《工程材料与热处理》课程标准课程名称：工程材料与热处理课程性质：专业基础课学分：3.5计划学时：60适用专业：机械设计与制造1.前言1.1课程性质工程材料与热处理机制专业学生必修的一门专业基础课。
是一门应用性和综合性很强的课程，使学生通过理论教学，获得常用机械工程材料、金属热加工和热处理的基本知识，为学习后续课程及形成综合职业能力打下必要的基础。
1.2设计思路本课程根据机械行业技术专业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求选择课程内容，从“任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标。
通过绪论\金属材料力学性能、纯金属与合金的晶体结构与结晶、铁碳合金相图、钢的热处理、常用钢材及选用、铸铁、非铁金属材料、非金属材料、铸造成型工艺、锻压成形工艺、焊接成形工艺、机械零件的毛坯成形综合选材等十三个任务的学习，让学生在了解金属材料特性，各毛培成形工艺过程的基础上，初步形成合理选择零件材料及毛坯加工成形方法的能力，培养学生解决实际问题的能力。
在课程实施过程中，充分利用课程特征，加大学生工程体验的教学设计，激发学生的主体意识和学习兴趣。
2.课程目标2.1总体目标学习并掌握常用材料特性和用途、掌握常用材料的热处理方法与作用和用途，使学生能合理选择材料和进行合理的热处理，从而培养适合专业发展需要的专门人才。
2.2具体目标2.2.1能力目标：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.初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。
2.2.2知识目标：1.以铁碳合金的成分组织温度性能为主线，了解四者的相互关系和变化规律的基础知识，初步具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力;2.了解钢材在实际加热和冷却时内部组织的变化及其对钢材性能的影响，了解各种热处理方法的目的、工艺和应用，初步具有选择钢材热处理方法的能力；3.了解毛坯的成形方法和基本工艺过程，初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。
工程材料与热加工工程材料是指在工程设计、施工和维修中使用的各种材料。
它们需要具备一定的力学性能、物理性能、化学性能和耐久性，同时还要满足特定的工程要求。
热加工是指通过加热来改变材料的组织结构和性能。
下面将介绍工程材料与热加工的相关内容。
一、工程材料的分类及其特点根据其组成和性能特点，工程材料可分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料。
1.金属材料金属材料是指具有金属性质的材料，具有良好的导电、导热、塑性、韧性和抗冲击能力等特点。
金属材料常用于制造机械设备、建筑结构和电子元器件等方面。
2.无机非金属材料无机非金属材料是指不含金属元素的材料，如水泥、玻璃、陶瓷等。
无机非金属材料具有良好的耐高温、阻燃、耐腐蚀和绝缘等特性，广泛应用于建筑、化工和电子行业。
3.有机高分子材料有机高分子材料是指由有机高分子化合物制成的材料，如塑料、橡胶和纤维。
有机高分子材料具有良好的耐候性、耐磨性和柔韧性等特点，广泛应用于汽车、电器和纺织行业。
二、热加工的原理和方法热加工是通过加热来改变材料的组织结构和性能，常用的热加工方法有热轧、热拉伸、热淬火等。
1.热轧热轧是指将金属材料加热至一定温度后，通过轧制机械对其进行塑性变形的过程。
热轧能够改善材料的组织结构、提高机械性能和表面质量，常用于生产薄板、钢管和型材等。
2.热拉伸热拉伸是指将金属材料加热至一定温度后，在拉伸力的作用下对其进行塑性变形的过程。
热拉伸能够提高材料的强度和韧性，常用于生产丝线、钢丝和钢筋等。
3.热淬火热淬火是指将金属材料加热至一定温度后，迅速冷却至室温的过程。
热淬火能够使材料的组织结构发生变化，从而获得高强度和高硬度的材料，常用于生产汽车零部件和机械工具等。
三、热加工对材料性能的影响热加工能够改变材料的组织结构和性能，对材料的力学性能、物理性能和化学性能等方面有着显著的影响。
1.组织结构热加工能够改变材料的晶粒大小和形状，从而影响材料的强度、韧性和硬度等性能。
工程材料及热处理一、名词解释（20分）8个名词解释1.过冷度：金属实际结晶温度T和理论结晶温度、Tm之差称为过冷度△T，△T=Tm-T。
2.固溶体：溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体。
3.固溶强化：固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加，而塑、韧性稍有下降，这种现象称为固溶强化。
4.匀晶转变：从液相中结晶出单相的固溶体的结晶过程称匀晶转变。
5.共晶转变：从一个液相中同时结晶出两种不同的固相6.包晶转变：由一种液相和固相相互作用生成另一种固相的转变过程，称为包晶转变。
7.高温铁素体：碳溶于δ-Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号δ表示。
铁素体：碳溶于α－Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号α或F表示。
奥氏体：碳溶于γ-Fe的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号γ或F表示。
8.热脆（红脆）：含有硫化物共晶的钢材进行热压力加工，分布在晶界处的共晶体处于熔融状态，一经轧制或锻打，钢材就会沿晶界开裂。
这种现象称为钢的热脆。
冷脆：较高的含磷量，使钢显著提高强度、硬度的同时，剧烈地降低钢的塑、韧性并且还提高了钢的脆性转化温度，使得低温工作的零件冲击韧性很低，脆性很大，这种现象称为冷脆。
氢脆：氢在钢中含量尽管很少，但溶解于固态钢中时，剧烈地降低钢的塑韧性增大钢的脆性，这种现象称为氢脆。
9.再结晶：将变形金属继续加热到足够高的温度，就会在金属中发生新晶粒的形核和长大，最终无应变的新等轴晶粒全部取代了旧的变形晶粒，这个过程就称为再结晶。
10.马氏体：马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。
含碳量低于0.2%，板条状马氏体；含碳量高于1.0%，针片状马氏体；含碳量介于0.2%-1.0%之间，马氏体为板条状和针片状的混合组织。
11.退火：钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织提高加工性能的一种热处理工艺。
12.正火：将钢加热到3c A或ccmA以上30-50℃，保温一定时间，然后在空气中冷却以获得珠光体类组织的一种热处理工艺。
(P. 6) (P. 7) (P. 7) (P. 9) (P. 11)作为零件检验和验收(P. 11) (P. 11)(P. 13)(P. 15)(P. 17)(P. 26)(P.27)第一章材料的性能及应用意义1 .使用性能、工艺性能 2. 力学性能3. 强度、屈服强度、抗拉强度4. 刚度，影响因素5. 塑性6. 硬度：概念、优缺点。
为什么一般工程图样上常标注材料的硬度,的主要依据？7. 硬度测试方法有哪几种？布氏、洛氏、维氏硬度的具体选择方法。
硬度测试有压入法和刻划法两大类。
8. 冲击韧性9. 疲劳10. 磨损11. 工艺性能第二章材料的结构1 -晶体、非晶体 2. 各向异性 3. 典型晶体结构第三章材料的凝固与结晶组织1.凝固、结晶（P. 35）2.过冷、过冷度、过冷度与结晶速度的关系（P.36）3.结晶过程：形核与长大（P.37）4.变质处理、原因、机理（P.39）5.同素异构转变（P.40）6.合金、相（P.40）7.合金相结构（P.40）8.固溶体、固溶强化：原因（P.41）9.金属化合物：与固溶体相比有哪些性能特点（P.42）10.匀晶相图、匀晶转变（P.45）11.共晶转变、杠杆定律（P.47）12.共析转变（P.50）第四章材料的变形断裂与强化机制1.塑性转变、滑移（P.55）2.细晶强化：原因（P.58）3.冷塑性变形时的组织变化（P.58）4.加工硬化：原因（P.60）5.|口I复：现象、结果、性能变化（P.61）6.再结晶：现象、结果、性能变化（P.62）7.再结晶温度（P.62）8.热加工、冷加工：区别（P. 64）9.金属强化机制：四种（P. 68）第五章铁碳合金相图及应用1.铁素体、奥氏体、渗碳体：特性（P.72）2.铁碳合金相图：关键点、线的温度与成分（P.73）3.铁碳合金分类（P.75）4.共析钢、亚共析钢、过共析钢的碳含量和室温组织（P.77）5.力学性能变化（P.82）第六章钢的热处理1.热处理工艺、三个阶段（P.85）2.相变点、A|、A3、Acm （P.85）3.共析钢奥氏体化过程（P.86）4.影响奥氏体形成的因素（P.87）5.晶粒度、起始晶粒度、实际晶粒度、（P.88）6.连续冷却、等温冷却（P.90）7.过冷奥氏体、过冷奥氏体等温转变曲线（P.90）8.过冷奥氏体等温转变的组织与性能：三大类（P.91）9.珠光体转变：产物、影响因素、片层间距对性能的影响（P.91）10.贝氏体：半扩散型、上下贝氏体形貌特征、性能特点、原因（P. 92）11 .马氏体：两类马氏体形貌特征、性能特点、强化原因（为什么成分不变而强度提高）、亚结构、转变特点、残余奥氏体、冷处理（P. 93）12.影响奥氏体等温转变的因素（P.13.退火：完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火、去应力退火、再结晶退火（工艺、目的、组织、应用）（P. 99）14.正火：与退火比较（工艺、目的、组织、应用）（P. 101）15.淬火：温度选择（碳钢、合金钢）（P. 102）16.常用冷却介质（P. 102）17.淬火方法、选择合适的淬火工艺（P. 103）18.淬透性：概念、特性、影响因素、与冷却速度的关系、与C曲线的关系（P. 104）19.淬硬性：概念、碳含量的关系（必须是进入马氏体的碳）（P. 106）20.回火：淬火后进行（为什么？或日的）、回火过程（几个阶段）（P. 107）21.回火分类与应用：温度、组织、调质处理（P. 108）22.淬火缺陷的种类、变形开裂的原因（P. 109）23.表面热处理、化学热处理（P. 111）24.感应淬火：目的（表面、心部）、选材特点及原因、淬硬层深度与参数的关系、分类、特点（可以提高疲劳强度）（P. 111）25.加工工艺路线安排、目的（P. 112）26.渗碳：目的（表面、心部）、与感应淬火的区别、选材特点及原因（P. 113）27.渗碳剂、渗碳工艺、温度、渗碳后热处理、组织（P. 113）28.加工工艺路线安排、目的（P. 115）29.渗氮：预备热处理（调质处理，为什么？）、特点（与渗碳比较）（P. 116）第七章钢铁材料1.钢中常存杂质元素：硫、磷、热脆、冷脆（P.122）2.合金钢（P.123）3.合金元素对钢的热处理的影响：奥氏体化温度（合金钢、碳钢）、C曲线、I门I火抗力、二次硬化、回火脆性（P.125）4.钢的分类（P.126）5.普通碳素结构钢：Q195 （屈服强度）、钏钉、不热处理（P.129）6.优质碳素结构钢：20、45、65Mn （含碳量、应用）（P.130）7.低合金高强度钢：Q345、Q420、Mn和V的作用（为什么比Q195强度高）、可不热处理也可以正火等（P.130）8.渗碳钢：20Cr、20CrMnTi、12Cr2Ni4 （含碳量、应用）（P. 133）9.渗氮钢：38CrMoAl（含碳量、应用）（P. 133）10.调质钢：45、40Cr、35CrMo （含碳量、性能特点、应用）、最终热处理、组织）（P. 133）11.弹簧钢：70、65Mn、6（）Si2Mn、50CrV （含碳量、合金元素的作用、工艺特点、组织）（P. 138）12.滚动轴承钢：GCrl5、预备热处理、最终热处理、冷处理、组织、冷处理、应用（P. 139）13.冷冲压钢：08F、08A1 （含碳量、性能特点、应用）（P.144）14.刃具钢：成分、合金元素的作用、工艺特点、组织、热硬性（P. 144）15.碳素工具钢：T8、T10 （含碳量、工艺特点、组织）（P. 145）16.低合金工具钢：9SiCr、CrWMn （含碳量、合金元素的作用、工艺特点、组织）（P. 146）17.高速工具钢：1841、6542 （含碳量、合金元素的作用、锻造、预备热处理、最终热处理、高的淬火温度、多次高温回火、组织）（P. 146）18.模具钢：分类（P. 149）19.冷作模具钢：T8、T12、Crl2、Crl2MoV （失效形式、含碳量、合金元素的作用、工艺特点、组织、应用）（P. 149）20.热作模具钢：5CrMnMo、5NiMo、3Cr2W8V （含碳量、合金元素的作用、锻造、预备热处理、最终热处理）（P. 151）21.量具钢：冷处理和时效的作用（P. 153）22.不锈钢：含碳量为什么要低？含Cr量为什么要高？（P. 154）23.马氏体型不锈钢：Crl3型、Crl8型（与40Cr相比，Cr的作用、应用）（P. 155）24.奥氏体不锈钢：0Crl8Ni9、lCrl8Ni9Ti （含碳量、合金元素的作用、组织）（P. 157）25.铸铁：碳的存在形式、石墨化过程及影响因素、组织特点（P. 162）26.灰铸铁：石墨形态、性能特点、热处理特点、白口化原因及改善措施（为什么机床床身用灰铸铁制造？为什么热处理对灰铸铁力学性能提高作用不大？）（P. 165）27.球墨铸铁：石墨形态、基体组织、性能特点、应用、热处理、工艺目的（为什么球墨铸铁可以代替钢）（P. 166）28.可锻铸铁：石墨形态、性能特点（P. 169）第八章有色金属材料1.黑色金属、有色金属（P.174）2.铝合金：分类（P.175）3.变形铝合金：分类、热处理工艺、时效的作用、原因、2A11 （P.175）4.铸造铝合金：ZL102 （P.178）5.铜合金：分类、主加元素（P.179）第九章高分子材料1.高分子、单体、聚合、链节（P. 187）2.高分了化合物的分类：按用途、按热行为（P. 189）3.老化及原因（P. 191）第十章陶瓷材料1.陶瓷：概念、三相的作用、结构、力学性能（P. 201）2.氧化铝陶瓷：性能、应用（P. 204）第十一章复合材料1.其合材料：概念、组成及作用、力学性能（P. 209）2.玻璃钢：构成、性能特点、应用（P. 214）第十二章功能材料第十三章材料表面技术1.电镀：概念、钝化处理（P.238）2.磷化处理（P.242）第十四章工程材料的选用与发展1.失效：概念、形式、原因（P.252）2.选材基木原则、首要原则（P.254）3.力学性能指标（P.256）4.齿轮：机床齿轮45、40Cr、汽车齿轮20Cr、2（） CrMnTi （加工工艺路线、各热处理目的）（P. 269）5.轴：机床主轴45、40Cr （加工工艺路线、各热处理目的）（P. 272）6.刀具：车刀、丝锥与板牙（应用）（P. 273）7.冷作模具：材料、应用（P. 274）常用钢种一览表。
