《热处理原理与工艺》教学大纲
一．课程基本信息
开课单位： 材料科学与工程学院
课程编号：06020086a
英文名称：the Principle and Technology of heat treatment
学时：总计56学时，其中理论授课46学时，实验（含上机）10学时
学分：3.5学分
面向对象：金属材料工程专业 热加工方向
先修课程：《材料科学基础》
教材：《金属热处理工艺学》 夏立芳 主编 哈尔滨工业大学出版社 第四版2008
主要教学参考书目或资料：
1、《钢的热处理原理与工艺》 胡光立编 西北工业大学出版社2006 第二版
2、《金属热处理缺陷分析及案例》 王广生 等编著 机械工业出版社2007 第2版
3、《金属热处理(再版)(精)》 李松瑞，周善初 编 中南工业大学2003第二版
二．教学目的和任务
性质：《热处理原理与工艺》是金属材料工程专业金属材料热加工方向的一门重要的专业课。
目的：通过本课程的学习，使学生掌握，金属在加热和冷却过程中的组织与性能的变化规律，掌握如何通过适当工艺措施，获得所希望的组织与性能，并能控制所需材料组织与性能的基本知识。
任务：本课程着重讲授固态相变的基础理论和常用的热处理工艺方法，主要包括加热时的奥氏体化、珠光体相变、马氏体相变、贝氏体相变及过饱和固溶体的脱溶分解的基础理论，以及退火、正火、淬火、回火的热处理工艺方法。使学生了解和掌握各种基本的热处理原理及热处理工艺对金属合金组织与性能的影响规律；熟悉主要的热处理工艺，了解我国热处理技术发展方向、任务及当代热处理工艺科学的最新成就，初步具备根据零件的技术要求合理制定热处理工艺的能力，并为学生后续专业课程的学习和从事材料研究打下理论基础。
三．教学目标与要求
本课程通过授课、教学试验、课堂讨论、论文式大作业等教学环节，使学生掌握金属加热过程的组织结构变化，冷却全过程中，不同工艺条件下的组织性能变化，淬火钢回火过程中组织变化，有色金属热处理过程组织与性能的变化；掌握常用退火、正火、淬火、回火等热处理工艺。初步掌握，金属固体相变过程中动力学过程，了解固态相变过程组织转变机制，初步掌握，表面淬火，化学热处理等热处理工艺，了解现代热处理工艺及设备，了解热处理设备的结构性能及设计的基本知识。从而达到根据实际零件的成分特点、性能要求、组织特点，选择合理的热处理工艺，获得满足要求的组织和性能的能力。
四．教学内容、学时分配及其基本要求
绪论2学时
（一）教学内容
§0.1 研究的内容和任务
§0.2 热处理原理与工艺发展概况
§0.3 热处理方法
§0.4 学习本课程的目的、任务及要求
§0.5 金相学史
（二） 基本要求
重点：本课程研究内容；热处理方法
要求： 了解热处理原理与工艺发展概况及热处理方法
第一章 钢的加热转变4学时
(一) 教学内容
§1.1 奥氏体的转变热力学及形成
§1.2 奥氏体转变动力学及连续加热转变
§1.3 奥氏体晶粒大小及控制
(二) 基本要求
重点：奥氏体的形成，晶粒大小
要求：
① 了解奥氏体的晶体结构及组织；理解奥氏体形成的热力学条件；掌握奥氏体形核与长大过程；
② 基本掌握连续加热时的奥氏体形成；掌握奥氏体晶粒大小控制
第二章 珠光体转变 4学时
(一) 教学内容
§2.1 珠光体的组织形态及晶体学关系
§2.2 珠光体的形成机制
§2.3 亚（过）共析钢的珠光体转变和组织形态
§2.4 珠光体的力学性能
(二) 基本要求
重点： 基本概念；珠光体转变的一般特点；典型的组织形态
要求：
① 掌握珠光体，索氏体，屈氏体，片间距，等基本概念
② 基本掌握片状珠光体的形成机制；基本掌握片状珠光体的形成机制
③ 理解奥氏体形成的动力学条件及过程
④ 了解珠光体转变产物的力学性能
第三章 马氏体转变 7学时，其中理论教学6学时，课堂讨论1学时
(一) 教学内容
§3.1 概述
§3.2 马氏体转变的主要特征
§3.3 钢中马氏体的晶体结构及组织形态
§3.4 马氏体相变热力学和动力学
§3.5 马氏体相变的转变机制*
§3.6 马氏体的性能
§3.7 热弹性马氏体与形状记忆效应
(二) 基本要求
重点： 基本概念；马氏体转变的主要特征；马氏体转变的热力学
要求：
① 掌握Ms、Md、Mf等概念
② 掌握马氏体转变的主要特征
③ 基本掌握钢中马氏体的主要形态，如板条状马氏体、片状马氏体、碟状马氏体、薄片状马氏体等
④ 理解马氏体转变过程中的形核与长大过程，几种形式
⑤ 了解马氏体转变机理
第四章 贝氏体转变2学时
(一) 教学内容
§4.1 概述
§4.2 贝氏体的组织形态学
§4.3 贝氏体的转变机理*
§4.4 贝氏体的力学性能
(二) 基本要求
重点： 基本概念；贝氏体转变的基本特征；典型的组织形态
要求：
① 掌握Bs、Bf等几个参数的含义
② 掌握贝氏体转变的基本特征
③ 掌握贝氏体的几种组织形态，如上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体等
④ 理解贝氏体转变的热力学条件
⑤ 了解钢中贝氏体的机械性能
第五章 钢的过冷奥氏体转变图2学时
(一) 教学内容
§5.1 过冷奥氏体等温冷却转变图
§5.2 过冷奥氏体连续冷却转变图
(二) 基本要求
重点： 过冷奥氏体转变与温度时间的关系
要求：
① 理解过冷奥氏体的等温转变图
② 了解过冷奥氏体的连续冷却转变图
第六章 淬火钢的回火转变4学时
(一) 教学内容
§6.1 淬火钢在回火时的组织转变
§6.2 合金元素对回火转变的影响
§6.3 回火时机械性能的变化
(二) 基本要求
重点： 不同淬火组织在回火过程中组织转变
要求：
① 了解和掌握回火过程中马氏体的分解
② 掌握高碳马氏体的双相分解和单相分解
③ 掌握中低碳马氏体的分解
④ 理解碳化物的析出、聚集和长大
⑤ 了解合金碳化物的析出和长大
⑥ 掌握残余奥氏体在回火过程中的转变
⑦ 理解钢回火时的力学性能的变化
第七章 合金的固溶与脱溶转变8学时，理论教学3学时，课堂讨论1学时，课内教学实验4学时
(一) 教学内容
§7.1 过饱和固溶体的脱溶
§7.2 脱溶热力学与动力学
§7.3 脱溶后的组织特征
§7.4 脱溶时效过程材料性能变化
(二) 基本要求
重点：概念， 时效过程的脱溶及对组织性能的影响
要求：
① 掌握G.P区的形成及作用
② 理解脱溶后的显微组织特征
③ 了解脱溶沉淀过程中的动力学
第八章 退火与正火2学时
(一) 教学内容
§8.1 退火正火的定义与分类
§8.2 常用退火工艺方法
§8.3 钢的正火
§8.4 退火正火后钢的组织与性能
§8.5 退火正火缺陷
(二) 基本要求
重点：概念（各种退火及正火方法），
要求：
① 掌握完全退火、扩散退火、球化退火、
② 理解各种退火过程中组织的变化规律
③ 掌握正火后钢的组织
④ 理解退火和正火过程中常见的缺陷
第九章 淬火与回火 12学时，其中理论6学时，教学试验6学时(2个综合性、设计性实验)
(一) 教学内容
§9.1 概述
§9.2 淬火冷却介质
§9.3 钢的淬透性
§9.4 淬火应力、变形及开裂
§9.5 淬火工艺规范
§9.6 钢的回火
§9.7 淬火新工艺的发展与应用
§9.8 淬火回火的工艺缺陷
(二) 基本要求
重点：概念，工艺过程，
要求：
① 掌握淬火、淬火介质、淬透性、回火、淬火应力等概念
② 掌握淬火介质的冷却作用，常用淬火介质的冷却特性
③ 掌握影响淬透性的因素，理解淬透性的实验测定方法和计算方法
④ 基本掌握淬火应力变形和开裂
⑤ 理解淬火新工艺
第十章 化学热处理3学时
(一) 教学内容
§10.1 化学热处理基本原理
§10.2 钢的渗C
§10.3 钢的渗N
§10.1 碳氮共渗
(二) 基本要求
重点：概念，工艺过程，
要求：
① 掌握渗碳、渗氮的基本方法
② 了解化学热处理过程的基本原理
③ 掌握碳氮共渗原理与工艺方法
第十一章 表面淬火及其它现代热处理方法3学时
(一) 教学内容
§11.1 感应加热表面淬火
§11.2 火焰加热表面淬火
§11.3 电接触加热表面淬火
§11.4 其它现代热处理方法
(二) 基本要求
重点：表面淬火的基本方法
要求：
① 掌握表面淬火的分类
② 理解钢在非平衡加热时相变特点，基本掌握表面淬火后的组织与性能
③ 了解感应加热原理
④ 了解电解液加热表面淬火、电接触加热表面淬火、激光和电子束加热表面淬火等表面淬火方法。
第十二章 热处理设备及其设计3学时
(一) 教学内容
§12.1 热处理常用设备
§12.2 热处理炉设计基本原理
(二) 基本要求
重点：概念 常用热处理炉的结构及原理
要求：
① 掌握常用热处理设备的概念及基本结构
② 基本掌握简单电加热热处理炉的设计计算
③ 了解热处理设备设计原理
五．教学方法及手段
① 讲授过程中注意前后内容的连贯性，注意启发式教学，提问式教学及实例相结合的教学方法的采用。
② 在讲授的基础上，要让学生独立思考，发挥形象思维能力，重点搞清各种相变的基本规律，加深基本概念的理解和建立，防止学生死记硬背。
③ 致力理论联系实际，主要抓住热处理工艺方法的共同规律，又要分清每种工艺的特殊性，使学生掌握各种工艺方法影响生产质量的关键所在。
④ 注重培养学生熟悉钢铁的微观组织结构、实验技能以及用图表说明问题的能力。
六．考核方式及考核方法
本课程为金属材料工程专业热加工方向的重要专业课，课程性质为必修课（限选），考核方式为考试，课内有3个教学试验，共10学时，学生必须亲自完成试验。总成绩包括3部分内容，其中期末考试成绩占70%，实验成绩占15%，平时成绩占15%。
七．课内实验（上机）教学安排
序号 | 实验项目 | 学时 | 性质 | 类型 |
1 | 碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定综合实验 | 2 | 必做 | 综合 |
2 | 铁碳合金鉴别设计性实验 | 4 | 必做 | 设计 |
3 | 新型有色合金热处理工艺研究综合性实验 | 4 | 必做 | 综合 |
课程实验要求：
本课程所设立的课内实验对学生加深基本理论的理解、培养学生实践动手能力的培养及理论联系实际，综合利用所学知识的能力方面具有重要的作用。学生须在教师指导下独立完成每次试验，即完成每次试验提出合理的试验方案、撰写实验报告。每次试验情况均须作详细记录，以作为学生实验教学成绩的依据。
八．其它说明
本课程为重要的专业课之一，内容涉及到大量基础理论（相变理论），为了使学生能较好的理解和掌握所学理论，需要适当布置课外作业或习题。原理部分的习题内容应覆盖该课程的重点和难点理论问题，工艺部分的作业或习题应包括，工艺与原理的综合应用部分，但难度和数量要适中。
学生必须及时完成课外作业。本课程作业批改量为50～100%（视具体学生人数确定），以较为全面地了解学生的学习情况，每次作业完成情况均须做详细记录，作为学生平时成功年纪的依据之一。
（制定人：金云学 审定人： 徐玉松）