沈陽工業(yè)大學(xué)：固態(tài)相變及應(yīng)用 電子教案.doc

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《固態(tài)相變及應(yīng)用》 授 課 教 案 2009～2010學(xué)年第 2 學(xué)期 教師姓名： 張 松 授課對象： 金屬材料0701、0702班 授課學(xué)時： 48/48 選用教材：康煜平. 固態(tài)相變及應(yīng)用. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社. 2007. 材料學(xué)院 學(xué)院　材料 系 沈陽工業(yè)大學(xué)教案 第 1 周 授課日期： 2010.3.2 授課章節(jié)：第一章 固態(tài)相變概論，第1~5節(jié) 教學(xué)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(xué)生對固態(tài)相變有一個大概的了解。 教學(xué)重點：固態(tài)相變特點 教學(xué)難點：晶核長大速度 教學(xué)實施 過程設(shè)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(yīng)用領(lǐng)域，并與學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)紀(jì)律要求。 采用CAI教學(xué)。 教學(xué)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(yīng)變能和界面能、原子的遷移率、晶體缺陷、亞穩(wěn)過渡相、位相關(guān)系、慣習(xí)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(xué)固態(tài)相變動力學(xué) 課后復(fù)習(xí)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(yīng)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核？ 8) 根據(jù)擴散型固態(tài)相變的等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖說明新相形成的轉(zhuǎn)變速度與過冷度的關(guān)系。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學(xué)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(yīng)用，第1~4節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)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(gòu)、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(xué)、連續(xù)加熱時奧氏體的形成等相關(guān)問題。 教學(xué)重點：奧氏體的形成機理 教學(xué)難點：奧氏體晶核長大過程中碳的擴散行為 教學(xué)實施 過程設(shè)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(xué)。 教學(xué)內(nèi)容： 第二章 奧氏體相變及應(yīng)用 第一節(jié) 奧氏體及其形成條件 奧氏體組織結(jié)構(gòu)、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(xué) 共析鋼奧氏體等溫形成動力學(xué)、非共析鋼奧氏體等溫形成動力學(xué) 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(fù)習(xí)及作業(yè)或思考題： 1) 奧氏體的晶體結(jié)構(gòu)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(gòu)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?jǐn)?shù)）應(yīng)是多少？而奧氏體的實際極限含碳量僅為2.11%（質(zhì)量分?jǐn)?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(xué)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(yīng)用，第5~7節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)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(gòu)、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(xué)、連續(xù)加熱時奧氏體的形成等相關(guān)問題。 教學(xué)重點：奧氏體的形成機理 教學(xué)難點：奧氏體晶核長大過程中碳的擴散行為 教學(xué)實施 過程設(shè)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(xué)， 教學(xué)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、組織遺傳和斷口遺傳 第七節(jié) 奧氏體相變的應(yīng)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(fù)習(xí)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。 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(xué)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(yīng)用，第1~2節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)生熟悉珠光體的組織形態(tài)，了解珠光體形成的熱力學(xué)條件，掌握珠光體形成機制。 教學(xué)重點：珠光體形成機制 教學(xué)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(xué)實施 過程設(shè)計 指出珠光體轉(zhuǎn)變理論是退火熱處理的理論基礎(chǔ)，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。給出珠光體典型的金相組織照片，使學(xué)生對珠光體組織有鮮明的感性認(rèn)識。 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第三章 珠光體相變及其應(yīng)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(xué) 第二節(jié) 珠光體形成機制 珠光體形成的熱力學(xué)條件、片狀珠光體形成機制、粒狀珠光體形成機制 課后復(fù)習(xí)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(guān)系？退火態(tài)的共析鋼的抗拉強度與珠光體片間距有何關(guān)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(xué)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(yīng)用，第3~4節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)生了解先共析轉(zhuǎn)變和偽共析轉(zhuǎn)變的相關(guān)概念、問題，熟悉珠光體轉(zhuǎn)變動力學(xué)。 教學(xué)重點：珠光體轉(zhuǎn)變動力學(xué) 教學(xué)難點： 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第三章 珠光體相變及其應(yīng)用 第三節(jié) 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(xué) 珠光體的形核率及長大速度、珠光體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線、珠光體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖、影響珠光體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)的因素 課后復(fù)習(xí)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(xué)性能有何區(qū)別？ 2) 試述珠光體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖的一些特點。影響珠光體轉(zhuǎn)變動力學(xué)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)“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(xué)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(yīng)用，第5~7節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)生熟悉珠光體的力學(xué)性能，了解鋼中碳化物的相間沉淀，掌握珠光體相變的應(yīng)用——退火和正火 教學(xué)重點：珠光體相變的應(yīng)用——退火和正火 教學(xué)難點：相間沉淀機理 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第五節(jié) 珠光體的力學(xué)性能 片狀珠光體的力學(xué)性能、粒狀珠光體的力學(xué)性能、形變珠光體的力學(xué)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(yīng)用 第七節(jié) 珠光體相變的應(yīng)用——退火和正火 完全退火、等溫退火、不完全退火、 課后復(fù)習(xí)及作業(yè)或思考題： 1) 在化學(xué)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(xué)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(xué)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) 相間沉淀的條件是什么？相間沉淀在生產(chǎn)中有何應(yīng)用？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學(xué)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(yīng)用，第7節(jié) 部分內(nèi)容 第四章 馬氏體相變，第1節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)生熟悉馬氏體相變的主要特征。 教學(xué)重點：馬氏體相變的主要特征 教學(xué)難點： 教學(xué)實施 過程設(shè)計 特別指出馬氏體相變的重要意義和地位。 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 球化退火、擴散退火、鋼的正火、退火與正火的選擇、常見的退火正火缺陷及應(yīng)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(yīng)和切變共格性、無擴散性、慣習(xí)面和一定的位相關(guān)系、亞結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變的不完全性、轉(zhuǎn)變的可逆性 課后復(fù)習(xí)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（示意圖），在圖中標(biāo)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(yīng)力退火的原因是什么？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學(xué)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(xué)目的：使學(xué)生了解馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)，熟悉馬氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構(gòu)，掌握Ms點的物理意義及其影響因素。 教學(xué)重點：馬氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構(gòu) 教學(xué)難點：馬氏體相變熱力學(xué) 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第四章 馬氏體相變 第二節(jié) 馬氏體的晶體結(jié)構(gòu) 馬氏體可能的晶體結(jié)構(gòu)、一般鋼中馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)、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(gòu) 馬氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構(gòu)、影響馬氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構(gòu)的因素 第四節(jié) 馬氏體相變熱力學(xué) 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(fù)習(xí)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(guān)系？試寫出其中一種位向關(guān)系的數(shù)學(xué)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(xué)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(xí)面、晶體結(jié)構(gòu)、亞結(jié)構(gòu)及其與母相的位相關(guān)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(xué)教案 第 5 周 授課日期： 2010. 3. 30 授課章節(jié)：第四章 馬氏體相變，第5~7節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)生了解馬氏體相變動力學(xué)，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(xué)重點：馬氏體高硬度高強度的本質(zhì) 教學(xué)難點：馬氏體相變機制 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第四章 馬氏體相變 第五節(jié) 馬氏體相變動力學(xué) 馬氏體降溫形成的動力學(xué)特點、馬氏體等溫形成的動力學(xué)特點、馬氏體爆發(fā)式形成的動力學(xué)特點、表面馬氏體形成的動力學(xué)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) 馬氏體的力學(xué)性能 馬氏體的硬度和強度、 課后復(fù)習(xí)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(yīng)如何解釋？ 3) 解釋概念：Md、形狀記憶效應(yīng)、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(xué)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(xué)目的：使學(xué)生了解馬氏體相變動力學(xué)，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(xué)重點：熱彈性馬氏體與形狀記憶效應(yīng) 教學(xué)難點：形狀記憶效應(yīng)的本質(zhì) 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第四章 馬氏體相變 第七節(jié) 馬氏體的力學(xué)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(yīng) 形狀記憶效應(yīng)、熱彈性馬氏體、偽彈性、形狀記憶效應(yīng)的本質(zhì)、形狀記憶合金的應(yīng)用實例 課后復(fù)習(xí)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(xué)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(yīng)用？為提高高碳鋼強韌性，在熱處理時應(yīng)注意什么問題？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學(xué)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(yīng)用，第1~3節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)生熟悉貝氏體相變的特點，掌握貝氏體的組織結(jié)構(gòu)，了解貝氏體轉(zhuǎn)變機制。 教學(xué)重點：貝氏體的組織結(jié)構(gòu) 教學(xué)難點：貝氏體轉(zhuǎn)變機制 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第五章 貝氏體相變及其應(yīng)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(xué)、轉(zhuǎn)變的不完全性、貝氏體轉(zhuǎn)變的擴散性、晶體學(xué)特征 第二節(jié) 貝氏體的組織結(jié)構(gòu) 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(fù)習(xí)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) 貝氏體是單相組織，還是復(fù)相組織？ 6) 下貝氏體是由哪兩種相構(gòu)成的？其中的亞結(jié)構(gòu)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(xué)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(yīng)用，第4~5節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)生了解貝氏體相變動力學(xué)，熟悉貝氏體的力學(xué)性能。 教學(xué)重點：貝氏體的力學(xué)性能 教學(xué)難點：貝氏體的力學(xué)性能 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第五章 貝氏體相變及其應(yīng)用 第四節(jié) 貝氏體相變動力學(xué) 貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)、貝氏體轉(zhuǎn)變時碳的擴散、貝氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)的影響因素 第五節(jié) 貝氏體的力學(xué)性能 影響貝氏體力學(xué)性能的因素、貝氏體的強度、貝氏體的韌性 課后復(fù)習(xí)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)圖，第1~2節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)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(yīng)用。 教學(xué)重點：TTT圖和CCT圖的基本形式和應(yīng)用 教學(xué)難點：TTT圖和CCT圖的基本形式和應(yīng)用 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第六章 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖 第一節(jié) 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)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(yīng)用 第二節(jié) 過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖 常見的過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖的基本形式、CCT圖的測定、CCT圖的應(yīng)用 課后復(fù)習(xí)及作業(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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)教案 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(yīng)用（鋼的淬火），第1~2節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)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(xué)重點：淬火加熱工藝參數(shù)及加熱介質(zhì)的選定 教學(xué)難點：在有物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第七章 馬氏體和貝氏體相變的應(yīng)用（鋼的淬火） 第一節(jié) 淬火加熱工藝參數(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(fù)習(xí)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(rèn)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(xué)教案 第 12 周 授課日期： 2010.5.18 授課章節(jié)：第七章馬氏體和貝氏體相變的應(yīng)用（鋼的淬火），第3~4節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)生熟悉淬透性與淬硬性、淬透性的測定方法、淬透性的應(yīng)用，掌握常用淬火工藝，了解其它淬火工藝、冷處理。 教學(xué)重點：淬火工藝 教學(xué)難點：鋼的淬透性 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第七章馬氏體和貝氏體相變的應(yīng)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(yīng)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(fù)習(xí)及作業(yè)或思考題： 1) 請在C-曲線示意圖中畫出淬火、預(yù)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(yīng)力；③組織應(yīng)力；④殘余應(yīng)力；⑤臨界直徑；⑥ 工件在淬火冷卻時，最后單純由熱應(yīng)力引起的殘余應(yīng)力的特點是什么？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學(xué)教案 第 12 周 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(yīng)用（鋼的淬火），第5節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)生了解表面淬火的目的、分類及應(yīng)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(yīng)加熱表面淬火原理和工藝。 教學(xué)重點：感應(yīng)加熱表面淬火 教學(xué)難點：感應(yīng)加熱表面淬火原理 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第七章馬氏體和貝氏體相變的應(yīng)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(yīng)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(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、其它表面淬火法 課后復(fù)習(xí)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(xué)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(yīng)用（鋼的淬火），第6節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)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(xué)重點：熱處理工件的變形規(guī)律 教學(xué)難點：熱處理工件的變形規(guī)律 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第七章 馬氏體和貝氏體相變的應(yīng)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(fù)習(xí)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(yīng)力引起的殘余應(yīng)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(xué)教案 第 13 周 授課日期： 2010.5.27 授課章節(jié)：第八章 回火轉(zhuǎn)變及應(yīng)用，第1~3節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)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(xué)性能，了解合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響。 教學(xué)重點：回火轉(zhuǎn)變時的組織變化 教學(xué)難點：回火轉(zhuǎn)變時的組織變化 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第八章 回火轉(zhuǎn)變及應(yīng)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(fù)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(xué)性能 第三節(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(fù)習(xí)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(yán)格的定義。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學(xué)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(yīng)用，第3~4節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)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(xué)重點：二次硬化 教學(xué)難點：產(chǎn)生回火脆性的機制 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第八章 回火轉(zhuǎn)變及應(yīng)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(fù)習(xí)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(yù)防或減輕方法。 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學(xué)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(yīng)用，第5節(jié) 第九章 脫溶沉淀及應(yīng)用，第1節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)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(xué)重點：二次硬化 教學(xué)難點：產(chǎn)生回火脆性的機制 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第八章 回火轉(zhuǎn)變及應(yīng)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(yīng)用 第一節(jié) 概述 時效、脫溶沉淀、發(fā)生脫溶反應(yīng)的條件、脫溶的分類 課后復(fù)習(xí)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(yīng)用范圍如何？ 7) 何謂中溫回火？應(yīng)用范圍如何？ 8) 何謂高溫回火？應(yīng)用范圍如何？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學(xué)教案 第 16 周 授課日期： 2010.6.15 授課章節(jié)：第九章 脫溶沉淀及應(yīng)用，第2~3節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)生了解時效、脫溶沉淀、發(fā)生脫溶反應(yīng)的條件、脫溶的分類，熟悉脫溶沉淀熱力學(xué)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(xué)重點：脫溶沉淀后的顯微組織 教學(xué)難點：溶沉淀熱力學(xué) 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第二節(jié) 脫溶沉淀熱力學(xué)及脫溶沉淀過程 脫溶沉淀熱力學(xué)、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(fù)習(xí)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，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(xué)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(xué)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(yīng)用，第4~6節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)生了解脫溶沉淀過程動力學(xué)，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(xué)、調(diào)幅分解過程、調(diào)幅分解組織與性能。 教學(xué)重點：脫溶沉淀時性能的變化規(guī)律 教學(xué)難點：調(diào)幅分解熱力學(xué) 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第九章 脫溶沉淀及應(yīng)用 第四節(jié) 脫溶沉淀過程動力學(xué) 脫溶沉淀等溫動力學(xué)圖、脫溶沉淀等溫動力學(xué)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(xué)、調(diào)幅分解過程、調(diào)幅分解組織與性能 課后復(fù)習(xí)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(xué)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(yīng)用，第7節(jié) 教學(xué)目的：使學(xué)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(xué)重點：固溶處理規(guī)程的選擇和時效規(guī)程的選擇 教學(xué)難點：固溶處理規(guī)程的選擇和時效規(guī)程的選擇 教學(xué)實施 過程設(shè)計 采用CAI教學(xué)， 教學(xué)內(nèi)容： 第九章 脫溶沉淀及應(yīng)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(fù)習(xí)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(yīng)用？ 課后小結(jié)： 時 間： 沈陽工業(yè)大學(xué)教案 第 19 周 授課日期： 2010.6.29 授課章節(jié)：《固態(tài)相變及應(yīng)用》課程整體重點問題回顧 教學(xué)目的：《固態(tài)相變及應(yīng)用》課程總學(xué)時48學(xué)時，在授課過程中第6-10周為學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)，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(rèn)識與掌握，本周重點回顧本課程的主要內(nèi)容，使學(xué)生做到理論聯(lián)系實際。 教學(xué)重點：《固態(tài)相變及應(yīng)用》課程整體重點問題回顧。 教學(xué)難點： 教學(xué)實施 過程設(shè)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(yīng)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(yīng)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(fù)習(xí)及作業(yè)或思考題： 課后小結(jié)： 時 間：