《合金熔煉與制備》課程教學大綱（本科）

1、合金熔煉與制備(Smelting and Preparation of Alloys)課程代碼：07410054學分：3學時：48 （其中：課堂教學學時：48 實驗學時：上機學時：課程實踐學時：）先修課程：物理化學、材料成型原理、金屬材料與熱處理、材料科學基礎等適用專業(yè)與版本：材料成型及控制T.程專業(yè)2016版培養(yǎng)計劃教材：鑄造合金及其熔煉，陸文華，機械工業(yè)出版社，2012年1月第1版；有色金屬及其熱處理，張寶昌，西北工業(yè)大學出版社，2012年7月第1版一、課程性質與課程目標（一）課程性質本課程是材料成型及控制工程專業(yè)一門學科專業(yè)鑄造方向選修課。在材料科學基礎、材料成型 原理等課程的基礎上，介

2、紹了合金材料的分類、組織構成，影響合金材料組織與性能的因素、合金 材料的制備方法與控制、以及合金材料的工程應用等方面的知識。主要任務是使學生了解和掌握合 金材料的化學成分選擇、合金材料組織的控制、合金材料的熔煉制備、合金材料的工程應用，在實 踐過程中遇到相關復雜工程問題時，能夠采取合適的實驗方法進行分析甚至改善。（二）課程目標（根據(jù)課程特點和對畢業(yè)要求的貢獻，確定課程FI標。應包括知識目標和能力 目標）課程目標1：掌握常用合金的基礎特性及工程應用；課程目標2：掌握合金組織的形成特點以及控制組織形成的工藝方法，了解組織和性能之間的 關系；課程目標3：理解影響合金性能的工藝因素以及提高合金性能的方

3、法；課程目標4：學會合金的制備處理工藝，以及控制重要工藝參數(shù)；了解熔煉工藝特點，通過合 理的制備熔煉工藝，控制合金的成分，確保材料的組織和性能。（三）課程目標與專業(yè)畢業(yè)要求指標點的對應關系（認證專業(yè)專業(yè)必修課程填寫）本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求指標點1-4、2-2、3-2和4-2。.畢業(yè)要求1-4：掌握材料成型原理、材料成型工藝、材料成型設備等專業(yè)知識，為解決鑄造/ 焊接/鍛壓及雜工程問題奠定基礎。.畢業(yè)要求22：能運用材料成型及控制工程科學的基本原理，判斷復雜工程問題解決方案的關 鍵制約參數(shù)。.畢業(yè)要求32：通過課程設計、實驗、實習、實訓等實踐環(huán)節(jié)，能夠應用專業(yè)基礎知識和基本 原理，進行

4、滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）、工藝流程設計和工裝設計。.畢業(yè)要求43：能夠根據(jù)制定的實驗方案構建實驗系統(tǒng)、選用實驗裝置及設備，確定實驗流程 和工藝參數(shù)，實施實驗。求指標點課程目標指標點1-4指標點2-2指標點3-2指標點4-3課程目標1/課程目標2/課程目標3/課程目標4/二、課程內容與教學要求第一章鑄鐵材料及結晶過程及形成規(guī)律（一）課程內容（1）知識方面：鑄鐵材料的開展；鑄鐵材料以及對制造業(yè)的影響；鑄鐵材料的分類及在工程中 的應用特點。鐵-碳相圖的雙重性及一次結晶過程及組織的形成。石墨組織的類型及形成條件。本課 程的主要內容以及學習方法；（2）能力與素質方面：鑄鐵一次結晶的特征，鐵碳硅三

5、元合金一次結晶的特點及硅元素對組織 形成的影響，常用合金元素對鑄鐵一次結晶組織形成的影響，鑄鐵碳當量和共晶度與一次結晶組織 的關系，石墨組織的形成特點。（-）基本要求（1）知以方面：使學生了解鑄鐵材料的基本類別、性能特點和應用領域。本課程的主要知識內 容。掌握鐵碳二元合金雙重組織形成及雙重組織形成的條件；掌握硅對鑄鐵組織形成的作用；鑄鐵 共晶轉變過程及轉變特點；掌握常用合金元素對鑄鐵組織形成的影響；（2）能力與素質方面：了解本課程的重要知識點，掌握學習本課程的基本方法。理解鑄鐵雙重 組織的形成及雙重組織形成的條件；理解灰鑄鐵和球鐵共晶轉變過程的內涵及特征；了解影響鑄鐵 一次結晶組織形成的因素及

6、具備石墨形成的控制能力；具備合理采用合金元素安排鑄鐵組織構成的 能力。（三）重難點（1）重點：鑄鐵材料的特點以及鑄鐵材料的分類；鑄鐵共晶轉變過程及特點；影響組織形成的 影響因素；（2）難點：鑄鐵材料的性能特點以及本課程的學習方法。鑄鐵雙重組織形成的控制，石墨組織 的控制方法。第二章灰鑄鐵（一）課程內容（1）知識方面：灰鑄鐵組織和力學性能的特點；影響鑄鐵鑄態(tài)組織的因素；灰鑄鐵件的生產(chǎn);（2）能力與素質方面：了解和掌握灰鑄鐵牌號與成分的關系；了解和掌握影響灰鑄鐵組織與性 能的因素；了解和掌握普通灰鑄鐵與孕育灰鑄鐵的生產(chǎn)；了解和掌握常用合金元素在灰鑄鐵中的作 用。（二）基本要求（1）知識方面：了解灰

7、鑄鐵組織的構成，灰鑄鐵力學性能的特點及工程應用范圍；掌握普通灰 鑄鐵與高強度灰鑄鐵的制備過程及方法；了解孕育技術的內涵及孕育參數(shù)；掌握提高灰鑄鐵性能的 技術途徑和掌握常用合金元素的作用及用量；（2）能力與素質方面：理解灰鑄鐵牌號與化學成分關系的內涵，具備灰鑄鐵材料制備及鑄件成 分選擇的基本能力；了解灰鑄鐵組織及性能的影響因素，具備灰鑄鐵組織與性能控制、分析的基本 能力。（三）重難點（1）重點：灰鑄鐵組織的特點，孕育效果和石墨形態(tài)的影響因素；（2）難點：孕育方法的應用及灰鑄鐵組織的控制。第三章強韌鑄鐵（一）課程內容（1）知識方面：球墨鑄鐵性能及應用；球墨鑄鐵生產(chǎn)；球墨鑄鐵常見缺陷與防止；球墨鑄鐵

8、 生產(chǎn)中常見的幾個問題；球墨鑄鐵的熱處理；蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵；（2）能力與素質方面：掌握球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵性能特點及工程應用；球化處理 和蠕化處理及固態(tài)石墨化機制。（二）基本要求（1）知識方面：掌握球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵成分選擇的基本原那么；掌握球化、蠕化處 理技術流程和參數(shù)；掌握固態(tài)石墨化基本流程及工藝參數(shù)；了解和掌握球墨鑄鐵化學成分選擇的方 法；了解和掌握常用合金元素在鑄鐵中的作用；了解和掌握球鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵生產(chǎn)工藝流 程；了解和掌握球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵孕育處理的特點；（2）能力與素質方面：理解球鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵性能特，具備工程應用的基本選擇能力； 理

9、解球化、蠕化及固態(tài)石墨化技術，具備從事球化和蠕化處理及固態(tài)石墨化處理的基本操作能力。（三）重難點（1）重點：球化處理、蠕化處理和固態(tài)石墨化處理；球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵的性能特 征及工程應用：（2）難點：球化處理、蠕化處理和固態(tài)石墨化處理的工藝參數(shù)選擇；石墨化效果及石墨形態(tài)的 控制技術。第四章特種性能鑄鐵（一）課程內容（1）知識方面：特種鑄鐵的分類及性能特征：特種鑄鐵耐熱、耐蝕及耐磨的機制：特征鑄鐵的 組織特征及成分特點；特征鑄鐵材料的工程應用；（2）能力與素質方面：了解和掌握各種特種鑄鐵的組織和性能特點；了解和掌握各種特種鑄鐵 的應用特點。（二）基本要求（1）知識方面：了解和掌握特種鑄鐵

10、耐熱、耐蝕及耐磨的機制：各種特種鑄鐵的組織特點；了 解和掌握各種特種鑄鐵的應用；（2）能力與素質方面：理解特種鑄鐵的性能的形成機制；特種鑄鐵的化學成分特征；特征得鐵 材料工程應用的選擇。（三）重難點（1）重點：特征鑄鐵材料耐熱、耐蝕及耐磨性能的機制；提高性能的基本技術途徑；（2）難點：特征鑄鐵組織控制及成分選擇。第五章鑄鐵熔煉（一）課程內容（1）知識方面：沖天爐熔煉的基本原理；強化熔煉的措施；熔煉過程中成分的變化及脫硫處理; 熔煉過程參數(shù)選擇；鑄鐵感應電爐熔煉；沖天爐與感應電爐雙聯(lián)：（2）能力與素質方面：沖天爐熔煉基本過程及控制參數(shù)，中頻爐熔煉的特點。（二）基本要求（1）知識方面.：理解沖天爐

11、熔煉的過程和操作：了解沖天爐熔煉的參數(shù)控制及對鐵水溫度的影 響；沖天爐熔煉鐵水成分控制及爐料配置；中頻電爐熔煉過程及成分、溫度的控制；（2）能力與素質方面：沖天爐熔煉基本過程及成分、溫度的控制方法。（三）重難點（1）重點：沖天爐熔煉的原理及過程；控制參數(shù)及選擇；（2）難點：沖天爐熔煉過程參數(shù)安排及溫度控制的方法。第六章鋁及鋁合金（一）課程內容（1）知識方面：引言：金屬材料的重要性及開展方向、有色金屬的分類、有色金屬的地位、機 械零件的選擇考前須知；純鋁的分類及牌號；純鋁的特性：原子結構、物理性能、化學性能、力學 和鑄造性能；純鋁的冶煉制備方法：拜耳法、霍爾埃魯法；合金元素的作用；鑄造鋁合金的分

12、類和 牌號；Al-Si. Al-Cu. Al-Mg和ALZn系鑄造鋁合金的特性；鋁合金的熱處理：熱處理目的和種類、 熱處理的特點和原理、常用鋁合金的熱處理工藝（固溶處理、淬火和時效處理）；鋁合金熱處理常見 缺陷及防止措施；鋁合金的強化方法；鋁合金的凈化處理原理：氣孔和夾雜物對合金性能的影響、 氣體和氧化夾雜物的來源、影響合金液吸氫的因素；鋁合金的凈化處理工藝：氣體精煉劑、固體精 煉劑、過濾、精煉工藝操作及影響因素；鋁合金的變質處理技術：細化處理、共晶硅變質處理；鋁 合金的典型制備工藝。（2）能力與素質方面：學習鋁及其合金材料的性質，明確其分類和牌號。學習鋁合金熱處理基 礎知識，了解熱處理常見缺

13、陷及防止措施，具備一定的鋁合金熱處理基礎能力。學習鋁合金凈化、 變質技術，掌握其方法和簡單的操作規(guī)程。（二）教學要求掌握純鋁的特性及其制備方法。掌握鋁合金的分類及其特性，明確合金元素對鋁合金組織性能 的影響，以及各類鋁合金的應用情況。掌握鋁合金熱處理基本工藝方法，了解其微觀組織和力學性 能的變化過程、了解鋁合金強化方法和機理。掌握鋁合金凈化處理、變質處理技術方法，能夠判斷 鋁合金進行凈化、變質處理的效果，熟悉鋁合金典型制備工藝。（三）重點與難點1.重點鋁及合金的特性以及合金元索的影響規(guī)律。固溶處理、淬火和時效處理。鋁合金的精煉處理和 變質處理原理、方法及其操作原那么。2灘點合金元素的作用。時效

14、過程鋁合金微觀組織衍變和鋁合金強化機理。鋁合金的精煉處理和變質 處理原理。第七章銅及銅合金（一）課程內容（1）知識方面：銅合金的分類、牌號及其不同類型銅合金的特性；銅合金的制備技術。（2）能力與素質方面：學習銅合金材料的性質，明確其分類和牌號。學習銅合金的制備特點及 其技術方法。（二）教學要求掌握銅合金的分類、牌號及其特性，了解不同合金化元素的作用及其對銅合金組織和性能的影 響規(guī)律。掌握銅合金熔煉制備特點、原那么和方法，明確銅合金的典型制備工藝。（三）重點與難點.重點掌握銅合金的分類及其特性，以及銅合金的制備技術。.難點合金化元素對銅合金組織和性能的影響。第八章鎂及鎂合金（一）課程內容（1）知

15、識方面：鎂的合金化；鎂合金的分類、牌號及其特性；鎂合金的制備技術。（2）能力與素質方面：學習鎂及其合金材料的性質，明確其分類和牌號。學習鎂合金的制備特 點及其技術方法。（二）教學要求掌握鎂合金的分類、牌號及其特性，了解一些主要合金化元素的作用及其對組織和性能的影響 規(guī)律，包括各類鎂合金的應用情況和開展方向。掌握鎂合金熔煉制備特點、原那么和方法，明確鎂合 金的凈化和變質處理。（三）重點與難點.重點掌握鎂合金的分類及其特性，以及鎂合金的制備技術。.難點掌握不同類型鎂合金組織、性能特性。三、學時分配及教學方法聿節(jié)內容教學方式與學時支撐課程 目標課 堂 教 學實 驗上機課 程 實 踐作 業(yè)討 論第1章

16、鑄鐵材料及結晶過程及形成規(guī)律：鑄鐵材料的 分類及特點、鐵碳雙重相圖、一次結晶過程671、3第2章灰鑄鐵：組織和力學性能的特點；影響得鐵 鑄態(tài)組織的因素；灰鑄鐵件的生產(chǎn)。571、2、3第3章強韌鑄鐵：球墨鑄鐵性能及應用；球黑鑄鐵生 產(chǎn)；蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵；571、2、3第4章特種性能鑄鐵：減摩鑄鐵、抗磨鑄鐵、耐熱鑄 鐵、耐蝕鑄鐵471、2、3第5章鑄鐵熔煉:基本原理、強化熔煉的措施熔煉過程 中成分的變化、脫硫處理、熔煉過程參數(shù)選 擇、沖天爐與感應電爐雙聯(lián)471、 2、 3、 4第6章鋁及鋁合金：鋁及鋁合金的分類及特性：鋁合 金的熱處理：鋁合金的熔煉制備技術；1271、 2、 3、 4第77銅及銅合金：熱處理原理意義；熱處理工藝； 常見缺陷及防止措施；強化方法671、 2、 3、 4第8章鎂及鎂合金：凈化處理原理及工藝方法；變質 處理原因及工藝方法；典型鋁合金制備工藝671、 2、 3、 4合計48四、課程考核