材料物理科学基础= 1 ROMAN I课程教学大纲

材料科学与工程学院本科课程教学大纲

材料物理科学基础I课程教学大纲

课程名称：材料物理科学基础I 课程编号：02100050 英文名称：Foundation of Materials Science I 学 时：56学时 开课学期：第五学期 适用专业：材料物理 课程类别：必修 课程性质：专业基础课

先修课程：高等数学、大学物理、物理化学、材料力学。

教 材：《材料科学基础》 赵品 谢辅洲 主编 哈尔滨工业大学出版社

学 分：3.5学分

一、课程的性质及任务

本课程是是材料物理专业的一门重要的专业技术基础课程。

课程的目的及任务：其目的是使学生通过本课程的学习，了解并掌握常用的工程材料基本原理、主要类型（包括金属材料、非金属材料和复合材料等）以及主要的性能特点和适用范围，从而为在实际的工程应用中合理的设计并使用各种材料奠定良好的基础。本课程的具体任务是：熟悉常用工程材料的基本原理；熟悉常用材料的成分、组织结构与性能间的关系，以及有关的加工工艺的影响；初步掌握常用工程材料的性能和应用，并初步具备选用常用材料的能力。

二、课程内容及学习方法

1、材料的结构 材料的结合方式。 晶体学基础。 材料的晶体结构。 2、晶体缺陷

点缺陷：点缺陷的类型及形成，点缺陷的运动及平衡浓度，点缺陷对性能的影响。

线缺陷：位错的基本概念，位错的运动，位错的弹性性质，实际晶体中的位错。 面缺陷：外表面，晶界与亚晶界。 3、扩散

扩散定律：菲克第一定律，菲克第二定律，扩散方程在生产中的应用举例，扩

1

材料物理科学基础I课程教学大纲

散的驱动力及上坡扩散。

扩散机制：间隙扩散，置换扩散，扩散系数公式。

影响扩散的因素：温度，固溶体类型，晶体结构，浓度，合金元素的影响，短路扩散。

反应扩散。

4、钢的热处理原理与工艺 固态相变概论。

钢在加热时的转变：奥氏体的形成过程，奥氏体晶粒长大及其控制。 钢在冷却时的转变：冷却条件对钢性能的影响，过冷奥氏体等温转变曲线，影响过冷奥氏体等温转变的因素，过冷奥氏体连续冷却转变曲线。

珠光体转变：珠光体的组织形态、结构和性能，珠光体的形成，非共析钢先共析相的形成。

马氏体转变：钢中马氏体的晶体结构，钢中马氏体转变的主要特点，钢中马氏体的形态及亚结构，马氏体的性能，奥氏体稳定化和残余奥氏体。

贝氏体转变：贝氏体转变的基本特征，贝氏体形态，贝氏体的形成过程，贝氏体的力学性能。

淬火钢的回火转变：淬火碳钢回火时的组织转变，回火组织与性能，回火脆性。 钢的退火与正火：钢的退火及应用，钢的正火及应用。 钢的淬火与回火：钢的淬火，钢的回火。

钢的表面热处理：钢的表面淬火，钢的化学热处理。 其他热处理与表面热处理新技术。 5、工业用钢

钢的分类及编号：钢的分类，钢的编号。

合金元素在钢中的作用：合金元素在钢中的分布，合金元素对相变的影响。 工程结构钢：普通质量碳素结构钢，低合金结构钢。 机器结构钢：概述，调制钢，渗碳钢，弹簧钢，滚动轴承钢。 工具钢：刃具钢，模具钢，量具钢。

特殊性能钢：不锈钢，耐热钢，其他特殊性能的钢及合金。 6、铸铁

概述：铸铁的分类，铁碳合金双重相图和铸铁的石墨化，铸铁的组织与性能。 常用普通铸铁：灰口铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁。 特殊性能铸铁：耐磨铸铁，耐热铸铁，耐蚀铸铁。

三、课程的教学要求

1、材料的结构

材料的结合方式，晶体学基础，材料的晶体结构。

2

材料科学与工程学院本科课程教学大纲

2、晶体缺陷

点缺陷，线缺陷，面缺陷。 3、扩散

扩散定律，扩散机制，影响扩散的因素，反应扩散。 4、钢的热处理原理与工艺

固态相变概论，钢在加热时的转变，钢在冷却时的转变，珠光体转变，马氏体转变，

贝氏体转变，淬火钢的回火转变，钢的退火与正火，钢的淬火与回火，钢的表面热处理，其他热处理与表面热处理新技术。

5、工业用钢

钢的分类及编号，合金元素在钢中的作用，工程结构钢，机器结构钢，工具钢，特殊性能钢。

6、铸铁

概述，常用普通铸铁，特殊性能铸铁。

四、课程学时分配

讲 课 内 容 1、材料的结构 2、晶体缺陷 3、扩散 4、钢的热处理原理与工艺 5、工业用钢 6、铸铁 实 验 合 计 学 时 6 8 4 12 8 6 12 56 五、课程习题要求

本课程习题的基本要求是：巩固和深化对课程内容的理解，培养分析问题、解决问题的能力和严肃认真的科学作风。

习题的分量占自学时间的四分之一到三分之一，具体数量视习题的难易程度而定。

六、课程的实验内容与要求

1、碳钢的热处理

2、碳钢热处理后的显微组织观察 3、结构钢的淬透性测定

3

材料物理科学基础I课程教学大纲

4、示差热分析法测定钢的临界点

实验目的：验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识。培养学生初步具备实验样品的制备、常用分析测试手段的使用以及组织结构观察等实际工作的能力。

实验要求：观察现象，验证理论，学习实验样品的制备方法，学习使用各种观察测试仪器。具备正确处理实验数据的能力，培养运用所学理论解决实际问题的能力、分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。在实验中严肃认真的态度和踏实细致、实事求是的作风；提高功率因数的方法。

七、课程主要参考书

仝建民 潘金生 著 《材料科学基础》 石德珂主编 《材料科学基础》

4

清华大学出版社 1998.06 西安交大出版社 1995

制定人：张瑞军

审定人：张瑞军 批准人：杨庆祥 2005年5月