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热处理原理与工艺
第1次开课
开课时间: 2019年01月02日 ~ 2019年01月31日
学时安排: 待定
当前开课已结束 已有 120 人参加
立即自学
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spContent=《热处理原理与工艺》为材料类、机械类广大本、专科大学生和研究生,以及从事工业制造的技术人员提供金属材料和构件的热处理原理基础知识和工艺方法。适合金属材料、材料成型及控制工程、焊接技术等专业。培养学生从成分-组织结构-性能-工艺要素分析处理问题的能力,以及理论与实践相结合的创新能力。
《热处理原理与工艺》为材料类、机械类广大本、专科大学生和研究生,以及从事工业制造的技术人员提供金属材料和构件的热处理原理基础知识和工艺方法。适合金属材料、材料成型及控制工程、焊接技术等专业。培养学生从成分-组织结构-性能-工艺要素分析处理问题的能力,以及理论与实践相结合的创新能力。
—— 课程团队
课程概述

     《热处理原理与工艺》是高等院校材料类与机械类专业的一门必修专业基础课。是理解材料组织结构-性能-热处理工艺关系的基础和利用热处理工艺方法改善材料的技术基础。通过本课程的学习,掌握金属材料及其热处理的基础理论知识和应用,培养工程实践能力和创新能力,对材料学科的基础理论学习、科研和制造技术起到推动作用。

       本课程分为热处理原理和热处理工艺两部分内容。热处理原理部分,从固态相变原理出发,讲述相变热力学与动力学、形核与长大等理论基础。具体到钢铁中奥氏体、珠光体、马氏体的转变机制、特征以及对性能的影响。热处理工艺部分重点讲授淬火、正火、退火和回火热处理工艺,还包括表面热处理和化学热处理工艺方法。

        本课程理论性和实践性强,基础理论与实际联系密切。在该课程学习时,应注意联系物理、化学及金属加工等课程的相关内容,以加深对本课程内容的理解和应用。


授课目标
  1. 认知目标

    (1)理解热处理过程中相变的实质,掌握固态相变的热力学及动力学条件,从宏观和微观角度了解固态相变的形核与长大条件和机制。

    (2)掌握钢在不同的热处理工艺下,发生奥氏体转变、珠光体转变、马氏体相变等主要相变的机制和过程,可以通过图像(TTT图、CCT图)判断其演化规律。

    (3)以Al-4%Cu为例,了解时效过程中的脱溶和析出,以及在脱溶过程中显微组织的变化。

    (4)明确热处理工艺中淬火、退火、回火等常用方式的含义、目的、分类,了解几种工艺的实现方法,可以在实践过程中选择合适的工艺流程。

    (5)为后续的关于材料的专业知识(如焊接技术、材料成型等)的学习打下基础。

  2. 技能目标

    (1)根据金属材料的化学成分、加工工艺,对热处理后的显微组织能够有判断,并能利用光学显微镜对其进行显微分析。

    (2)对于钢铁材料,能够明晰它们的区别及性能特点。

    (3)对于一些简单的零件,可以选择合适的热处理流程。

  3. 情感目标

    (1)发挥自主学习的能力及创新精神,养成良好的职业道德。

    (2)形成较强的安全生产意识。

成绩 要求
  1. 本课程采用百分制,100分为满分,60分及以上为及格;

  2. 完成授课后的课后作业,作业平时成绩占课程总成绩的30%;

  3. 完成期末测试,期末测试成绩占总成绩的60%;

  4. 课堂交流讨论,参与一次获得一分,最多10分。

课程大纲

1.热处理原理

1.1.相变热力学

     1.1.1.相变过程的实质

     1.1.2.相变热力学

1.2.固态相变动力学

     1.2.1.相变速率

     1.2.2.TTT图—等温转变曲线

     1.2.3.过冷奥氏体等温转变

     1.2.4.TTT曲线基本类型

     1.2.5.影响TTT曲线的因素

     1.2.6.过冷奥氏体连续转变

     1.2.7.过冷奥氏体等温转变与连续转变的区别

1.3.相变的形核与长大

     1.3.1.均匀形核和非均匀形核

     1.3.2.固态相变的长大

     1.3.3.新相长大的速度

1.4.奥氏体转变机制

     1.4.1.奥氏体形成的热力学机制

     1.4.2.奥氏体转变机制

     1.4.3.奥氏体转变过程

     1.4.4.连续加热时奥氏体的形成

1.5.片状珠光体形成机制

     1.5.1.珠光体形成的热力学条件

     1.5.2.珠光体的形貌

     1.5.3.片状珠光体的形成机制

     1.5.4.渗碳体的形核位置

     1.5.5.片状珠光体的形成过程

     1.5.6.珠光体的分枝长大

1.6.粒状珠光体的形成机制

     1.6.0.粒状珠光体形成机制的分类

     1.6.1.过冷奥氏体分解

     1.6.2.片状珠光体低温回火

     1.6.3.高温回火

     1.6.4.形变球化

     1.6.5.球化退火

1.7.马氏体相变的特点

     1.7.1.非恒温性与不完全性

     1.7.2.基体原子的无扩散性

     1.7.3.表面浮凸与界面共格

     1.7.4.可逆性转变

     1.7.5.马氏体的位向关系及惯习面

1.8.马氏体转变热力学及动力学

     1.8.1.马氏体相变热力学

     1.8.2.Ms点的物理意义

     1.8.3.马氏体转变动力学特点

     1.8.4.影响Ms点的因素

1.9.马氏体转变的切变机制

     1.9.1.Bain模型

     1.9.2.Kurdjumov-Sachs模型

     1.9.3.Greninger-Troiano模型

1.10.回火二次硬化及回火脆性

     1.10.1.回火二次硬化现象

     1.10.2.回火脆性

1.11.时效热力学及析出组织

     1.11.1.时效热力学

     1.11.2.连续析出

     1.11.3.非连续析出

     1.11.4.脱溶过程中显微组织的变化

1.12.时效相转变过程

     1.12.1.GP区的形成及其结构

     1.12.2.过渡相的形成及其结构

1.13.时效硬化

     1.13.1.合金时效过程中性能的变化

     1.13.2.时效硬化曲线

     1.13.3.硬度变化的原因

     1.13.4.影响时效硬化的因素

     1.13.5.时效硬化机理

2.热处理工艺

2.1.钢的退火与正火

     2.1.1.退火、正火的目的

     2.1.2.退火及正火工艺与应用

2.2.钢的淬火

     2.2.1.淬火的目的

     2.2.2.淬火温度的确定

     2.2.3.加热、保温时间的确定

     2.2.4.淬火冷却介质

     2.2.5.常用淬火方法

2.3.钢的淬透性

     2.3.1.淬透性的概念

     2.3.2.淬透性对钢机械性能的影响

     2.3.3.影响钢淬透性的因素

     2.3.4.淬透性的测定方法

     2.3.5.零件设计中对淬透性的考虑

2.4.回火组织变化

     2.4.1.淬火钢回火的目的

     2.4.2.淬火钢回火后的组织变化

2.5.钢的表面淬火

     2.5.1.表面淬火的概念与目的

     2.5.2.表面淬火用钢

     2.5.3.表面淬火的分类

     2.5.4.感应加热表面淬火

     2.5.5.火焰加热表面淬火

     2.5.6.等离子体加热表面淬火

2.6.钢的渗碳

     2.6.1.表面渗碳的目的

     2.6.2.表面渗碳的概念

     2.6.3.表面渗碳的分类

     2.6.4.气体渗碳

     2.6.5.碳的浓度分布

     2.6.6.渗碳工艺及优化

     2.6.7.渗碳后热处理

     2.6.8.钢渗碳、淬火、回火后的组织性能


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预备知识

       具备《高等数学》中简单微积分的知识,《材料科学基础》中晶体结构、相变、相图、扩散等的基本知识,《材料物理化学》中自由能、熵和焓等热力学知识,熟悉材料力学的基本性能。

参考资料
  1. 《热处理原理与工艺》,赵乃勤主编,机械工业出版社;

  2. 《金属学及热处理》,杨秀英、刘春忠主编,机械工业出版社;

  3. 《金属固态相变原理》,徐洲,赵连成主编,科学出版社;

  4. 《工程材料》(第二版),崔占全、孙振国主编,机械工业出版社;


南京理工大学
2 位授课老师
李永胜

李永胜

教授

朱和国

朱和国

教授、博士、博士生导师、教学名师

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