金属材料学
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spContent=为什么大千世界中有成千上万种金属材料?为什么不同种类的金属材料具有不同的性能和应用?合金元素是如何影响金属材料性能的?金属材料从元素到零部件到失效破坏的全过程中,影响其性能的关键工艺都包括哪些?如何选材?如何开发新金属?这门课程将解答这些疑问并带领大家遨游在金属材料的知识海洋中。
—— 课程团队
课程概述

《金属材料学》是一门综合性、应用性较强的金属材料工程专业的核心专业课,也可以作为材料科学与工程专业的重要选修课。该课程还可以为从事金属材料相关研究与产业工作的人员提供技术帮助。

该课程在《材料科学基础》、《金属组织控制原理》、《金属材料强韧化》和《材料力学性能》、《材料加工技术》、《机械原理》、《机械设计》等课程的基础上,从金属材料的合金化元素、冶金制备、热加工、冷加工、热处理、零部件服役、零部件失效的全寿命过程的角度,以金属材料合金化原理为重点,涵盖钢铁材料、有色金属合金以及新型金属材料三大内容板块,侧重于分析金属材料的成分、制备/加工、微观结构、性能之间的关系,系统介绍了金属材料合金化的一般规律、金属材料的分类、特点、制备/加工工艺及应用,注重培养学生掌握有关金属材料学的基础知识,培养学生研究开发新型金属材料、合理选择金属材料、规范制备/加工工艺、分析金属零部件失效原因等能力。

     特别致谢:本课程承江苏高校品牌专业建设工程一期项目资助(金属材料工程专业,PPZY2015B127)。

授课目标
  1. 基于金属材料全寿命过程的分析方法;

  2. 钢的合金化原理;

  3. 不同钢铁材料的分类、合金化特点、制备加工工艺、微观结构、性能与应用;

  4. 有色金属及新型金属材料的合金化特点、分类、制备加工工艺、微观结构、性能与应用;

  5. 金属材料零部件、装备服役条件分析、选材及工艺制定、失效分析(基础);


课程大纲

课程简介

课程简介

第1讲 绪论

第1讲 绪论-单元测试

1-1 金属材料概述

1-2 金属材料的主要发展阶段

1-3 现代金属材料的发展

1-4 金属材料的可持续发展

第2讲 钢的合金化概论

第2讲 钢的合金化概论-单元测试

2-1 钢中的合金元素

2-2 合金元素与铁的作用

2-3 铁基固溶体

2-4 碳化物形成规律

2-5 合金元素在基体中的存在形式

2-6 合金钢的加热A化

2-7 过冷奥氏体的分解

2-8 合金钢的回火

2-9 回火脆性

2-10 合金元素对钢的强化

2-11 合金元素对钢韧性的影响

2-12 合金元素对金属加工性能的影响

2-13 合金元素对热处理工艺性的影响

第3讲 工程结构钢

3-1 工程结构钢简介及性能要求

3-2 低合金高强度结构钢

第3讲 工程结构钢-单元测试

第4讲 机械制造用钢

第4讲 机械制造用钢-单元测试

4-1 机器零件用钢概述

4-2 整体强化态钢-调质钢

4-3 整体强化态钢-非调质微合金钢

4-4 整体强化态钢-弹簧钢

4-5 整体强化态钢-轴承钢

4-6 整体强化态钢 -低碳马氏体钢

4-7 表面强化态钢 -渗碳钢

4-8 表面强化态钢 -氮化钢

4-9 表面强化态钢 -低淬透性钢

4-10 高锰耐磨钢

补充:淬透性和淬硬性

第8讲 超高强度结构钢

第8讲 超高强度结构钢-单元测试

8-1 低合金与二次硬化型超高强度钢

8-2 马氏体时效型与沉淀硬化型(不锈钢)超高强度钢

第6讲 不锈钢

第6讲 不锈钢-单元测试

6-1 金属腐蚀类型及不锈钢简介

6-2 不锈钢的组织性能影响因素

6-3 不锈钢的类型及应用

6-4 奥氏体不锈钢的晶间腐蚀

第7讲 耐热钢

第7讲 耐热钢-单元测试

7-1 金属的抗氧化性和热强性

7-2 耐热钢简介及合金化特点

7-3 耐热钢的分类及应用

第5讲 工模具用钢

第5讲 工模具用钢-单元测试

5-1 工模具钢简介

5-2 碳素钢及低合金刃具钢

5-3 高速钢的简介

5-4 高速钢的热处理

5-5 冷作模具钢

5-6 热作模具钢

5-7 其它工模具钢

第9讲 铸铁

第9讲 铸铁-单元测试

9-1 铸铁简介

9-2 铸铁的石墨化过程及影响因素

9-3 灰铸铁

9-4 球墨铸铁

9-5 蠕墨铸铁

9-6 可锻铸铁及其他铸铁

第10讲 铝合金

第10讲 铝合金-单元测试

10-1 铝合金简介

10-2 铝合金的热处理

10-3 变形铝合金

10-4 铸造铝合金

第12讲 钛合金

第12讲 钛合金-单元测试

12-1 钛合金简介

12-2 钛合金的相变及热处理

12-3 钛合金的分类及应用

第11讲 铜合金

第11讲 铜合金-单元测试

11-1 铜及铜合金简介

11-2 黄铜

11-3 青铜

11-4 白铜

第13讲 镁合金及其它有色合金

第13讲 镁合金及其有色合金-单元测试

13-1 镁合金简介

13-2 锌合金简介

第14讲 金属基复合材料

第14讲 金属基复合材料-单元测试

14-1 金属基复合材料

预备知识

选修人员已经对以下课程或知识有了初步了解:

  • 《材料科学基础》

  • 《金属材料组织控制原理》(热处理原理)

  • 《金属材料强韧化》(热处理工艺)

  • 《材料力学性能》

  • 材料加工相关课程和基础知识

  • 机械相关课程和基础知识


证书要求

按百分制计分,60分至84分为合格,85分至100分为优秀。

  1. 完成课程单元测试题和单元作业:(40%)

  2. 期末考试;(60%)

证书:

  1. 评分60分颁发普通学员证书;

  2. 评分≥90分颁发优秀学员证书。

参考资料

[1]戴起勋.《金属材料学》(第二版)[M].化学工业出版社,2011

[2]William D. Callister.《材料科学与工程基础》(5,英文影印版) [M].化学工业出版社,2004

[3]William F. Smith.《材料科学与工程基础》(5,英文版) [M].机械工业出版社,2011

[4]田中和明.《金属全接触》[M].科学出版社,2011

[5]中国机械工程学会热处理分会.《热处理手册》(4)[M].机械工业出版社,2015

[6]崔忠圻,刘北兴.《金属学及热处理原理》(3)[M].哈尔滨工业大学出版社,2007

[7]夏建元等.《金属材料彩色金相图谱》[M].机械工业出版社,2012

[8]李用哲翻译.《金属材料常识》[M].机械工业出版社,2009

[9]並木邦夫.《模具材料性能与应用》[M].机械工业出版社,2014

[10]叶卫平,张覃轶.《热处理实用数据速查手册》(第二版)[M].机械工业出版社,2011

[11]桥本政哲.《不锈钢及其应用》[M].冶金工业出版社,2011

[12]程晓农,戴起勋.《奥氏体不锈钢的设计与控制》[M].国防工业出版社,2005

[13]王广生.《金属材料热处理缺陷分析及案例》(第二版)[M].机械工业出版社,2007

[14]K.E.西尔宁.《钢及其热处理-博福斯手册》[M].冶金工业出版社,1982

[15]Askeland.D.R.《材料科学与工程基础》[M].清华大学出版社,2005

[16]Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Hamidon Musa. Manufacturing Engineering and Technology-Hot Processe and  Machining. Pearson (机械工业出版社,2011年引进)


常见问题
  1. 预备知识不够扎实的学习人员,在学习这门课程时会遇到一些困难。

  2. 课程强调能力的培养,创新思维及动手能力较弱的同学,会感到比较难。