沈陽工業(yè)大學：固態(tài)相變及應用電子教案

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1、 《固態(tài)相變及應用》 授 課 教 案 2009～2010學年第 2 學期 教師姓名： 張 松 授課對象： 金屬材料0701、0702班 授課學時： 48/48 選用教材：康煜平. 固態(tài)相變及應用. 北京: 化學工業(yè)出版社. 2007. 材料學院 學院　材料 系 沈陽工業(yè)大學教案 第 1 周 授課日期： 2010.3.2 授課章節(jié)：第一章 固

2、態(tài)相變概論，第1~5節(jié) 教學目的：介紹固態(tài)相變的分類、固態(tài)相變的特點、固態(tài)相變時的形核和固態(tài)相變時晶核的長大，使學生對固態(tài)相變有一個大概的了解。 教學重點：固態(tài)相變特點 教學難點：晶核長大速度 教學實施 過程設計 首先自我介紹。 然后介紹該課程的重要地位、主要內(nèi)容和應用領域，并與學生就業(yè)相聯(lián)系。 明確考試分為考核及筆試兩部分，總成績100分，筆試占總成績90%，平時考核占總成績10%。 提出對學生的學習紀律要求。 采用CAI教學。 教學內(nèi)容： 第一章 固態(tài)相變概論 第一節(jié) 固態(tài)相變的主要類型 平衡相變、非平衡相變 第二節(jié) 固態(tài)相變的主要特點 相界面、應變能

3、和界面能、原子的遷移率、晶體缺陷、亞穩(wěn)過渡相、位相關系、慣習面 第三節(jié) 固態(tài)相變時的形核 均勻形核、非均勻形核 第四節(jié) 固態(tài)相變時的晶核長大 晶核長大機理、晶核長大速度 第五節(jié) 固態(tài)相變動力學固態(tài)相變動力學 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 發(fā)生固態(tài)相變時至少要伴隨哪三種變化之一？ 2) 平衡固態(tài)相變包括哪些相變？ 3) 非平衡固態(tài)相變包括哪些相變？ 4) 金屬固態(tài)相變有哪些主要特點？ 5) 界面能和應變能是固態(tài)相變的阻力還是動力？試說明它們對新相形狀的影響規(guī)律。 6) 與凝固過程相比，固態(tài)相變的均勻形核率有何特點？ 7) 固態(tài)相變形核主要依靠均勻形核還是非均勻形

4、核？ 8) 根據(jù)擴散型固態(tài)相變的等溫轉(zhuǎn)變動力學圖說明新相形成的轉(zhuǎn)變速度與過冷度的關系。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 1 周 授課日期： 2010.3.4 授課章節(jié)：第二章奧氏體相變及應用，第1~4節(jié) 教學目的：使學生了解奧氏體相變在金屬熱處理中的重要性，熟悉奧氏體的組織結(jié)構、性能及形成條件，重點掌握奧氏體相變機理，理解奧氏體等溫形成動力學、連續(xù)加熱時奧氏體的形成等相關問題。 教學重點：奧氏體的形成機理 教學難點：奧氏體晶核長大過程中碳的擴散行為

5、 教學實施 過程設計 首先介紹在熱處理中必不可少的加熱環(huán)節(jié)，奧氏體相變的重要性。 采用CAI教學。 教學內(nèi)容： 第二章 奧氏體相變及應用 第一節(jié) 奧氏體及其形成條件 奧氏體組織結(jié)構、奧氏體的性能、奧氏體的形成條件 第二節(jié) 奧氏體的形成機理 平衡組織向奧氏體轉(zhuǎn)變的機理、非共析鋼奧氏體的形成、非平衡組織向奧氏體轉(zhuǎn)變的機理 第三節(jié) 奧氏體等溫形成動力學 共析鋼奧氏體等溫形成動力學、非共析鋼奧氏體等溫形成動力學 第四節(jié) 連續(xù)加熱時奧氏體的形成 奧氏體轉(zhuǎn)變的臨界溫度、加熱速度與奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍、奧氏體的轉(zhuǎn)變速度、晶粒細化、奧氏體成分的不均勻性 課后復習及作業(yè)或思考題：

6、 1) 奧氏體的晶體結(jié)構如何？奧氏體的金相組織形態(tài)有哪幾種？ 2) 奧氏體有何特性？試從其點陣結(jié)構分析其所具特性的原因。奧氏體鋼適合作何種用鋼？ 3) 如果γ-Fe晶胞的每一個八面體間隙容納一個碳原子，試計算奧氏體的極限含碳量（質(zhì)量分數(shù)）應是多少？而奧氏體的實際極限含碳量僅為2.11%（質(zhì)量分數(shù)），據(jù)此請計算平均幾個γ-Fe晶胞才容納一個碳原子？ 4) 正確理解奧氏體轉(zhuǎn)變的滯后現(xiàn)象以及實際加熱時臨界點的變化規(guī)律。試比較同一爐鋼的A1、Ac1、Ar1、A3、Ac3、Ar3(或A1、Ac1、Ar1、Acm、 Accm、Arcm)的高低。 5) 請以原始組織為片狀珠光體的共析鋼為例，討論奧氏

7、體的形成機理（過程），并能用狀態(tài)圖說明碳的擴散行為。 6) 請以原始組織為粒狀珠光體的共析鋼為例，討論奧氏體的形成機理（過程），并能用狀態(tài)圖說明碳的擴散行為。 7) 亞共析鋼退火組織在兩相區(qū)的等溫轉(zhuǎn)變過程分為哪兩個階段？各有什么特點？ 8) 根據(jù)共析鋼在不同加熱速度下的加熱曲線，分析共析鋼在連續(xù)加熱時奧氏體形成的一些特點。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 2 周 授課日期： 2010. 3. 9 授課章節(jié)：第二章奧氏體相變及應用，第5~7節(jié)

8、教學目的：使學生了解奧氏體相變在金屬熱處理中的重要性，熟悉奧氏體的組織結(jié)構、性能及形成條件，重點掌握奧氏體相變機理，理解奧氏體等溫形成動力學、連續(xù)加熱時奧氏體的形成等相關問題。 教學重點：奧氏體的形成機理 教學難點：奧氏體晶核長大過程中碳的擴散行為 教學實施 過程設計 介紹控制奧氏體晶粒度在熱處理中的重要作用，舉出高速鋼熱處理中出現(xiàn)的過熱、過燒實例。 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第五節(jié) 奧氏體晶粒長大及其控制 奧氏體晶粒度的概念、奧氏體晶粒長大的特點、影響奧氏體晶粒長大的因素、細化奧氏體晶粒的措施 第六節(jié) 奧氏體化時產(chǎn)生的缺陷 欠燒、過熱、過燒、氧化和脫碳、變形和開裂、組

9、織遺傳和斷口遺傳 第七節(jié) 奧氏體相變的應用舉例 高錳鋼的水韌處理、奧氏體不銹鋼的固溶處理、高速鋼淬火加熱時的奧氏體晶粒度控制 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 試驗測得共析鋼薄試樣(0.5mm厚)于780℃鹽浴爐中加熱奧氏體化時，在α相消失的瞬間，奧氏體基體碳含量為w(C)0.61％，如果采用900℃鹽爐奧氏體化，奧氏體基體碳含量下降到w(C)0.46％，試分析其產(chǎn)生的原因，并討論對鋼淬火后的性能影響。 2) 何謂組織遺傳？何為慢速加熱？何為快速加熱？鋼在何種情況下可能產(chǎn)生組織遺傳？ 3) 何謂奧氏體晶粒度、起始晶粒度、實際晶粒度、本質(zhì)晶粒度？ 4) 試討論奧氏體晶粒長大的影響因素

10、。 5) 可采取哪些措施細化奧氏體晶粒？ 6) 何謂過熱？何謂過燒？出現(xiàn)過熱、過燒的鋼制工件，是否可以返修？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 2 周 授課日期： 2010. 3. 11 授課章節(jié)：第三章珠光體轉(zhuǎn)變及應用，第1~2節(jié) 教學目的：使學生熟悉珠光體的組織形態(tài)，了解珠光體形成的熱力學條件，掌握珠光體形成機制。 教學重點：珠光體形成機制 教學難點：結(jié)合鐵碳相圖說明碳在珠光體相變過程中的擴散行為 教學實施 過程設計 指出珠光體轉(zhuǎn)變理論是

11、退火熱處理的理論基礎，吸引學生的學習興趣。給出珠光體典型的金相組織照片，使學生對珠光體組織有鮮明的感性認識。 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第三章 珠光體相變及其應用 第一節(jié) 珠光體的顯微組織 珠光體的組織形態(tài)、片狀珠光體的晶體學 第二節(jié) 珠光體形成機制 珠光體形成的熱力學條件、片狀珠光體形成機制、粒狀珠光體形成機制 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 請繪圖描述片狀珠光體和粒狀珠光體的組織形態(tài)。 2) 片狀珠光體片間距與過冷度之間有何關系？退火態(tài)的共析鋼的抗拉強度與珠光體片間距有何關系？ 3) 以共析鋼為例，試述片狀珠光體轉(zhuǎn)變機制，并用鐵碳狀態(tài)圖說明片狀珠光體形成時碳的

12、擴散行為（要求繪圖）。 4) 試述等溫球化退火時粒狀珠光體的形成機制。 5) 試述低溫球化退火時粒狀珠光體的形成機制。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 3 周 授課日期： 2010. 3. 16 授課章節(jié)：第三章珠光體轉(zhuǎn)變及應用，第3~4節(jié) 教學目的：使學生了解先共析轉(zhuǎn)變和偽共析轉(zhuǎn)變的相關概念、問題，熟悉珠光體轉(zhuǎn)變動力學。 教學重點：珠光體轉(zhuǎn)變動力學 教學難點： 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第三章 珠光體相變及其應用 第三節(jié)

13、先共析轉(zhuǎn)變和偽共析轉(zhuǎn)變 先共析轉(zhuǎn)變、魏氏組織、偽共析轉(zhuǎn)變 第四節(jié) 珠光體轉(zhuǎn)變動力學 珠光體的形核率及長大速度、珠光體等溫轉(zhuǎn)變動力學曲線、珠光體等溫轉(zhuǎn)變動力學圖、影響珠光體等溫轉(zhuǎn)變動力學的因素 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 何謂偽共析轉(zhuǎn)變？45鋼的共析組織與偽共析組織有何不同？分別具有這兩種組織的45鋼的力學性能有何區(qū)別？ 2) 試述珠光體等溫轉(zhuǎn)變動力學圖的一些特點。影響珠光體轉(zhuǎn)變動力學的因素有哪些？ 3) 就碳素鋼而言，在共析鋼、亞共析鋼和過共析鋼中，哪一種鋼C曲線的位置最靠右？ 4) 高碳鋼絲進行“派登（Patenting ）處理”的目的和實質(zhì)是什么？試分析高碳鋼絲經(jīng)“

14、派登”處理后具有高強度的原因。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 3 周 授課日期： 2010. 3. 18 授課章節(jié)：第三章珠光體轉(zhuǎn)變及應用，第5~7節(jié) 教學目的：使學生熟悉珠光體的力學性能，了解鋼中碳化物的相間沉淀，掌握珠光體相變的應用——退火和正火 教學重點：珠光體相變的應用——退火和正火 教學難點：相間沉淀機理 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第五節(jié) 珠光體的力學性能 片狀珠光體的力學性能、粒狀珠光體的力學性能、形變珠光體的力

15、學性能 第六節(jié) 鋼中碳化物的相間沉淀 相間沉淀組織、相間沉淀機理、相間沉淀條件、相間沉淀的強化機制及應用 第七節(jié) 珠光體相變的應用——退火和正火 完全退火、等溫退火、不完全退火、 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 在化學成分相同的情況下，試比較片狀珠光體與粒狀珠光體在性能上的差別。 2) 過共析鋼形成網(wǎng)狀滲碳體的原因是什么？ 網(wǎng)狀滲碳體對力學性能有何影響？怎樣才能消除網(wǎng)狀滲碳體？ 3) 何謂魏氏組織？魏氏組織鐵素體的形成條件是什么？具有魏氏組織的鋼的力學性能有何特點？ 4) 何謂相間沉淀？相間沉淀鋼的強度由哪幾種基本強化機制提供？其中哪種強化機制貢獻最大？ 5) 相間沉淀

16、的條件是什么？相間沉淀在生產(chǎn)中有何應用？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 4 周 授課日期： 2010. 3. 23 授課章節(jié)：第三章珠光體轉(zhuǎn)變及應用，第7節(jié) 部分內(nèi)容 第四章 馬氏體相變，第1節(jié) 教學目的：使學生熟悉馬氏體相變的主要特征。 教學重點：馬氏體相變的主要特征 教學難點： 教學實施 過程設計 特別指出馬氏體相變的重要意義和地位。 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 球化退火、擴散退火、鋼的正火、退火與正火的

17、選擇、常見的退火正火缺陷及應對措施 第四章 馬氏體相變 第一節(jié)馬氏體相變的主要特征 表面浮凸效應和切變共格性、無擴散性、慣習面和一定的位相關系、亞結(jié)構、轉(zhuǎn)變的不完全性、轉(zhuǎn)變的可逆性 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 什么是退火？退火的目的有哪些？ 2) 什么是鋼的完全退火、不完全退火？適用范圍如何？ 3) 球化退火的目的有哪些？ 4) 球化退火的工藝有哪些？試畫出這些球化退火的工藝曲線示意圖，并簡單比較這些球化退火工藝的優(yōu)缺點。 5) 鋼的正火加熱溫度范圍如何？采用何種冷卻方式？ 6) 為什么灰鑄鐵和球墨鑄鐵在表面淬火前要求進行正火處理？ 7) 請畫出鋼和有色合金的狀態(tài)圖（

18、示意圖），在圖中標出均勻化退火的加熱溫度范圍。 8) 鋼和鈦合金去氫退火的目的是什么？ 9) 再結(jié)晶退火的目的是什么？我國對再結(jié)晶溫度是如何定義的？確定再結(jié)晶退火加熱溫度范圍的原則是什么？ 10) 工件進行消除應力退火的原因是什么？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 4 周 授課日期： 2010. 3. 25 授課章節(jié)：第四章 馬氏體相變，第2~4節(jié) 教學目的：使學生了解馬氏體的晶體結(jié)構，熟悉馬氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構，掌握Ms點的物理意義及其影

19、響因素。 教學重點：馬氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構 教學難點：馬氏體相變熱力學 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第四章 馬氏體相變 第二節(jié) 馬氏體的晶體結(jié)構 馬氏體可能的晶體結(jié)構、一般鋼中馬氏體的晶體結(jié)構、馬氏體的異常正方度 第三節(jié) 馬氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構 馬氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構、影響馬氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構的因素 第四節(jié) 馬氏體相變熱力學 馬氏體相變的驅(qū)動力、Ms點的物理意義及其影響因素 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特征有哪些？ 2) 何謂馬氏體點陣的Z位置？80%的碳原子落入Z位置，其余20%的碳原子落入X、Y位置，將使

20、馬氏體點陣產(chǎn)生什么變化？ 3) 馬氏體與奧氏體存在哪幾種位向關系？試寫出其中一種位向關系的數(shù)學表達式。 4) 請繪圖表示板條馬氏體和透鏡片狀馬氏體的顯微組織特征，并指出他們在力學性能上的差異。 5) 請分別寫出各種形態(tài)馬氏體的名稱、慣習面、晶體結(jié)構、亞結(jié)構及其與母相的位相關系。 6) 請問下面的馬氏體形態(tài)如何：高碳馬氏體，中碳馬氏體、低碳馬氏體。 7) Ms點的物理意義是什么？試分析Ms點的影響因素 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 5 周 授課日期： 201

21、0. 3. 30 授課章節(jié)：第四章 馬氏體相變，第5~7節(jié) 教學目的：使學生了解馬氏體相變動力學，熟悉馬氏體相變機制，掌握馬氏體高硬度高強度的本質(zhì)。 教學重點：馬氏體高硬度高強度的本質(zhì) 教學難點：馬氏體相變機制 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第四章 馬氏體相變 第五節(jié) 馬氏體相變動力學 馬氏體降溫形成的動力學特點、馬氏體等溫形成的動力學特點、馬氏體爆發(fā)式形成的動力學特點、表面馬氏體形成的動力學特點、奧氏體的熱穩(wěn)定化、奧氏體的機械穩(wěn)定化 第六節(jié) 馬氏體相變機制 馬氏體的形核、K-S切變模型、G-T切變模型、馬氏體的長大 第七節(jié) 馬氏體

22、的力學性能 馬氏體的硬度和強度、 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 中、高碳鋼馬氏體高硬度、高強度的本質(zhì)是什么？ 2) 什么是奧氏體的熱穩(wěn)定化和反熱穩(wěn)定化？奧氏體熱穩(wěn)定化的可逆性應如何解釋？ 3) 解釋概念：Md、形狀記憶效應、形狀記憶合金。 4) 什么是熱彈性馬氏體？得到熱彈性馬氏體的基本條件有哪些？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 5 周 授課日期： 2010. 4. 1 授課章節(jié)：第四章 馬氏體相變，第7~8節(jié) 教學目的：使學生了解馬氏體相變動力

23、學，熟悉馬氏體相變機制，掌握馬氏體高硬度高強度的本質(zhì)。 教學重點：熱彈性馬氏體與形狀記憶效應 教學難點：形狀記憶效應的本質(zhì) 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第四章 馬氏體相變 第七節(jié) 馬氏體的力學性能 馬氏體的韌性、馬氏體相變誘發(fā)塑性、馬氏體物理性能、高碳馬氏體的顯微裂紋 第七節(jié) 熱彈性馬氏體與形狀記憶效應 形狀記憶效應、熱彈性馬氏體、偽彈性、形狀記憶效應的本質(zhì)、形狀記憶合金的應用實例 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 用T10A（C1.0％）或G Cr15（C1.0％，Cr1.5％）等高碳鋼制成的精密軸承、塊規(guī)等在淬火及低溫回火狀態(tài)下使用時尺寸

24、仍可能發(fā)生變化，試分析其原因所在。 2) 已知馬氏體的碳含量高于0.5％時對力學性能有弊無利，為何碳含量高于0.5％的高碳鋼在生產(chǎn)上仍得到了應用？為提高高碳鋼強韌性，在熱處理時應注意什么問題？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 6 周 授課日期： 2010.4.6 授課章節(jié)：貝氏體相變及其應用，第1~3節(jié) 教學目的：使學生熟悉貝氏體相變的特點，掌握貝氏體的組織結(jié)構，了解貝氏體轉(zhuǎn)變機制。 教學重點：貝氏體的組織結(jié)構 教學難點：貝氏體轉(zhuǎn)變機制 教學實施 過程

25、設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第五章 貝氏體相變及其應用 第一節(jié) 貝氏體相變的特點 貝氏體相變溫度范圍、貝氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物、貝氏體轉(zhuǎn)變動力學、轉(zhuǎn)變的不完全性、貝氏體轉(zhuǎn)變的擴散性、晶體學特征 第二節(jié) 貝氏體的組織結(jié)構 上貝氏體、下貝氏體、無碳化物貝氏體、粒狀貝氏體、其它類型貝氏體 第三節(jié) 貝氏體轉(zhuǎn)變機制 貝氏體轉(zhuǎn)變的切變機制、貝氏體的形成過程、貝氏體轉(zhuǎn)變的臺階機制 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 試述貝氏體轉(zhuǎn)變的基本特征。 2) 貝氏體轉(zhuǎn)變與珠光體轉(zhuǎn)變有哪些共同點和不同點？ 3) 貝氏體轉(zhuǎn)變與馬氏體轉(zhuǎn)變有哪些共同點和不同點？ 4) 請寫出5種貝氏體的名稱。 5

26、) 貝氏體是單相組織，還是復相組織？ 6) 下貝氏體是由哪兩種相構成的？其中的亞結(jié)構是什么？試述下貝氏體的形成過程。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 6 周 授課日期： 2010. 4. 9 授課章節(jié)：貝氏體相變及其應用，第4~5節(jié) 教學目的：使學生了解貝氏體相變動力學，熟悉貝氏體的力學性能。 教學重點：貝氏體的力學性能 教學難點：貝氏體的力學性能 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第五章 貝氏體相變及其應用 第四節(jié) 貝氏體相變動力學

27、 貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學、貝氏體轉(zhuǎn)變時碳的擴散、貝氏體轉(zhuǎn)變動力學的影響因素 第五節(jié) 貝氏體的力學性能 影響貝氏體力學性能的因素、貝氏體的強度、貝氏體的韌性 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 試述上貝氏體和下貝氏體組織和力學性能的特點。 2) 試比較含碳量相同的片狀馬氏體和下貝氏體的力學性能差異。 3) 貝氏體轉(zhuǎn)變可能按哪兩種機制進行？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 11 周 授課日期： 2010.5.11 授課章節(jié)：第六章 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變動力學

28、圖，第1~2節(jié) 教學目的：使學生熟悉TTT圖和CCT圖的基本形式，了解TTT圖和CCT圖的影響因素，掌握TTT圖和CCT圖的應用。 教學重點：TTT圖和CCT圖的基本形式和應用 教學難點：TTT圖和CCT圖的基本形式和應用 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第六章 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變動力學圖 第一節(jié) 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學圖 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學圖的基本形式、TTT圖的測定、TTT圖的影響因素、TTT圖的基本類型、TTT圖的應用 第二節(jié) 過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動力學圖 常見的過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動力學圖的基本形式、CCT圖的測定、CCT圖的應用 課后復習及作

29、業(yè)或思考題： 1) 測定TTT圖的方法有哪幾種？試比較各種方法的優(yōu)缺點。 2) 請畫出共析鋼的TTT示意圖，并說明其中各線、區(qū)的金屬學意義。試述采用金相硬度法測試TTT圖的具體步驟。 3) 合金元素對TTT圖有何影響？ 4) 試述測定CCT圖的端淬法的具體步驟。 5) 了解和掌握TTT圖（如圖7.9）中各線、區(qū)的金屬學意義，指出各冷卻曲線代表的熱處理工藝名稱，并分析鋼沿各冷卻曲線冷卻后的顯微組織。 6) 了解和掌握CCT圖（如圖7.11）中各線、區(qū)的金屬學意義，并分析35CrMo鋼沿各冷卻曲線冷卻后的顯微組織和硬度。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案

30、第 11 周 授課日期： 2010.5.13 授課章節(jié)：第七章馬氏體和貝氏體相變的應用（鋼的淬火），第1~2節(jié) 教學目的：使學生熟悉淬火加熱工藝參數(shù)及加熱介質(zhì)的選定，了解在有物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程、在無物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程、常見的淬火介質(zhì)、影響淬火介質(zhì)冷卻能力的因素。 教學重點：淬火加熱工藝參數(shù)及加熱介質(zhì)的選定 教學難點：在有物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第七章 馬氏體和貝氏體相變的應用（鋼的淬火） 第一節(jié) 淬火加熱工藝

31、參數(shù)及加熱介質(zhì)的選定 淬火加熱溫度的選擇、加熱時間的確定、淬火介質(zhì)的選擇 第二節(jié) 淬火介質(zhì) 在有物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程、在無物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程、常見的淬火介質(zhì)、影響淬火介質(zhì)冷卻能力的因素 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 什么是淬火？ 2) 直徑為10mm的W18Cr4V鋼制工具于1280℃加熱保溫后空冷。此種工藝操作屬于正火還是淬火？ 3) 亞共析鋼的淬火加熱溫度一般在什么范圍內(nèi)選擇？為什么？ 4) 過共析鋼的淬火加熱溫度一般在什么范圍內(nèi)選擇？為什么？ 5) 今有兩個含碳量為1.2%的碳鋼薄試樣，分別加熱到780℃和860℃，并保溫相同時間，使之達到組織平衡狀

32、態(tài)，然后以大于Vc的冷速冷至室溫。已知T12鋼的臨界點為：Ac1=730℃,Acm=820℃。請回答： a 哪個溫度加熱淬火后，其馬氏體組織較粗大？ b 哪個溫度加熱淬火后，其馬氏體含碳量較多？ c 哪個溫度加熱淬火后，其殘余奧氏體較多？ d 哪個溫度加熱淬火后，其未溶碳化物較多？ 你認為哪個淬火溫度較合適？ 6）碳素鋼一般采用何種淬火介質(zhì)？合金鋼一般采用何種淬火介質(zhì)？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 12 周 授課日期： 2010.5.18 授

33、課章節(jié)：第七章馬氏體和貝氏體相變的應用（鋼的淬火），第3~4節(jié) 教學目的：使學生熟悉淬透性與淬硬性、淬透性的測定方法、淬透性的應用，掌握常用淬火工藝，了解其它淬火工藝、冷處理。 教學重點：淬火工藝 教學難點：鋼的淬透性 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第七章馬氏體和貝氏體相變的應用（鋼的淬火） 第三節(jié) 鋼的淬透性 淬透性與淬硬性、淬透性的測定方法、淬透性的應用 第四節(jié) 淬火工藝 常用淬火工藝、其它淬火工藝、冷處理 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 請在C-曲線示意圖中畫出淬火、預冷淬火、分級淬火、雙介質(zhì)淬火和等溫淬火的冷卻曲線。 2) 某工具廠生

34、產(chǎn)直徑為1mm的高速鋼制中心鉆，采用普通淬火工藝，在使用中經(jīng)常折斷。如果你是現(xiàn)場工程師，你對其淬火工藝有何改進建議？ 3) 何謂淬透性？何謂淬硬性？如給你圖8.5那樣的附圖，你能比較出兩種鋼淬透性和淬硬性的大小嗎？ 4) 40Cr鋼制成直徑為36mm的圓柱形試樣，采用油冷淬火。試根據(jù)圖8.10求出圓柱形試樣截面的硬度分布。 5) 名詞或字符解釋：①（淬火介質(zhì)的）特性溫度；②熱應力；③組織應力；④殘余應力；⑤臨界直徑；⑥ 工件在淬火冷卻時，最后單純由熱應力引起的殘余應力的特點是什么？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 12 周

35、 授課日期： 2010.5.20 授課章節(jié)：第七章馬氏體和貝氏體相變的應用（鋼的淬火），第5節(jié) 教學目的：使學生了解表面淬火的目的、分類及應用，熟悉表面淬火的組織及性能、表面淬火淬硬層的深度及硬度梯度，掌握感應加熱表面淬火原理和工藝。 教學重點：感應加熱表面淬火 教學難點：感應加熱表面淬火原理 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第七章馬氏體和貝氏體相變的應用（鋼的淬火） 第五節(jié) 鋼表面淬火 表面淬火的目的、分類及應用、表面淬火的組織及性能、表面淬火淬硬層的深度及硬度梯度、感應加熱

36、表面淬火、火焰加熱表面淬火、其它表面淬火法 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 對Mf點在0℃以下的淬火鋼進行冷處理的目的和作用是什么？在進行冷處理時應注意哪些問題？ 2) 簡述鋼在快速加熱時的相變特點。 3) 請寫出6種表面淬火方法。 4) 試比較同一工件分別經(jīng)工頻加熱表面淬火、中頻加熱表面淬火、超音頻加熱表面淬火、高頻加熱表面淬火和超高頻脈沖加熱表面淬火后淬硬層的深淺。 5) 請根據(jù)感應加熱時鋼制工件從表面到心部的溫度分布情況，畫圖分析原始組織為珠光體的共析鋼經(jīng)高頻加熱表面淬火后從表面到心部的金相組織。 6) 請根據(jù)感應加熱時鋼制工件從表面到心部的溫度分布情況，畫圖分析原始組

37、織為正火狀態(tài)的45鋼經(jīng)高頻加熱表面淬火后從表面到心部的金相組織 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 13 周 授課日期： 2010.5.25 授課章節(jié)：第七章馬氏體和貝氏體相變的應用（鋼的淬火），第6節(jié) 教學目的：使學生了解淬火缺陷的類型，熟悉熱處理工件的變形及淬火裂紋產(chǎn)生的規(guī)律，掌握淬火缺陷的防止方法。 教學重點：熱處理工件的變形規(guī)律 教學難點：熱處理工件的變形規(guī)律 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第七章 馬氏體和貝

38、氏體相變的應用（鋼的淬火） 第六節(jié) 淬火缺陷及防止 熱處理工件的變形、淬火裂紋、其它淬火缺陷 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 工件在淬火冷卻時，最后單純由組織應力引起的殘余應力的特點是什么？ 2) 采用W18Cr4V高速鋼制作的冷作模具，采用1280℃加熱淬火，560℃回火3次。結(jié)果在使用中發(fā)現(xiàn)，常常因產(chǎn)生崩刃而早期失效。試問，可否通過降低其淬火溫度對其淬火工藝進行改進？為什么？ 3) 亞溫淬火一般用于什么鋼種？目的如何？ 4) 造成工件產(chǎn)生淬火軟點的原因有哪些？ 5) 造成工件產(chǎn)生淬火過燒的原因有哪些？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 13 周

39、 授課日期： 2010.5.27 授課章節(jié)：第八章 回火轉(zhuǎn)變及應用，第1~3節(jié) 教學目的：使學生掌握回火轉(zhuǎn)變時的組織變化，熟悉碳鋼回火轉(zhuǎn)變后的力學性能，了解合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響。 教學重點：回火轉(zhuǎn)變時的組織變化 教學難點：回火轉(zhuǎn)變時的組織變化 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第八章 回火轉(zhuǎn)變及應用 第一節(jié) 回火轉(zhuǎn)變時的組織變化 碳原子的偏聚、馬氏體的分解、殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變、滲碳體的形成、α相的回復再結(jié)晶和碳化物的聚集長大 第二節(jié) 碳鋼回火轉(zhuǎn)變后的力學性能 第三

40、節(jié) 合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響 回火抗力的提高、二次淬火 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 碳鋼的回火過程可分為哪幾個有區(qū)別而又互相重疊的階段？溫度范圍各是多少？ 2) 回火時馬氏體中的碳為什么會發(fā)生偏聚?向什么位置偏聚? 3) 試述回火時高碳馬氏體雙相分解的過程。 4) 試根據(jù)回火轉(zhuǎn)變機制給回火馬氏體、回火托氏體和回火索氏體以較嚴格的定義。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 14 周 授課日期： 2010.6.1 授課章節(jié)：第八章 回火轉(zhuǎn)變及應用，第3~4

41、節(jié) 教學目的：使學生掌握二次硬化原理，了解回火脆性的類型，熟悉產(chǎn)生回火脆性的機制和減輕回火脆性的方法。 教學重點：二次硬化 教學難點：產(chǎn)生回火脆性的機制 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第八章 回火轉(zhuǎn)變及應用 第三節(jié) 合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響 二次硬化、合金鋼馬氏體回火時的組織變化 第四節(jié) 回火脆性 第一類回火脆性、第二類回火脆性 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 試列舉淬火碳鋼回火時可能出現(xiàn)的碳化物類型及其轉(zhuǎn)變過程和轉(zhuǎn)變機制。 2) 何謂二次淬火？何謂二次硬化？引起二次硬化與二次淬火的原因有什么區(qū)別？ 3) 如何區(qū)別高碳鋼的回火馬氏體與下貝氏

42、體？ 4) 什么是第一類回火脆性？試討論第一類回火脆性的形成機理，并指出減輕或防止方法。 5) 什么是第二類回火脆性？試討論第二類回火脆性的形成機理，并指出預防或減輕方法。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 15 周 授課日期： 2010.6.8 授課章節(jié)：第八章 回火轉(zhuǎn)變及應用，第5節(jié) 第九章 脫溶沉淀及應用，第1節(jié) 教學目的：使學生掌握二次硬化原理，了解回火脆性的類型，熟悉產(chǎn)生回火脆性的機制和減輕回火脆性的方法。 教學重點：二次硬化 教學難點：產(chǎn)生回火脆性

43、的機制 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第八章 回火轉(zhuǎn)變及應用 第五節(jié) 回火工藝 回火溫度的確定、回火時間的確定、回火后的冷卻、回火缺陷 第九章 脫溶沉淀及應用 第一節(jié) 概述 時效、脫溶沉淀、發(fā)生脫溶反應的條件、脫溶的分類 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 等溫淬火得了貝氏體后是否需要回火？下貝氏體組織在回火時將發(fā)生哪些轉(zhuǎn)變？ 2) 試用某種理論解釋合金鋼產(chǎn)生奧氏體熱穩(wěn)定化和回火催化現(xiàn)象的原因。 3) 高速鋼淬火后一般要經(jīng)過560℃1h三次回火。采取560℃3h一次回火代替560℃1h三次回火，是否可以？為什么？ 4) Cr12MoV有兩種常

44、用熱處理工藝，一種是1000℃淬火，160℃回火；另一種是1100℃淬火，510℃回火。試討論為什么1000℃較低溫度的淬火只能采用160℃的低溫回火；只有采用1100℃較高溫度的淬火才能采用510℃的高溫回火？ 5) 回火的主要目的是什么？回火工藝按溫度可分為哪幾類？ 6) 何謂低溫回火？應用范圍如何？ 7) 何謂中溫回火？應用范圍如何？ 8) 何謂高溫回火？應用范圍如何？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 16 周 授課日期： 2010.6.15

45、 授課章節(jié)：第九章 脫溶沉淀及應用，第2~3節(jié) 教學目的：使學生了解時效、脫溶沉淀、發(fā)生脫溶反應的條件、脫溶的分類，熟悉脫溶沉淀熱力學及脫溶沉淀過程，掌握局部脫溶、連續(xù)脫溶、不連續(xù)脫溶、脫溶過程中顯微組織變化序列。 教學重點：脫溶沉淀后的顯微組織 教學難點：溶沉淀熱力學 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第二節(jié) 脫溶沉淀熱力學及脫溶沉淀過程 脫溶沉淀熱力學、脫溶沉淀過程 第三節(jié) 脫溶沉淀后的顯微組織 局部脫溶、連續(xù)脫溶、不連續(xù)脫溶、脫溶過程中顯微組織變化序列 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 解釋名詞：固溶處理，時效，自然時效，人工時效，冷時效，

46、溫時效，回歸 2) 溫時效可分為哪幾個階段？試解釋其原因。 3) 以Al-Cu合金為例，討論其過飽和固溶體的脫溶沉淀過程，用光學顯微鏡可以觀察到哪些變化？ 4) 試述連續(xù)脫溶和不連續(xù)脫溶的主要異同點。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 17 周 授課日期： 2010.6.22 授課章節(jié)：第九章 脫溶沉淀及應用，第4~6節(jié) 教學目的：使學生了解脫溶沉淀過程動力學，掌握脫溶沉淀時性能的變化規(guī)律，熟悉調(diào)幅分解熱力學、調(diào)幅分解過程、調(diào)幅分解組織與性能。 教學重點：

47、脫溶沉淀時性能的變化規(guī)律 教學難點：調(diào)幅分解熱力學 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第九章 脫溶沉淀及應用 第四節(jié) 脫溶沉淀過程動力學 脫溶沉淀等溫動力學圖、脫溶沉淀等溫動力學圖的影響因素 第五節(jié) 脫溶沉淀時性能的變化 冷時效與溫時效、時效硬化機制 第六節(jié) 調(diào)幅分解 調(diào)幅分解熱力學、調(diào)幅分解過程、調(diào)幅分解組織與性能 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 請通過過飽和固溶體分解時的成分-自由能曲線說明：為什么普通脫溶分解必須通過形核長大方式進行，而調(diào)幅分解則不必通過形核長大方式進行？ 2) 調(diào)幅分解屬于有核轉(zhuǎn)變還是無核轉(zhuǎn)變？溶質(zhì)原子進行下坡擴散還是

48、上坡擴散？簡述調(diào)幅分解的過程。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學教案 第 18 周 授課日期： 2010.6.29 授課章節(jié)：第九章 脫溶沉淀及應用，第7節(jié) 教學目的：使學生熟悉合金固溶處理后性能的變化規(guī)律及固溶處理和時效參數(shù)對材料性能的影響因素，掌握固溶處理規(guī)程的選擇和時效規(guī)程的選擇方法，了解鋁合金固溶處理-時效規(guī)程、鎂合金固溶處理-時效規(guī)程、鈹青銅固溶處理-時效規(guī)程、鎳基耐熱合金的強化熱處理。 教學重點：固溶處理規(guī)程的選擇和時效規(guī)程的選擇 教學難點：固溶處理規(guī)程的選擇

49、和時效規(guī)程的選擇 教學實施 過程設計 采用CAI教學， 教學內(nèi)容： 第九章 脫溶沉淀及應用 第七節(jié) 固溶處理及時效工藝 合金固溶處理后性能的變化、固溶處理和時效參數(shù)對材料性能的影響、固溶處理規(guī)程的選擇、時效規(guī)程的選擇、鋁合金固溶處理-時效規(guī)程、鎂合金固溶處理-時效規(guī)程、鈹青銅固溶處理-時效規(guī)程、鎳基耐熱合金的強化熱處理 課后復習及作業(yè)或思考題： 1) 試述在時效過程中為何先出現(xiàn)亞穩(wěn)過渡相而不直接形成穩(wěn)定相？ 2) 無析出區(qū)形成的原因是什么？ 3) 為何不能將局部脫溶所得組織稱為魏氏組織？ 4) 時效合金的回歸現(xiàn)象可有哪些應用？ 課后小結(jié)： 時 間：

50、 沈陽工業(yè)大學教案 第 19 周 授課日期： 2010.6.29 授課章節(jié)：《固態(tài)相變及應用》課程整體重點問題回顧 教學目的：《固態(tài)相變及應用》課程總學時48學時，在授課過程中第6-10周為學生生產(chǎn)實習，通過深入生產(chǎn)一線，對現(xiàn)場實際工藝的了解，加深了對本課程的認識與掌握，本周重點回顧本課程的主要內(nèi)容，使學生做到理論聯(lián)系實際。 教學重點：《固態(tài)相變及應用》課程整體重點問題回顧。 教學難點： 教學實施 過程設計 課程整體重點問題回顧分為兩個部分固態(tài)相變原理部分和應用部分。 固態(tài)相變原理部分主要包括加熱轉(zhuǎn)變和冷卻轉(zhuǎn)變。即第一~五章的主要內(nèi)容。 固態(tài)相變應用部分主要包括工藝部分，即第六~九章的主要內(nèi)容 課后復習及作業(yè)或思考題： 課后小結(jié)： 時 間： 37