13级金属材料工程专业教学大纲汇编河北工程大学材料科学与工程学院
13 级金属材料工程专业 教学大纲汇编 河北工程大学材料科学与工程学院
目录《材料科学基础》教学大纲1《材料现代分析方法》教学大纲。..8《表面工程学》教学大纲.14..18《焊接工程学》教学大纲《材料力学性能》教学大纲...22《材料治金传输原理》教学大纲..27《粉末冶金原理》教学大纲...30《复合材料》教学大纲...36..40《材料物理性能与功能材料》教学大纲...45《金属材料先进制备技术》教学大纲..49《金属材料学》教学大纲...53《失效分析与防护》教学大纲..57《材料科学研究方法》教学大纲..61《铸造合金及其熔炼》教学大纲...65《专业前沿进展概况》教学大纲..《计算机在材料科学中的应用》教学大纲..69..73《金属的腐蚀与防护》教学大纲《先进结构材料》教学大纲，...77《材料现代设计理论与方法》教学大纲..80...84《工程伦理》教学大纲....8《热处理工程基础》教学大纲...94《创新能力与实践》教学大纲..97《专业课程设计》教学大纲..99《材料成型工艺实习》教学大纲《生产实习》教学大纲..101《金属材料专业毕业设计（论文）》教学大纲..103..107《金属材料专业毕业实习》教学大纲，《应用写作与专业外语》教学大纲....111《工程导论》教学大纲..116..119《工程化学》教学大纲..126《粉末冶金材料》课程教学大纲《无损检测》教学大纲.133
目 录 《材料科学基础》教学大纲.1 《材料现代分析方法》教学大纲.8 《表面工程学》教学大纲.14 《焊接工程学》教学大纲.18 《材料力学性能》教学大纲.22 《材料冶金传输原理》教学大纲.27 《粉末冶金原理》教学大纲.30 《复合材料》教学大纲.36 《材料物理性能与功能材料》教学大纲.40 《金属材料先进制备技术》教学大纲.45 《金属材料学》教学大纲.49 《失效分析与防护》教学大纲.53 《材料科学研究方法》教学大纲.57 《铸造合金及其熔炼》教学大纲.61 《专业前沿进展概况》教学大纲.65 《计算机在材料科学中的应用》教学大纲.69 《金属的腐蚀与防护》教学大纲.73 《先进结构材料》教学大纲.77 《材料现代设计理论与方法》教学大纲.80 《工程伦理》教学大纲.84 《热处理工程基础》教学大纲.88 《创新能力与实践》教学大纲.94 《专业课程设计》教学大纲.97 《材料成型工艺实习》教学大纲.99 《生产实习》教学大纲.101 《金属材料专业毕业设计（论文）》教学大纲.103 《金属材料专业毕业实习》教学大纲.107 《应用写作与专业外语》教学大纲.111 《工程导论》 教学大纲.116 《工程化学》教学大纲.119 《粉末冶金材料》课程教学大纲.126 《无损检测》教学大纲.133
《材料科学基础》教学大纲课程编号：C050130507课程名称：材料科学基础课程类型：专业基础课组英文名称：FundamentalsofMaterialsScience适用专业：材料科学与工程总学时：70学分：4.5一、课程的性质、目的和任务性质：材料科学基础是材料金属材料和冶金工程专业的一门重要的学科基础理论课程。目的：本课程的教学目的是使学生系统掌握材料的化学成分、组织结构与性能之间的关系及其变化规律的基础理论，材料热处理的基本原理和方法，以及金相组织的分析方法，能从材料组成-结构-性能相互联系的角度理解、解释材料制备、通过热处理进行材料改性以及使用过程中的各种化学、物理现象和性能。任务：为后续专业课打下牢固的基础，同时为将来从事材料的研究与开发打下坚实的理论基础。二、课程教学的基本要求1.课程教学的基本要求通过学习，应着重掌握材料成分、组织、结构及加工过程与性能间的相互关系；了解材料科学在国民经济中的地位与作用与材料科学的发展历史。掌握材料中原子的结合方式、晶体学基础、材料的晶体结构、相结构。掌握点缺陷、线缺陷、面缺陷的有关概念、规律、实际应用等基本理论。掌握纯金属的结晶过程、结晶的条件、形核规律、长大规律，了解结晶理论的实际应用。掌握相图的基本知识、二元相图的基本类型、二元相图的分析与使用方法，熟练记忆和应用Fe-Fe3C相图。掌握三元相图的成分表示法，理解三元系平衡转变的定量法则、三元匀晶相图、三元共晶相图、三元相图的四相平衡转变、具有化合物的三元相图的分析方法。掌握弹性变形、单晶体的塑变、多晶体的塑变的规律，掌握塑性变形对金属组织与性能的影响，金属及合金强化的位错解释。掌握金属及合金在加热过程中的组织与性能变化，掌握回复、再结晶、晶粒长大及金属的热变形的规律。掌握扩散的基本理论。三、课程教学内容0. 绪论内容：0.1材料科学在国民经济中的地位与作用0.2材料科学的发展简史0.3本课程的主要内容和学习方法I
1 《材料科学基础》教学大纲 课程编号: C050130507 课程名称：材料科学基础 课程类型：专业基础课组 英文名称：Fundamentals of Materials Science 适用专业：材料科学与工程 总 学 时：70 学 分：4.5 一、课程的性质、目的和任务 性质：材料科学基础是材料金属材料和冶金工程专业的一门重要的学科基 础理论课程。 目的：本课程的教学目的是使学生系统掌握材料的化学成分、组织结构与 性能之间的关系及其变化规律的基础理论，材料热处理的基本原理和方法，以 及金相组织的分析方法，能从材料组成-结构-性能相互联系的角度理解、解释 材料制备、通过热处理进行材料改性以及使用过程中的各种化学、物理现象和 性能。 任务：为后续专业课打下牢固的基础，同时为将来从事材料的研究与开发 打下坚实的理论基础。 二、课程教学的基本要求 1.课程教学的基本要求 通过学习，应着重掌握材料成分、组织、结构及加工过程与性能间的相互 关系； 了解材料科学在国民经济中的地位与作用与材料科学的发展历史。 掌握材料中原子的结合方式、晶体学基础、材料的晶体结构、相结构。 掌握点缺陷、线缺陷、面缺陷的有关概念、规律、实际应用等基本理论。 掌握纯金属的结晶过程、结晶的条件、形核规律、长大规律，了解结晶理 论的实际应用。 掌握相图的基本知识、二元相图的基本类型、二元相图的分析与使用方法， 熟练记忆和应用 Fe-Fe3C 相图。 掌握三元相图的成分表示法，理解三元系平衡转变的定量法则、三元匀晶 相图、三元共晶相图、三元相图的四相平衡转变、具有化合物的三元相图的分 析方法。 掌握弹性变形、单晶体的塑变、多晶体的塑变的规律，掌握塑性变形对金 属组织与性能的影响，金属及合金强化的位错解释。 掌握金属及合金在加热过程中的组织与性能变化，掌握回复、再结晶、晶 粒长大及金属的热变形的规律。 掌握扩散的基本理论。 三、课程教学内容 0.绪论 内容： 0.1 材料科学在国民经济中的地位与作用 0.2 材料科学的发展简史 0.3 本课程的主要内容和学习方法
重点：本课程的主要内容难点：学习方法要求：了解材料科学在国民经济中的地位与作用和材料科学的发展简史，掌握本课程的主要内容和学习方法1金属的晶体结构内容：1.1金属1.2金属的晶体结构1.3实际晶体的晶体结构重点：金属原子的结构特点和结合能；空间点阵及有关概念，晶向、晶面指数的标定，典型金属的晶体结构：位错等有关基本概念，点缺陷的平衡性质，位错的运动与晶体滑移的关系，位错的性质，柏氏失量的性质与应用，位错反应与位错的增殖，点缺陷的平衡性质，晶界的结构与特性。难点：金属原子的结构特点和结合能：六方晶系布拉菲指数标定，原子的堆垛方式；线缺陷，位错模型，位错的应力场，不全位错的原子模型。要求：理解和掌握材料的结合方式，晶体学基础，材料的晶体结构，晶体缺陷（点缺陷，线缺陷，面缺陷）。2纯金属的结晶2.1金属结晶的现象2.2金属结晶的热力学条件2.3金属结晶的结构条件2.4晶核的形成2.5晶核长大2.6金属铸锭的组织与缺陷重点：金属结晶的微观过程；结晶的热力学条件的推导、有关过冷的概念、金属凝固的条件：有关近程有序、远程有序和相起伏的概念：晶核形成的条件：形核规律；固液界面的几种微观结构、晶体长大的机制、树枝状晶的形成机理；结晶理论应用；铸锭的组织形态和特点、铸锭缺陷的种类和形成原因。难点：与临界晶核半径、形核率、形核功有关参数的推导：螺型位错长大机制、控制长大速度的措施；铸锭组织的控制。要求：理解和掌握纯金属的结晶过程，结晶的热力学条件，形核规律，长大规律，结晶理论的实际应用。3二元合金的相结构与结晶3.1合金中的相相的分类、影响相结构的因素3.2合金的相结构固溶体、金属化合物3.3二元合金相图的建立二元相图的表示方法、二元合金相图的测定方法、相律及杠杆定律3.4匀晶相图及固溶体的结晶相图分析、固溶体合金的平衡结晶过程、固溶体的不平衡结晶、区域偏析和区域提纯、成分过冷及其对晶体成长形状和铸锭组织的影响3.5共晶相图及其合金的结晶2
2 重点：本课程的主要内容 难点：学习方法 要求：了解材料科学在国民经济中的地位与作用和材料科学的发展简史,掌 握本课程的主要内容和学习方法. 1 金属的晶体结构 内容： 1.1 金属 1.2 金属的晶体结构 1.3 实际晶体的晶体结构 重点：金属原子的结构特点和结合能; 空间点阵及有关概念，晶向、晶面 指数的标定，典型金属的晶体结构; 位错等有关基本概念，点缺陷的平衡性质， 位错的运动与晶体滑移的关系，位错的性质，柏氏矢量的性质与应用，位错反 应与位错的增殖，点缺陷的平衡性质，晶界的结构与特性。 难点：金属原子的结构特点和结合能; 六方晶系布拉菲指数标定，原子的 堆垛方式;线缺陷，位错模型，位错的应力场，不全位错的原子模型。 要求：理解和掌握材料的结合方式，晶体学基础，材料的晶体结构，晶体 缺陷（点缺陷，线缺陷，面缺陷）。 2 纯金属的结晶 2.1 金属结晶的现象 2.2 金属结晶的热力学条件 2.3 金属结晶的结构条件 2.4 晶核的形成 2.5 晶核长大 2.6 金属铸锭的组织与缺陷 重点：金属结晶的微观过程；结晶的热力学条件的推导、有关过冷的概念、 金属凝固的条件；有关近程有序、远程有序和相起伏的概念；晶核形成的条件； 形核规律；固液界面的几种微观结构、晶体长大的机制、树枝状晶的形成机理； 结晶理论应用；铸锭的组织形态和特点、铸锭缺陷的种类和形成原因。 难点：与临界晶核半径、形核率、形核功有关参数的推导；螺型位错长大 机制、控制长大速度的措施；铸锭组织的控制。 要求：理解和掌握纯金属的结晶过程，结晶的热力学条件，形核规律，长 大规律，结晶理论的实际应用。 3 二元合金的相结构与结晶 3.1 合金中的相 相的分类、影响相结构的因素 3.2 合金的相结构 固溶体、金属化合物 3.3 二元合金相图的建立 二元相图的表示方法、二元合金相图的测定方法、相律及杠杆定律 3.4 匀晶相图及固溶体的结晶 相图分析、固溶体合金的平衡结晶过程、固溶体的不平衡结晶、区域偏析 和区域提纯、成分过冷及其对晶体成长形状和铸锭组织的影响 3.5 共晶相图及其合金的结晶
相图分析、典型合金的平衡结晶及其组织、不平衡结晶及组织、比重偏析和区域偏析3.6包晶相图及其合金的结晶相图分析、典型合金的平衡结晶及组织、不平衡结晶及组织、包晶转变的实际应用3.7其它类型的二元合金相图组元间形成化合物的相图、偏晶、熔晶和合晶相图、具有固态转变的二元合金相图3.8二元相图的分析和使用相图分析步骤、应用相图时要注意的问题、根据相图判断合金的性能重点：各种相的概念及其分类方法：二元相图的建立及含义：相律与杠杆定律；匀晶转变、固溶体的结晶过程与偏析：共晶转变及其结晶组织；包晶转变及其结晶组织：偏晶相图、熔晶相图和合晶相图的特点，共析转变和包析转变及其结晶组织；相图中的几何规律，相图的分析方法，利用相图判断材料的性能。难点：中间相的结构及其区别：二次杠杆的应用：相图的热力学原理；不平衡凝固与偏析、成分过冷对组织的影响；利用相图判断材料的性能；不平衡凝固与偏析；利用相图判断材料的性能：包晶转变的实际应用：利用相图判断材料的性能；复杂二元相图分析；利用相图判断材料的性能。要求：理解和掌握相图的基本知识，二元相图的基本类型，二元相图的分析与使用，铁碳相图和铁碳合金。4铁碳合金4.1铁碳合金的组元及基本相纯铁、渗碳体的概念，铁的同素异晶转变，铁素体、奥氏体、渗碳体的晶体结构4.2Fe一Fe3C相图分析相图中的点、线、区及其意义、包晶转变、共晶转变、共析转变、三条重要的特性曲线4.3铁碳合金的平衡结晶过程及组织のC=0.01%的工业纯铁、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4.4含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响对平衡组织的影响、对机械性能的影响、对工艺性能的影响4.5钢中的杂质元素及钢锭组织钢中的杂质元素及其影响、钢锭的组织及其宏观缺陷重点：铁的同素异晶转变及其晶体结构，铁素体、奥氏体、渗碳体的晶体结构及其性能；铁碳合金相图及其各点、线、区的名称及含义，包晶转变、共晶转变和共析转变的条件及其组织，GS线、ES线和PQ线的含义及应用；铁碳相图中典型合金的凝固过程、组织特点及其相与组织组成物的相对量计算：含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响：锰、硅、硫、磷、氮、氢、氧对铁碳组织和性能的影响，钢锭组织的组成。难点：渗碳体的晶体结构：铁碳合金相与组织组成物的相对量计算；钢锭组织中的宏观缺陷及其形成因素。3
3 相图分析、典型合金的平衡结晶及其组织、不平衡结晶及组织、比重偏析 和区域偏析 3.6 包晶相图及其合金的结晶 相图分析、典型合金的平衡结晶及组织、不平衡结晶及组织、包晶转变的 实际应用 3.7 其它类型的二元合金相图 组元间形成化合物的相图、偏晶、熔晶和合晶相图、具有固态转变的二元 合金相图 3.8 二元相图的分析和使用 相图分析步骤、应用相图时要注意的问题、根据相图判断合金的性能 重点：各种相的概念及其分类方法；二元相图的建立及含义；相律与杠杆 定律；匀晶转变、固溶体的结晶过程与偏析；共晶转变及其结晶组织；包晶转 变及其结晶组织；偏晶相图、熔晶相图和合晶相图的特点，共析转变和包析转 变及其结晶组织；相图中的几何规律，相图的分析方法，利用相图判断材料的 性能。 难点：中间相的结构及其区别；二次杠杆的应用；相图的热力学原理；不 平衡凝固与偏析、成分过冷对组织的影响；利用相图判断材料的性能；不平衡 凝固与偏析；利用相图判断材料的性能；包晶转变的实际应用；利用相图判断 材料的性能；复杂二元相图分析；利用相图判断材料的性能。 要求：理解和掌握相图的基本知识，二元相图的基本类型，二元相图的分 析与使用，铁碳相图和铁碳合金。 4 铁碳合金 4.1 铁碳合金的组元及基本相 纯铁、渗碳体的概念，铁的同素异晶转变，铁素体、奥氏体、渗碳体的晶 体结构 4.2 Fe－Fe3C 相图分析 相图中的点、线、区及其意义、包晶转变、共晶转变、共析转变、三条重 要的特性曲线 4.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织 ωC＝0.01％的工业纯铁、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 4.4 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 对平衡组织的影响、对机械性能的影响、对工艺性能的影响 4.5 钢中的杂质元素及钢锭组织 钢中的杂质元素及其影响、钢锭的组织及其宏观缺陷 重点：铁的同素异晶转变及其晶体结构，铁素体、奥氏体、渗碳体的晶体 结构及其性能；铁碳合金相图及其各点、线、区的名称及含义，包晶转变、共 晶转变和共析转变的条件及其组织，GS 线、ES 线和 PQ 线的含义及应用；铁碳 相图中典型合金的凝固过程、组织特点及其相与组织组成物的相对量计算；含 碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响；锰、硅、硫、磷、氮、氢、氧对铁碳 组织和性能的影响，钢锭组织的组成。 难点：渗碳体的晶体结构；铁碳合金相与组织组成物的相对量计算；钢锭 组织中的宏观缺陷及其形成因素