课程名称(中文)：金属学

课程名称(英文)：Metauic science

课程编号：050806

课程性质：技术基础课

课程属性：必修课

教材名称：金属学

实验指导书名称：《材料科学基础实验指导书》

课程总学时：60

实验总学时：6

开设实验项目数：3

总学分：3.5

应开实验学期：三年级五-六学期

适用专业：材料成型与控制，金属材料工程,冶金工程

先修课程：物理化学等

本大纲主撰人：翟克勇  胡裕邦       审核人：杨程       负责人：马幼平

 

一、课程的目标及基本要求

金属学是金属材料工程、材料成型与控制专业的一门重要的必修技术基础课程，它在整个教学过程中占有非常重要的地位，对于学生的知识、能力和综合素质的培养与提高起着至关重要的作用。本课程以课堂教学环节为主，主要研究材料的共性规律，即材料的成分、组织结构、制备工艺和性能之间的相互关系。主要内容包括材料的微观结构、晶体缺陷、原子及分子的运动、塑性变形和回复、再结晶、凝固与相图等基础知识。本课程着重于基本概论和基础理论，强调科学性，先进性和实用性。

 

二、课程实验的目的要求

金属学所开设实验属于技术基础实验，具有很强的技术性。其目的主要是使学生了解材料金相分析的基本实验方法和基本研究方法，掌握金相分析的基本实验技术和技能，加深理解并掌握材料科学基础的基本知识和原理，通过实验训练进一步培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，为学生今后从事冶金、材料成型、金属材料工程、机械设计研究或相关领域的科学研究和技术开发工作打下扎实的基础。

 

三、适用专业

材料成型与控制、金属材料工程

 

四、实验方式与基本要求

1.实验不单独设课。实验开始时，由指导教师向学生介绍实验的性质、任务、要求、实验安排和进度、考核内容、实验守则及实验室安全制度等。

2.本课程实验以基础性实验为主，实验的操作训练是本课程的中心环节。学生根据各实验的任务，6~15人1组，1人1套或6~15人一套设备，在规定时间内，独立完成实验或数据处理，并撰写实验报告。实验前,学生必须认真阅读实验指导书, 了解实验的目的和原理, 然后用什么实验方法,使用什么仪器, 控制什么条件，需要注意什么问题。指导教师需对学生的预习情况进行检查，合格后，学生才能开始做实验。实验过程中, 要求学生勤于动手,敏锐观察,细心操作,开动脑筋,分析钻研问题,准确记录原始数据。

3．由于设计性、综合性实验持续的时间较长，实验内容较多并具有一定的复杂性和综合度，因此以小组为单位进行。各小组独立开展工作，但在小组内，学生既有分工，又有合作。学生接题后，即根据所掌握的资料、文献，设计实验方案，经与指导教师讨论后，即可着手开始实验设计。对于课堂中无法完成的设计性、综合性实验，学生可根据自己的时间提前与相关实验室联系，在指定的时间内完成。

4．指导教师要认真上好每一次实验课，实验前教师要亲自检查仪器设备情况，清点学生人数；实验过程中，要向学生提问，引导学生深入思考与实验现象有关的一些问题，着力培养学生观察实验、综合考虑问题的能力，使学生学会分析和研究问题的方法。

 

五、主要仪器设备

金相显微镜、体视显微镜、显微硬度计、制样机、热处理炉、HB硬度计、HV硬度计、电子万能试验机、计算机等。

 

六、考核与实验报告

实验报告按优、良、及格和不及格予以评定，作为课程平时成绩的参考。

 

七、实验项目设置与内容

 实验项目一：

（1）实验名称：金相样品的制备及显微镜使用

（2）实验性质：验证

（3）实验类别：本科技术基础实验

（4）实验学时：2

（5）每组人数：15

（6）开出要求：必做

（7）实验内容：①金相样品制备，②显微镜的构造及成像原理，显微镜的使用方法；利用自制或给定的金相样品，按操作规则进行样品观察，熟悉显微镜各部件的使用情况，并通过改变放大倍数，观察不同放大倍数下的组织特征。

（8）实验目的：①熟悉金相样品制备过程的操作要点；②初步学会金相样品的制备，③了解金相显微镜的构造及成像的光学原理，掌握显微镜的正确使用方法和有关操作规程。

（9）主要仪器设备及套数：预磨机2套，抛光机4套，金相显微镜15台，浸蚀仪器若干。

 

实验项目二：

（1）实验名称：Fe3C-Fe平衡组织分析

（2）实验性质：验证

（3）实验类别：本科技术基础实验

（4）实验学时：2

（5）每组人数：15

（6）开出要求：必做

（7）实验内容：①分别观察不同成分铁碳合金（工业纯铁、含铁0.45%和0.60%的亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁等8个试样）在平衡冷却条件下的室温显微组织特征；②按照观察情况画出其中4个以上试亲的显微组织图，将组织组成物的名称标出，要求画科基本符合组织特征；③分析不同含碳量对铁碳合金显微组织的影响，从面加深理解成分、组织、结构与性能之间的关系。要求能够根据组织特征判断其合金的种类，并可大致确定亚共析钢的含碳量；④以组为单位，根据铁碳相图制做平衡组织显微组织照片一套。

（8）实验目的：熟悉各类铁碳合金的组织特征，并能按照金相组织特征分析材料的大致成分。

（9）主要仪器设备及套数：切割机、砂轮机、抛光机、电热鼓风干燥箱、金相显微镜30套，GX51金相显微镜及图像分析仪。

 

实验项目三：

（1）实验名称：金属塑性变形与再结晶实验

（2）实验性质：综合性

（3）实验类别：本科技术基础实验

（4）实验学时：2

（5）每组人数：7-8

（6）开出要求：必做

（7）实验内容：①每组7~8人，领取铝试样7片及楔形铝1片，分别按规定的变形量进行拉伸变；②将变形试关在600℃进行再结晶退火0.5小时，出炉后经浸蚀显露晶粒，分别测定其晶粒大小；③画出再结晶退火后的晶粒大小变形量的关系曲线，找出临界变形量。分析变形量与再结晶后的晶粒大小及其性能的关系规律。

（8）实验目的：①了解金属经冷加工变形和再结晶退火后的组织特征；②研究变形度对冷塑性变形金属再结晶退火后的晶粒大小的影响；③了解金属材料塑性变形加工工艺时应注意的问题。

（9）主要仪器设备及套数：显微镜、电子万能试验机、电阻炉各1套