热力学。

推荐书籍：《物理化学》（天大版、浅显易懂）或《材料热力学》（上海交大徐祖耀版、有理论深度）、《合金相与相变》（北科大肖纪美）。

要求读懂热力学三大定律、自由能、比热容、相平衡、固溶体、亚稳相、平衡相、相变（凝固、脱溶、调幅分解、有序无序转变）、氧化。

四、材料加工学习要点：掌握有色金属材料的主要加工和热处理方法，有精力可以涉猎钢铁材料加工热处理内容，此部分内容十分庞大且复杂，只要泛泛理解基本原理即可。

推荐书籍：《金属材料及热处理》（中南大学崔振铎）、《有色金属锭坯生产技术》（东北大学马宏声）、《材料成形基础》（郑州大学关绍康）、《金属塑性加工原理》（中南大学张新明）。

要求读懂熔炼（真空熔炼、非真空熔炼、感应熔炼（高频、中频、工频）、电弧熔炼、气体（除气、脱氧）、夹杂（净化）、覆盖剂）、铸造（铸锭、半连续铸造、连续铸造、压力铸造、连铸连轧、连续铸轧或铸挤、快速凝固、定向凝固）、锻造、冲压、挤压（热挤压、连续挤压、静液挤压）、拉拔、轧制（热轧、冷轧、孔型轧制）、半固态成形、焊接、切削（金属工艺学）、热处理（固溶、时效、退火、形变热处理）。

五、材料分析方法学习要点：初步了解材料成分、组织、性能的表征方法和原理。

《金属材料与热处理》课程标准一、课程性质与定位《金属材料与热处理》是机械类专业必修的技术基础课。

该课程理论性较强，新概念较多，同时又与生产实际有着密切联系。

为了使学生较好地消化所学知识，在学习本课程前，学生应安排金工实习，使他们对金属冶炼、加工及热处理有一个概括认识。

主要讲授金属材料典型组织、结构的基本概念，金属材料的成分、组织结构变化对性能的影响，热处理的基本类型及简单热处理工艺的制定，合金钢种类、牌号、热处理特点及应用，为学生从事机械设计、制造及相关的工作打下基础。

二、课程设计与理念本课程是根据高职教育数控技术专业人才培养目标，遵循以“就业为导向，能力为本位”的职教理念设计的。

具体体现在以下几点：1.贴近生产岗位。

本书以企业需求为基本依据，加强实践性教学，以满足企业岗位对高技能人才的需求作为课程教学的出发点，紧扣国家最新颁布的相关行业岗位的国家职业标准和职业技能鉴定规范，使本书内容与相关岗位对从业人员的要求相衔接。

2.借鉴国内外先进职业教育教学模式，突出项目教学，适应学分制。

3.理论与实践一体化。

培养理论联系实际，学以致用，在“做中学”的优良学风，突出实践，立足于实际运用，突出“以就业为导向”、“以能力为本位”的职教思想，精选从行业岗位提炼出来的案例进行教学训练，浅显、实用、紧密结合生产实际，将能力与技能培养贯穿于始终。

4.参照国家职业资格认证标准，实施项目教学，项目制作课题的考评标准具体明确，直观实用，可操作性强。

三、课程目标1.总体目标通过本课程的学习培养学生实事求是的精神和理论联系实际的工作方法。

2.技能与知识目标（1）具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力。

（2）初步具有选择钢材热处理方法的能力。

（3）了解金属学的基本知识。

（4）掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。

（5）了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。

（6）了解热处理的一般原理及其工艺。

（7）了解热处理工艺在实际生产中的应用。

一、填空题1、试写出下列材料的类别.（按用途分)与应用（举一例）。

20CrMnTi 属合金结构钢(类别）；可制作变速箱齿轮；T10属碳工具钢;可制作锉刀；45属碳素结构钢；可制作齿轮、螺栓；W18Cr4V属合金工具钢;可制作车刀；2、化学热处理的基本过程是加热、保温、冷却。

3、钢的淬透性主要取决于过冷奥氏体的稳定性，马氏体的硬度主要取决于含碳量与组织形态 ,钢的表层淬火,只能改变表层的组织结构，而化学热处理既能改变表层的组织结构，又能改变表层的成分。

4、低碳钢为了便于切削，常预先进行正火（提高硬度）处理;高碳钢为了便于切削，常预先进行退火（降低硬度)处理；5、索氏体中的渗碳体是层片状形貌。

回火索氏体中的渗碳体是珠粒状形貌。

6、纯Al的主要强化方法是晶粒细化（加工硬化），Al-Cu合金的主要强化方法是时效强化(固溶强化).7、再结晶形核的主要机理有应变诱发的晶界迁移机制,亚晶长大的形核机制。

8、欲消除过共析钢中大量的网状渗碳体应采用球化退火（正火），消除铸件中枝晶偏析应采用均匀化退火。

1。

共析钢淬火后，低温、中温、高温回火组织分别为回火马氏体,回火屈氏体，回火索氏体。

2. 马氏体形态主要有板条状和片状两种,其中片状马氏体硬度高、塑性差。

4．为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用回复退火工艺。

5．铝合金的时效方法可分为自然和人工两种。

1。

共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是P珠光体 ;B贝氏体； M屈氏体。

2、为了降低冷变形金属的强度和硬度，应采用回复与再结晶退火工艺。

3、根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳3. 45钢正火后渗碳体呈层状,调质处理后渗碳体呈球粒状。

4．中温回火主要用于各种弹簧和锻模等典型零件处理,回火后得到回火屈氏体组织.5 ．铝合金按其成分及生产工艺特点,可分为铸态和变形；变形铝合金按热处理性质可分为热处理非强化型铝合金和可热处理强化型铝合金两类；铝合金的时效方法可分为人工时效和自然时效两种。

《金属材料及热处理》课程教学大纲课程编号：081095211课程名称：金属材料及热处理英文名称：Metal Materials and heat treatment课程类型：学科基础课程要求：必修学时/学分：48/3（讲课学时：44 实验学时：4 ）适用专业：材料成型及控制工程一、课程性质与任务金属材料及热处理是材料成形及控制工程专业的一门重要必修课,也是理论性和实践性较强的专业课。

通过本课程的学习,使学生掌握钢的退火、正火、淬火和回火等热处理工艺的基本理论,基本知识和实验技能,并能应用于实践，了解工程用钢、铸铁和有色金属的分类和特性。

本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本工艺方法的讲解；在培养实践能力方面着重培养学生不同材质的工件在不同应用场合的选择，不同材料性能的热处理工艺的选择。

培养学生的工程观念和规范意识，要善于观察、思考，勤于实践，培养学生应用理论联系实际的方法去解决工程实际问题，具有合理地选择材料并确定热处理工艺的能力。

二、课程与其他课程的联系学生应在先学完《大学物理》、《材料科学基础》、《物理化学》等课程，并经过金属工艺的生产实训，对材料及热处理方面有一定的感性认识后，再学习本课程，通过本课程的学习，为《材料的力学性能》、《铸造合金熔炼》等专业课奠定基础，也为学生从事铸造、焊接、锻造、热处理专业方面工作打下坚实的基础。

三、课程教学目标1.掌握固态相变的基本理论，了解钢在加热与冷却时组织的转变规律，理解材料成分-组织-性能之间的关系；（支撑毕业能力要求1.2，1.3）2.掌握钢的退火、正火、淬火与回火的应用及工艺参数的制定，从而对材料及其热处理具有一定的分析和研究能力，对于实际工件能够给出较合理的热处理工艺；（支撑毕业能力要求2.1，2.3）3.对于已有热处理工艺造成的工程问题，能够分析存在问题的原因，优化热处理工艺；（支撑毕业能力要求4.2）4.了解特殊热处理工艺特征和应用；（支撑毕业能力要求1.2）5.了解常用金属材料（工程用钢、铸铁和有色合金）的特性，能够根据使用环境和性能要求选择合适的金属材料。

《金属材料及热处理》课程思政建设的实践与探索【摘要】本文主要介绍了关于《金属材料及热处理》课程思政建设的实践与探索。

在从背景介绍和意义重要性方面提出了问题。

在围绕课程理念与设计、课程内容与教学方法、学生学习效果评估、课程实践案例分享和学生思政教育效果展开讨论。

结论部分总结了实践与探索的成果，并展望了未来发展方向。

通过这篇文章的探讨，可以更好地了解到如何在金属材料及热处理课程中融入思政教育元素，促进学生综合素质的提升，为学生的思想品德教育提供参考和借鉴。

【关键词】金属材料、热处理、课程思政建设、实践、探索、课程理念、课程设计、教学方法、学习效果评估、实践案例分享、思政教育效果、成果、发展方向。

1. 引言1.1 背景介绍金属材料及热处理课程作为材料科学与工程专业的重要课程之一，对于培养学生的专业能力和思想素养起着至关重要的作用。

随着社会经济的不断发展和科技水平的不断提升，金属材料在工业生产和科研领域中的应用也日益广泛，因此有必要对金属材料及其热处理技术进行系统的教学与探讨。

本课程旨在通过理论与实践相结合的方式，使学生深入了解金属材料的性能、结构和热处理原理，培养其对金属材料及其相关问题的思考和解决能力。

在传统的金属材料课程教学中，往往侧重于理论知识的传授，而对学生的实际动手能力和创新思维的培养不够，这与时代发展的需求和学生个体发展的需求不尽相符。

本课程在设计中充分考虑到了学生的实践能力培养和思想素质提升，将理论知识与实践技能相结合，注重培养学生的创新能力和团队协作精神，使其在学习金属材料及热处理的过程中不仅掌握了专业知识，更重要的是培养了扎实的实践操作能力和综合分析问题的能力。

1.2 意义重要性金属材料及热处理课程在当今社会中具有重要的意义和价值。

金属材料及热处理作为材料科学与工程领域的重要内容之一，对于培养学生的工程素养和专业技能具有重要意义。

通过学习这门课程，学生可以深入了解金属材料的性能、结构和加工特性，掌握金属热处理的原理和技术，为将来从事相关工程领域提供坚实的理论基础和实践技能。

中南大学《热处理》试题及答案（二）问答题1、过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。

②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。

③过冷度增大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N 与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。

2、下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯锯条、普通螺钉、车床主轴。

答：手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造，如T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A。

普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195、Q215、Q235。

车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30、35、40、45、50。

3、何谓钢的热处理？钢的热处理操作有哪些基本类型？试说明热处理同其它工艺过程的关系及其在机械制造中的地位和作用。

答：（1）为了改变钢材内部的组织结构，以满足对零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一种综合的热加工工艺过程。

（2）热处理包括普通热处理和表面热处理；普通热处理里面包括退火、正火、淬火和回火，表面热处理包括表面淬火和化学热处理，表面淬火包括火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火，化学热处理包括渗碳、渗氮和碳氮共渗等。

（3）热处理是机器零件加工工艺过程中的重要工序。

一个毛坯件经过预备热处理，然后进行切削加工，再经过最终热处理，经过精加工，最后装配成为零件。

热处理在机械制造中具有重要的地位和作用，适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。

热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料潜力、降低结构重量、节省材料和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命，做到一个顶几个、顶十几个。

书单一、材料科学基础学习要点：金属材料内容为主，高分子和无机非金属材料最好也涉猎一些，材料间一脉相通，知识多多益善。

推荐书籍：《材料科学基础》（上海交大胡庚祥、蔡珣版）或（北科大余永宁版）。

要求读懂晶体结构、晶体缺陷、扩散、相变、形变、回复、再结晶、相图。

二、材料物理学学习要点：金属物理学，很难，但领悟后终身受益。

推荐书籍：《金属物理学第一卷~第三卷》（南大冯端）、《材料物理性能》（北航田莳）、《工程材料力学性能》（合工大束德林）。

要求读懂材料的表面与界面、电性能、热性能、弹性变形、塑性变形、断裂、压缩、弯曲、扭转、冲击、强度、硬度、韧性、脆性、疲劳、应力腐蚀、摩擦磨损、蠕变，以上性能的测试方法与仪器。

三、材料热力学学习要点：金属材料热力学。

推荐书籍：《物理化学》（天大版、浅显易懂）或《材料热力学》（上海交大徐祖耀版、有理论深度）、《合金相与相变》（北科大肖纪美）。

要求读懂热力学三大定律、自由能、比热容、相平衡、固溶体、亚稳相、平衡相、相变（凝固、脱溶、调幅分解、有序无序转变）、氧化。

四、材料加工学习要点：掌握有色金属材料的主要加工和热处理方法，有精力可以涉猎钢铁材料加工热处理内容，此部分内容十分庞大且复杂，只要泛泛理解基本原理即可。

推荐书籍：《金属材料及热处理》（中南大学崔振铎）、《有色金属锭坯生产技术》（东北大学马宏声）、《材料成形基础》（郑州大学关绍康）、《金属塑性加工原理》（中南大学张新明）。

要求读懂熔炼（真空熔炼、非真空熔炼、感应熔炼（高频、中频、工频）、电弧熔炼、气体（除气、脱氧）、夹杂（净化）、覆盖剂）、铸造（铸锭、半连续铸造、连续铸造、压力铸造、连铸连轧、连续铸轧或铸挤、快速凝固、定向凝固）、锻造、冲压、挤压（热挤压、连续挤压、静液挤压）、拉拔、轧制（热轧、冷轧、孔型轧制）、半固态成形、焊接、切削（金属工艺学）、热处理（固溶、时效、退火、形变热处理）。

五、材料分析方法学习要点：初步了解材料成分、组织、性能的表征方法和原理。

《金属材料及热处理》课程思政建设的实践与探索1. 引言1.1 课程背景《金属材料及热处理》课程作为材料科学与工程专业的重要课程之一，旨在使学生掌握金属材料的组织结构、性能及其热处理技术，为日后从事材料工程领域的工作做好准备。

金属材料在现代工业生产中起着至关重要的作用，其性能的提升和优化对于工程实践具有重要的意义。

随着科技的不断进步和社会的快速发展，金属材料及热处理技术的研究和应用也日益受到重视。

在《金属材料及热处理》课程中，学生将学习金属材料的基本知识、热处理工艺及其在材料设计、加工和应用中的应用。

通过理论学习和实践操作，学生能够深入了解金属材料的结构、性能和加工过程，为将来从事相关工作提供良好的理论基础和实践技能。

本课程的开设不仅有利于学生扩大专业知识领域，提高实践操作能力，还有助于培养学生的创新思维和工程实践能力。

通过学习金属材料及热处理课程，学生将能够更好地适应材料工程领域的发展需求，为未来的职业发展打下坚实的基础。

1.2 研究意义《金属材料及热处理》课程思政建设的实践与探索旨在通过思想政治教育的有效融入，提高学生的思想道德水平和综合素质，促进学生全面发展。

对于培养学生正确的世界观、人生观和价值观，夯实学生的思想基础，具有重要的现实意义。

随着社会的发展，学生所处的社会环境和面临的挑战也在不断变化，因此加强思政建设，引导学生正确看待自身发展和社会发展，具有重要意义。

通过课程思政建设的实践探索，可以提升课程的实际教学效果，激发学生学习的积极性和主动性，促进课程内涵的发展和创新。

对《金属材料及热处理》课程思政建设进行实践与探索具有重要的意义和价值。

2. 正文2.1 《金属材料及热处理》课程的内容《金属材料及热处理》课程的内容主要包括金属材料的分类与性能、金属加工原理、金属热处理工艺、金属表面处理技术等内容。

学生需要了解不同金属材料的分类与特点，比如铁、铝、铜等金属及其合金的性能和应用领域。

接着，学习金属加工原理，包括金属成形的机理、铸造、锻造、挤压等加工方法。

第一章 原子排列与晶体结构1. fcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为 ，配位数是 ,晶胞中原子数为 ，把原子视为刚性球时，原子的半径r与点阵常数a 的关系是 ；bcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ；hcp 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为 ，配位数是 ,，晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a的关系是 。

2. Al 的点阵常数为0.4049nm ，其结构原子体积是 ，每个晶胞中八面体间隙数为 ，四面体间隙数为 。

3. 纯铁冷却时在912e 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构，配位数 ，致密度降低 ，晶体体积 ，原子半径发生 。

4. 在面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平面上的方向。

在hcp 晶胞的（0001）面上标出）（0121晶面和]0121[晶向。

5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。

6 在铅的（100）平面上，1mm 2有多少原子？已知铅为fcc 面心立方结构，其原子半径R=0.175×10-6mm 。

第二章 合金相结构一、 填空1） 随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度 ，塑性 ，导电性 ，形成间隙固溶体时，固溶体的点阵常数 。

2） 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是（1） ；（2） ；（3） ；（4） 和环境因素。

3） 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。

4） 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为 和 。

5） 无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ，塑性 ，导电性 。

6）间隙固溶体是 ，间隙化合物是 。

二、 问答1、 分析氢，氮，碳，硼在a-Fe 和g-Fe 中形成固溶体的类型，进入点阵中的位置和固溶度大小。

已知元素的原子半径如下：氢：0.046nm ，氮：0.071nm ，碳：0.077nm ，硼：0.091nm ，a-Fe ：0.124nm ，g-Fe ：0.126nm 。