焊接技术与工程专业教学大纲《金属材料热处理》教学大纲课程中文名称：金属材料热处理课程英文名称：Heat Treatment of Metal Materials155042课程编号：总学时（实验学时）/学分：32（4）/2课程类别：专业基础课程性质：必修适用专业：焊接技术与工程先修课程：专业导论、材料科学基础后续课程：工程材料学、焊接冶金学、材料焊接性人审定人：未艳审批人：如限年课程负责人：一、课程目标《金属材料热处理》是焊接技术与工程专业的一门专业基础课，其前续课程为材料科学基础，后续课程为工程材料学，本门课程起到承上启下的作用。同时，金属材料及热处理与材料科学基础和工程材料学课程同为焊接技术与工程专业基础课，焊接冶金学及金属焊接性的前期知识储备，焊接技术与工程专业其他课程必备的基础知识。本门课程包含两个模块内容，即热处理原理及热处理工艺。热处理原理部分，从金属热处理的基础一固态相变出发，主要介绍固态相变的热力学、动力学等基本理论，重点介绍钢的加热及冷却过程中组织转变机制及其对性能的影响。热处理工艺部分重点讲授钢的常规热处理、表面热处理和化学热处理工艺。目的使学生掌握固态相变的规律性，掌握金属和合金热处理组织与性能之间的关系及热处理理论在生产实践中的应用，并深入研究金属成分、组织、性能之间的关系，综合应用专业课知识和实验技术，解决材料热处理生产中的实际问题，为后续专业课以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。1.掌握金属材料相变基础理论和热处理工艺，掌握钢在加热和冷却过程的组织转变，为制定热处理工艺奠定理论基础，并能够分析热加工和热处理缺陷产生的原因。2.掌握热处理的基本原理，能够运用热处理基本理论分析焊接工程中的具体问题，并结合实验通过理论分析获得有效结论，培养学生严谨密的思辨思维、求真务实的创新意识。3.掌握热处理工艺制订规则，能够进行热处理工艺设计和方案优化，能够更好地理解成分-组织-工艺-性能材料四要素之间的关系及影响因素。4.能够基于热处理基本原理，通过文献调研等方法来分析复杂工程中的问题，在学习过程中注重培养学生的科学精神。二、课程目标对毕业要求的支撑课程目标毕业毕业要求指标点要求1234511.3能够将相关专业知识和数学模型方法用于推演、分析焊接工程问题M24
焊接技术与工程专业教学大纲 24 《金属材料热处理》教学大纲 课程中文名称： 金属材料热处理 课程英文名称： Heat Treatment of Metal Materials 课程编号： 155042 总学时（实验学时）/学分： 32（4）/2 课程类别： 专业基础 课程性质： 必修 适用专业： 焊接技术与工程 先修课程： 专业导论、材料科学基础 后续课程： 工程材料学、焊接冶金学、材料焊接性 课程负责人： 审定人： 审批人： 一、课程目标 《金属材料热处理》是焊接技术与工程专业的一门专业基础课，其前续课程为材料科学基础， 后续课程为工程材料学，本门课程起到承上启下的作用。同时，金属材料及热处理与材料科学基础 和工程材料学课程同为焊接技术与工程专业基础课,焊接冶金学及金属焊接性的前期知识储备，焊接 技术与工程专业其他课程必备的基础知识。本门课程包含两个模块内容，即热处理原理及热处理工 艺。热处理原理部分，从金属热处理的基础—固态相变出发，主要介绍固态相变的热力学、动力学 等基本理论，重点介绍钢的加热及冷却过程中组织转变机制及其对性能的影响。热处理工艺部分重 点讲授钢的常规热处理、表面热处理和化学热处理工艺。目的使学生掌握固态相变的规律性，掌握 金属和合金热处理组织与性能之间的关系及热处理理论在生产实践中的应用，并深入研究金属成分、 组织、性能之间的关系，综合应用专业课知识和实验技术，解决材料热处理生产中的实际问题，为 后续专业课以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。 1. 掌握金属材料相变基础理论和热处理工艺，掌握钢在加热和冷却过程的组织转变，为制定热 处理工艺奠定理论基础，并能够分析热加工和热处理缺陷产生的原因。 2. 掌握热处理的基本原理，能够运用热处理基本理论分析焊接工程中的具体问题，并结合实验 通过理论分析获得有效结论，培养学生严谨缜密的思辨思维、求真务实的创新意识。 3. 掌握热处理工艺制订规则，能够进行热处理工艺设计和方案优化，能够更好地理解成分-组织 -工艺-性能材料四要素之间的关系及影响因素。 4. 能够基于热处理基本原理，通过文献调研等方法来分析复杂工程中的问题，在学习过程中注 重培养学生的科学精神。 二、课程目标对毕业要求的支撑 毕业 要求 毕业要求指标点 课程目标 1 2 3 4 5 1 1.3 能够将相关专业知识和数学模型方法用于推演、分析焊接工程问题 M
焊接技术与工程专业教学大纲2.2能够基于焊接相关科学原理和数学模型方法正确表达复杂焊接工程2M问题3.1掌握焊接工程设计和产品开发全周期、全流程的基本设计和技术，3M了解影响设计目标和技术方案的各种因素4.1能够基于焊接相关科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分M4析复杂焊接工程问题的解决方案注：H、M、L分别表示教学目标对毕业要求的贡献度为强、中、弱。三、教学内容和学时分配教学单元C1：钢在加热时的转变（4学时）教学目标：了解奥氏体形成过程及奥氏体等温形成动力学，掌握奥氏体形成的规律性及控制奥氏体晶粒大小的措施。教学内容：C1-1奥氏体形成过程C1-2奥氏体等温形成动力学C1-3奥氏体形成的规律性C1-4奥氏体晶粒大小及控制重点：奥氏体形成过程。难点：奥氏体等温形成动力学。教学单元C2：钢在冷却时的转变（8学时）教学目标：掌握过冷奥氏体等温转变图和连续转变图，掌握珠光体、贝氏体和马氏体的形态结构和机械性能，掌握马氏体逆转变和形状记忆效应。教学内容：C2-1钢的冷却转变C2-2珠光体与珠光体转变C2-3贝氏体与贝氏体相变C2-4马氏体与马氏体相变重点：过冷奥氏体等温转变图和连续转变图，珠光体、贝氏体和马氏体转变。难点：过冷奥氏体连续转变图，马氏体相变特征和机制。教学单元C3：钢在回火时的转变（4学时）教学目标：掌握淬火钢回火时的组织转变以及淬火钢回火时机械性能的变化。教学内容：C3-1淬火钢回火组织转变C3-2淬火钢回火后性能变化C3-3合金元素对回火的影响重点：淬火钢回火组织转变，萍火钢回火后性能变化。25
焊接技术与工程专业教学大纲 25 2 2.2 能够基于焊接相关科学原理和数学模型方法正确表达复杂焊接工程 问题 M 3 3.1 掌握焊接工程设计和产品开发全周期、全流程的基本设计和技术， 了解影响设计目标和技术方案的各种因素 M 4 4.1 能够基于焊接相关科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分 析复杂焊接工程问题的解决方案 M 注：H、M、L 分别表示教学目标对毕业要求的贡献度为强、中、弱。 三、教学内容和学时分配 教学单元 C1：钢在加热时的转变（4 学时） 教学目标：了解奥氏体形成过程及奥氏体等温形成动力学，掌握奥氏体形成的规律性及控制奥 氏体晶粒大小的措施。 教学内容： C1-1 奥氏体形成过程 C1-2 奥氏体等温形成动力学 C1-3 奥氏体形成的规律性 C1-4 奥氏体晶粒大小及控制 重点：奥氏体形成过程。 难点：奥氏体等温形成动力学。 教学单元 C2：钢在冷却时的转变（8 学时） 教学目标：掌握过冷奥氏体等温转变图和连续转变图，掌握珠光体、贝氏体和马氏体的形态结 构和机械性能，掌握马氏体逆转变和形状记忆效应。 教学内容： C2-1 钢的冷却转变 C2-2 珠光体与珠光体转变 C2-3 贝氏体与贝氏体相变 C2-4 马氏体与马氏体相变 重点：过冷奥氏体等温转变图和连续转变图，珠光体、贝氏体和马氏体转变。 难点：过冷奥氏体连续转变图，马氏体相变特征和机制。 教学单元 C3：钢在回火时的转变（4 学时） 教学目标：掌握淬火钢回火时的组织转变以及淬火钢回火时机械性能的变化。 教学内容： C3-1 淬火钢回火组织转变 C3-2 淬火钢回火后性能变化 C3-3 合金元素对回火的影响 重点：淬火钢回火组织转变，淬火钢回火后性能变化
焊接技术与工程专业教学大纲教学单元C4：合金的固溶处理及时效（2学时）教学目标：了解合金脱溶过程，掌握时效过程组织变化及对性能的影响。教学内容：C4-1固溶的过程及动力学C4-2固溶组织及性能C4-3调幅分解重点：时效过程组织变化及对性能的影响。教学单元C5：普通热处理（6学时）教学目标：掌握退火、正火、淬火和回火的工艺规范，掌握退火和正火工艺的选择原则，了解率火工艺方法及应用，掌握率火缺陷及回火缺陷的预防及补救。教学内容：C5-1钢的退火C5-2钢的正火C5-3钢的淬火与回火重点：钢的退火与正火，淬火与回火。教学单元C6：表面热处理（3学时）教学目标：掌握表面淬火和化学热处理的基本原理，了解二者之间的区别，掌握表面热处理后钢的组织和性能。教学内容：C6-1钢的表面淬火C6-2钢的化学热处理教学单元C7：先进热处理（1学时）教学目标：了解国外先进热处理技术发展状况，掌握可控气氛热处理，真空热处理，感应热处理，激光热处理，等离子热处理，表面改性处理，节能热处理等热处理工艺原理及工艺规范。教学内容：C7-1可控气氛热处理C7-2真空热处理C7-3感应热处理C7-4激光热处理C7-5等离子热处理C7-6其他热处理课程思政：1.了解我国材料领域典型科学家事迹，激发学生的奉献精神和爱国情怀。26
焊接技术与工程专业教学大纲 26 教学单元 C4：合金的固溶处理及时效（2 学时） 教学目标：了解合金脱溶过程，掌握时效过程组织变化及对性能的影响。 教学内容： C4-1 固溶的过程及动力学 C4-2 固溶组织及性能 C4-3 调幅分解 重点：时效过程组织变化及对性能的影响。 教学单元 C5：普通热处理（6 学时） 教学目标：掌握退火、正火、淬火和回火的工艺规范，掌握退火和正火工艺的选择原则，了解 淬火工艺方法及应用，掌握淬火缺陷及回火缺陷的预防及补救。 教学内容： C5-1 钢的退火 C5-2 钢的正火 C5-3 钢的淬火与回火 重点：钢的退火与正火，淬火与回火。 教学单元 C6：表面热处理（3 学时） 教学目标：掌握表面淬火和化学热处理的基本原理，了解二者之间的区别，掌握表面热处理后 钢的组织和性能。 教学内容： C6-1 钢的表面淬火 C6-2 钢的化学热处理 教学单元 C7：先进热处理（1 学时） 教学目标：了解国外先进热处理技术发展状况，掌握可控气氛热处理，真空热处理，感应热处 理，激光热处理，等离子热处理，表面改性处理，节能热处理等热处理工艺原理及工艺规范。 教学内容： C7-1 可控气氛热处理 C7-2 真空热处理 C7-3 感应热处理 C7-4 激光热处理 C7-5 等离子热处理 C7-6 其他热处理 课程思政： 1. 了解我国材料领域典型科学家事迹，激发学生的奉献精神和爱国情怀
焊接技术与工程专业教学大纲2.通过热处理原理和热处理工艺的学习，树立学生的家国情怀、环保意识、创新精神、工匠精神等。3.通过运用热处理理论分析焊接工程中的具体问题，培养学生严谨密的思辨思维，求真务实的创新意识，精益求精的工匠精神。注：可根据教学内容和课程目标适当选择或扩展相应课程思政内容。四、课程目标达成途径课程目标教学内容教学方法C1-1C1-2结合案例分析和讨论式教学方法，介绍“成分-组织结构-性能C1-3热处理工艺”之间的关系。从金属热处理的基础一固态相变出目标1掌握金属材料相变基础理CI-4发，主要介绍固态相变的热力学、动力学等基本理论，重点介论。钢在加热和冷却过程中的组织C2-1绍钢的加热及冷却过程中组织转变机制及其对性能的影响。为转变，为制订热处理工艺奠定理论C2-2制订热处理工艺奠定理论基础，分析热加工和热处理缺陷产生C2-3基础，分析热加工和热处理缺陷产的原因。通过本课程的学习，培养分析、解决问题的能力和一C2-4生的原因定的工程实践能力，为后续专业课以及毕业后从事专业工作打C3-1下必要的基础C3-2C3-3C4-1C4-2C4-3C5-1C5-2结合启发式、案例式教学方法，引入工程上关于性能指标要求目标2掌握基本热处理（退火、正C5-3等具体案例，分析其服役条件和失效形式，为满足性能要求如火、淬火和回火）、表面热处理（表C6-1何制定热处理工艺，获得其成分-组织结构-性能-热处理工艺之面淬火、化学热处理）和先进热处C6-2间关系的一般规律。同时建立起常用工程材料生产工艺的一般理的基本原理和制定规则。在学习C7-1流程，培养学生能够进行热处理工艺规则制定。在学习过程中过程中注重培养学生的科学精神C7-2注重培养学生的科学精神C7-3C7-4C7-5C7-6目标3能够进行热处理工艺设计和C5-1结合启发式、案例式教学方法，从具体案例的成分-组织结构-方案优化，具备运用热处理基本原C5-2性能-热处理工艺之间关系的出发，培养学生能够进行热处理工理和工艺解决与金属材料组织结构C5-3艺设计和方案优化，具备运用热处理基本原理和工艺解决与金和性能相关的复杂工程问题能力。C6-1属材料组织结构和性能相关的复杂工程问题能力。激发学生的激发学生的学习兴趣，树立学生的C6-2学习兴趣，树立学生的家国情怀、环保意识、创新精神等家国情怀、环保意识、创新精神等目标4能够运用热处理理论分析焊C5-1讨论式教学：针对各种常用零件（齿轮、轴、轴承、弹簧、工C5-2接工程中的具体问题，结合实验通具钢）的热处理工艺进行讨论，能够分析为满足性能要求如何C5-3过理论分析得出有效结论。培养学制定热处理工艺，培养学生运用热处理理论分析焊接工程中的27
焊接技术与工程专业教学大纲 27 2. 通过热处理原理和热处理工艺的学习，树立学生的家国情怀、环保意识、创新精神、工匠精 神等。 3. 通过运用热处理理论分析焊接工程中的具体问题，培养学生严谨缜密的思辨思维，求真务实 的创新意识，精益求精的工匠精神。 注：可根据教学内容和课程目标适当选择或扩展相应课程思政内容。 四、课程目标达成途径 课程目标 教学内容 教学方法 目标 1 掌握金属材料相变基础理 论。钢在加热和冷却过程中的组织 转变，为制订热处理工艺奠定理论 基础，分析热加工和热处理缺陷产 生的原因 C1-1 C1-2 C1-3 C1-4 C2-1 C2-2 C2-3 C2-4 C3-1 C3-2 C3-3 结合案例分析和讨论式教学方法，介绍“成分-组织结构-性能- 热处理工艺”之间的关系。从金属热处理的基础—固态相变出 发，主要介绍固态相变的热力学、动力学等基本理论，重点介 绍钢的加热及冷却过程中组织转变机制及其对性能的影响。为 制订热处理工艺奠定理论基础，分析热加工和热处理缺陷产生 的原因。通过本课程的学习，培养分析、解决问题的能力和一 定的工程实践能力，为后续专业课以及毕业后从事专业工作打 下必要的基础 目标 2 掌握基本热处理（退火、正 火、淬火和回火）、表面热处理（表 面淬火、化学热处理）和先进热处 理的基本原理和制定规则。在学习 过程中注重培养学生的科学精神 C4-1 C4-2 C4-3 C5-1 C5-2 C5-3 C6-1 C6-2 C7-1 C7-2 C7-3 C7-4 C7-5 C7-6 结合启发式、案例式教学方法，引入工程上关于性能指标要求 等具体案例，分析其服役条件和失效形式，为满足性能要求如 何制定热处理工艺，获得其成分-组织结构-性能-热处理工艺之 间关系的一般规律。同时建立起常用工程材料生产工艺的一般 流程，培养学生能够进行热处理工艺规则制定。在学习过程中 注重培养学生的科学精神 目标 3 能够进行热处理工艺设计和 方案优化，具备运用热处理基本原 理和工艺解决与金属材料组织结构 和性能相关的复杂工程问题能力。 激发学生的学习兴趣，树立学生的 家国情怀、环保意识、创新精神等 C5-1 C5-2 C5-3 C6-1 C6-2 结合启发式、案例式教学方法，从具体案例的成分-组织结构- 性能-热处理工艺之间关系的出发，培养学生能够进行热处理工 艺设计和方案优化，具备运用热处理基本原理和工艺解决与金 属材料组织结构和性能相关的复杂工程问题能力。激发学生的 学习兴趣，树立学生的家国情怀、环保意识、创新精神等 目标 4 能够运用热处理理论分析焊 接工程中的具体问题，结合实验通 过理论分析得出有效结论。培养学 C5-1 C5-2 C5-3 讨论式教学：针对各种常用零件（齿轮、轴、轴承、弹簧、工 具钢）的热处理工艺进行讨论，能够分析为满足性能要求如何 制定热处理工艺，培养学生运用热处理理论分析焊接工程中的
焊接技术与工程专业教学大纲生严谨缤密的思辨思维，求真务实C6-1具体问题得出有效结论的能力。培养学生严谨密的思辨思维，的创新意识，精益求精的工匠精神C6-2求真务实的创新意识，精益求精的工匠精神注：建议采用以上教学方法，教师可根据教学内容和课程目标，采用合适的教学方法。五、本课程开设的实验项目支撑课实验序号实验名称实验内容类型能力要求学时程目标了解热处理炉的使用及要求，进行典了解热处理基本操作，型热处理操作：用金相显微镜观察贝初步掌握碳钢热处理氏体、马氏体、屈氏体等标准金相样后的非平衡典型组织钢的非平衡品，结合铁碳合金相图和过冷奥氏体的特征，如马氏体、贝态组织观察综合性-冷却曲线分析可能出现的组织。拍摄2氏体、屈氏体等：运用-与分析铁碳合金状态图和奥金相照片，根据组织的形成特点和组织的特征画出示意图，金相照片要注氏体等温转变曲线分明材料名称、处理工艺、放大倍数、析钢经各种热处理后的组织腐蚀剂等选用45号钢和40Cr两种材料，按GB225规定，将标准试样（25mmx100mm）加工成圆棒状试样，用末端喷水淬火法，试样冷却后在试样圆柱掌握钢的淬透性测定钢的泽透性面沿长度方向磨一深度为0.2~0.5mm22综合性方法：了解常用材料的测定的窄条平面，从距喷水冷却后的末端透性及影响因素1.5mm处每隔1.5mm测一硬度值。用曲线等进行数据处理，总结分析实验结果规律，分析两种材料淬透性曲线差别的原因六、考核方式（一）考核方式说明1.考核方式：采取过程考核与期末考试相结合的方式，课程总成绩满分100分，由期末考试（60%）+过程考核（40%）构成，按权重计算课程总成绩。过程考核方式包括作业、课程报告、线上平台学习、实验，其中作业占10%，课程报告占10%，线上平台学习占10%，实验占10%。2.期末考试方式：闭卷。（二）考核权重分配考核方式及权重（%）课程成绩比例过程考核目标(%)期末考试作业课程报告线上平台学习实验目标115520目标21510305201030目标328
焊接技术与工程专业教学大纲 28 注：建议采用以上教学方法，教师可根据教学内容和课程目标，采用合适的教学方法。 五、本课程开设的实验项目 序号 实验名称 实验内容 实验 学时 类型 能力要求 支撑课 程目标 1 钢的非平衡 态组织观察 与分析 了解热处理炉的使用及要求，进行典 型热处理操作；用金相显微镜观察贝 氏体、马氏体、屈氏体等标准金相样 品，结合铁碳合金相图和过冷奥氏体 冷却曲线分析可能出现的组织。拍摄 金相照片，根据组织的形成特点和组 织的特征画出示意图，金相照片要注 明材料名称、处理工艺、放大倍数、 腐蚀剂等 2 综合性 了解热处理基本操作， 初步掌握碳钢热处理 后的非平衡典型组织 的特征，如马氏体、贝 氏体、屈氏体等；运用 铁碳合金状态图和奥 氏体等温转变曲线分 析钢经各种热处理后 的组织 1 2 钢的淬透性 测定 选 用 45 号 钢 和 40Cr 两 种 材 料 ， 按 GB225规定，将标准试样（ϕ25mm ×100mm）加工成圆棒状试样，用末端 喷水淬火法，试样冷却后在试样圆柱 面沿长度方向磨一深度为0.2～0.5mm 的窄条平面，从距喷水冷却后的末端 1.5mm处每隔1.5mm测一硬度值。用曲 线等进行数据处理，总结分析实验结 果规律，分析两种材料淬透性曲线差 别的原因 2 综合性 掌握钢的淬透性测定 方法；了解常用材料的 淬透性及影响因素 2 六、考核方式 （一）考核方式说明 1. 考核方式：采取过程考核与期末考试相结合的方式，课程总成绩满分 100 分，由期末考试 （60%）+过程考核（40%）构成，按权重计算课程总成绩。过程考核方式包括作业、课程报告、线 上平台学习、实验，其中作业占 10%，课程报告占 10%，线上平台学习占 10%，实验占 10%。 2. 期末考试方式：闭卷。 （二）考核权重分配 课 程 目 标 考核方式及权重（%） 成绩比例 期末考试 （%） 过程考核 作业 课程报告 线上平台学习 实验 目标 1 15 5 20 目标 2 15 10 5 30 目标 3 20 10 30 生严谨缜密的思辨思维，求真务实 的创新意识，精益求精的工匠精神 C6-1 C6-2 具体问题得出有效结论的能力。培养学生严谨缜密的思辨思维， 求真务实的创新意识，精益求精的工匠精神