材料物理科學基礎課程教學大綱
課程名稱：材料物理科學基礎i課程編號：02100050
英文名稱：foundation of materials science i
學時：56學時學分：3.5學分
開課學期：第五學期
適用專業：材料物理
課程類別：必修
課程性質：專業基礎課
先修課程：高等數學、大學物理、物理化學、材料力學。
教材：《材料科學基礎》 趙品謝輔洲主編哈爾濱工業大學出版社
一、課程的性質及任務
本課程是是材料物理專業的一門重要的專業技術基礎課程。
課程的目的及任務：其目的是使學生通過本課程的學習，了解並掌握常用的工程材料基本原理、主要型別（包括金屬材料、非金屬材料和複合材料等）以及主要的效能特點和適用範圍，從而為在實際的工程應用中合理的設計並使用各種材料奠定良好的基礎。本課程的具體任務是：
熟悉常用工程材料的基本原理；熟悉常用材料的成分、組織結構與效能間的關係，以及有關的加工工藝的影響；初步掌握常用工程材料的效能和應用，並初步具備選用常用材料的能力。
二、課程內容及學習方法
1、材料的結構
材料的結合方式。
晶體學基礎。
材料的晶體結構。
2、晶體缺陷
點缺陷：點缺陷的型別及形成，點缺陷的運動及平衡濃度，點缺陷對效能的影響。
線缺陷：位錯的基本概念，位錯的運動，位錯的彈性性質，實際晶體中的位錯。
面缺陷：外表面，晶界與亞晶界。
3、擴散
擴散定律：菲克第一定律，菲克第二定律，擴散方程在生產中的應用舉例，擴散的驅動力及上坡擴散。
擴散機制：間隙擴散，置換擴散，擴散係數公式。
影響擴散的因素：溫度，固溶體型別，晶體結構，濃度，合金元素的影響，短路擴散。
反應擴散。
4、鋼的熱處理原理與工藝
固態相變概論。
鋼在加熱時的轉變：奧氏體的形成過程，奧氏體晶粒長大及其控制。
鋼在冷卻時的轉變：冷卻條件對鋼效能的影響，過冷奧氏體等溫轉變曲線，影響過冷奧氏體等溫轉變的因素，過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線。
珠光體轉變：珠光體的組織形態、結構和效能，珠光體的形成，非共析鋼先共析相的形成。
馬氏體轉變：鋼中馬氏體的晶體結構，鋼中馬氏體轉變的主要特點，鋼中馬氏體的形態及亞結構，馬氏體的效能，奧氏體穩定化和殘餘奧氏體。
貝氏體轉變：貝氏體轉變的基本特徵，貝氏體形態，貝氏體的形成過程，貝氏體的力學效能。
淬火鋼的回火轉變：淬火碳鋼回火時的組織轉變，回火組織與效能，回火脆性。
鋼的退火與正火：鋼的退火及應用，鋼的正火及應用。
鋼的淬火與回火：鋼的淬火，鋼的回火。
鋼的表面熱處理：鋼的表面淬火，鋼的化學熱處理。
其他熱處理與表面熱處理新技術。
5、工業用鋼
鋼的分類及編號：鋼的分類，鋼的編號。
合金元素在鋼中的作用：合金元素在鋼中的分布，合金元素對相變的影響。
工程結構鋼：普通質量碳素結構鋼，低合金結構鋼。
機器結構鋼：概述，調製鋼，滲碳鋼，彈簧鋼，滾動軸承鋼。
工具鋼：刃具鋼，模具鋼，量具鋼。
特殊效能鋼：不鏽鋼，耐熱鋼，其他特殊效能的鋼及合金。
6、鑄鐵
概述：鑄鐵的分類，鐵碳合金雙重相圖和鑄鐵的石墨化，鑄鐵的組織與效能。
常用普通鑄鐵：灰口鑄鐵，可鍛鑄鐵，球墨鑄鐵。
特殊效能鑄鐵：耐磨鑄鐵，耐熱鑄鐵，耐蝕鑄鐵。
三、課程的教學要求
1、材料的結構
材料的結合方式，晶體學基礎，材料的晶體結構。
2、晶體缺陷
點缺陷，線缺陷，面缺陷。
3、擴散
擴散定律，擴散機制，影響擴散的因素，反應擴散。
4、鋼的熱處理原理與工藝
固態相變概論，鋼在加熱時的轉變，鋼在冷卻時的轉變，珠光體轉變，馬氏體轉變，
貝氏體轉變，淬火鋼的回火轉變，鋼的退火與正火，鋼的淬火與回火，鋼的表面熱處理，其他熱處理與表面熱處理新技術。
5、工業用鋼
鋼的分類及編號，合金元素在鋼中的作用，工程結構鋼，機器結構鋼，工具鋼，特殊效能鋼。
6、鑄鐵
概述，常用普通鑄鐵，特殊效能鑄鐵。
四、課程學時分配
五、課程習題要求
本課程習題的基本要求是：鞏固和深化對課程內容的理解，培養分析問題、解決問題的能力和嚴肅認真的科學作風。
習題的分量佔自學時間的四分之一到三分之一，具體數量視習題的難易程度而定。
六、課程的實驗內容與要求
1、碳鋼的熱處理2、碳鋼熱處理後的顯微組織觀察3、結構鋼的淬透性測定
4、示差熱分析法測定鋼的臨界點
實驗目的：驗證、鞏固和補充課堂講授的理論知識。培養學生初步具備實驗樣品的製備、常用分析測試手段的使用以及組織結構觀察等實際工作的能力。
實驗要求：觀察現象，驗證理論，學習實驗樣品的製備方法，學習使用各種觀察測試儀器。具備正確處理實驗資料的能力，培養運用所學理論解決實際問題的能力、分析和綜合實驗結果以及撰寫實驗報告的能力。
在實驗中嚴肅認真的態度和踏實細緻、實事求是的作風；提高功率因數的方法。
七、課程主要參考書
仝建民潘金生著 《材料科學基礎》 清華大學出版社 1998.06
石德珂主編材料科學基礎》 西安交大出版社 1995
制定人：張瑞軍
審定人：張瑞軍
批准人：楊慶祥
2023年5月
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