材料相变理论教学大纲-浙江大学材料科学与工程学院
《材料工程基础》课程教学大纲
《材料工程基础》课程教学大纲课程名称：材料工程基础课程代码：MTE101学分：3课程类型：必修课先修课程：无课程教师：XXX1.课程简介本课程作为材料科学与工程专业的基础课程，旨在向学生介绍材料工程的基本理论和实践知识。
通过课程的学习，学生将深入了解材料的种类、性质、组成、加工和应用等方面的知识，培养学生对材料的认识和掌握，为进一步学习和研究材料科学与工程奠定坚实基础。
2.教学目标2.1理论掌握：通过课程学习，学生将掌握材料工程的基本理论和原理，包括材料的结构与性质、相图与相变、合金与非晶态材料、复合材料等方面的知识。
2.2实践应用：通过实验教学和实践训练，培养学生分析材料问题和解决实际工程问题的能力。
2.3专业素养：培养学生成为具有工程伦理道德素养、创新能力和团队合作精神的材料工程专业人才。
3.教学内容3.1材料的基本概念和分类3.2材料的晶体结构与性质3.3材料的非晶态结构与性质3.4材料的相图与相变3.5金属材料与合金3.6陶瓷材料3.7高分子材料3.8复合材料3.9材料的加工与应用4.教学方法4.1理论授课：通过课堂讲授，向学生介绍材料工程的基本理论和原理。
4.2实验教学：开展相关实验，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
4.3讨论和交流：组织学生进行讨论和交流，拓宽学生的思路和视野。
5.考核方式5.1平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况和实验报告等。
5.2期中考试：对前半学期的知识进行考核。
5.3期末考试：对全年知识进行综合考核。
5.4实验考核：对实验操作和数据分析能力进行考核。
6.参考书目6.1《材料工程基础》（第三版），材料工程系编著，清华大学出版社。
6.2 《材料科学与工程导论》（第四版），William D. Callister 编著，高等教育出版社。
7.教学进度安排第1-2周：材料的基本概念和分类第3-4周：材料的晶体结构与性质第5-6周：材料的非晶态结构与性质第7-8周：材料的相图与相变第9-10周：金属材料与合金第11-12周：陶瓷材料第13-14周：高分子材料第15-16周：复合材料第17-18周：材料的加工与应用注：以上是本课程的教学大纲，具体教学内容和进度可能会根据实际情况进行调整，并由授课教师在教学过程中进行详细说明和解释。
本科课程《材料科学与工程基础》教学大纲 (1)
四川大学本科课程《材料科学与工程基础》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中、英文）：《材料科学与工程基础》（FUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING）课程号（代码）：30014530课程类别：专业基础课学时/学分：48 /3先修课程：大学化学、大学物理、物理化学适用专业：高分子材料与工程等二级学科材料类专业开课时间：大学二年级下期二、课程的目的及任务材料科学与工程是二十世纪六十年代初期创立的研究材料共性规律的一门学科，其研究内容涉及金属、无机非金属和有机高分子等材料的成分、结构、加工同材料性能及材料应用之间的相互关系。
材料科学、材料工业和高新技术的发展要求高分子材料与工程等二级学科材料类专业的学生必须同时具备“大材料”基础和“中材料”专业的宽厚知识结构。
本课程是材料类专业的学科基础课程，是联系基础课与专业课的桥梁。
本课程从材料科学与工程的“四要素”出发，采用“集成化”的模式，详细讲授金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料等各种材料的共性规律及个性特征。
使学生建立材料制备/加工——组成/结构——性能---应用关系的“大材料”整体概念，从原理上认识高分子材料等各种材料的基本属性，及其在材料领域中的地位和作用。
为以后二级学科“中材料”专业课程的学习、材料设计、以及材料的应用等奠定良好基础。
本课程采用中文教材与英文原版教材相结合，实施“双语”教学。
使学生通过本课程的学习，熟悉材料科学与工程领域的主要英文专业词汇，提高对英文教材的阅读理解能力。
三、课程的教学内容、要点及学时分配（以红字方式注明重点难点）第一章绪论（1学时）本章概要：简要介绍材料的定义及分类，材料科学与工程的基本内容。
使学生了解本课程的学习内容和学习方法。
讲授要点：材料的定义、分类材料科学与工程的定义、性质、重要性（举例）课程学习的目的、方法、要求第二章材料结构基础（15学时）本章概要：按照从微观到宏观、从内部到表面、从静态到动态、从单组分到多组分的顺序，阐述原子电子结构、原子间相互作用和结合方式，固体内部和表面原子的空间排列状态、聚集态结构的有序性、无序性和转变规律及相互关系。
《材料的相变》课件
固态二氧化硅（二氧化硅）在高温下可转化为气 态二氧化硅。
相变的需求和挑战
1 需求
相变技术在能源、材料制 备和环境等领域有着广泛 的应用需求。
2 挑战
相变材料的设计、制备和 控制是实现相变技术应用 的关键挑战之一。
3 最新进展
最新的研究着眼于开发新 型相变材料和改进相变过 程的控制方法。
《材料的相变》PPT课件
欢迎大家来到本次关于材料的相变的PPT课件！相变是材料科学中的重要概 念，通过本课件，我们将探索相变的定义、分类、应用以及未来的发展方向。
相变的定义和基本概念
相变是物质从一种相态到另一种相态的过程。它涉及物质的结构和性质的改变，以及能量的吸收或释放。
相变的分类和特点
分类
相变可以分为固液相变、液 气相变和固气相变。
液气相变的例子和应用
1
水的沸腾
水沸腾时，液冷却液在汽车的工作过程中发生液气相变，起到冷却发动机的 作用。
3
干冰的升华
干冰是固态二氧化碳，当它受热时会直接从固态升华为气态，无液态阶段。
固气相变的例子和应用
举例一： 举例二：
举例三：
干衣机中的水分从湿气中转化为水蒸气。
相变研究的最新进展和未来发展方向
相变材料
相变材料的研究方兴未艾，可以 用于储能、温控和智能传感等领 域。
纳米级相变
纳米级相变研究正探索小尺寸下 相变行为的特性与应用。
相变存储
相变存储作为一种新型存储技术， 展现出巨大的潜力和未来的发展 方向。
特点
相变具有温度、压力和物质 的影响。它还表现出各种物 理和化学性质的变化。
举例
举个例子，水从冰变为液态 时发生固液相变，这是我们 日常生活中常见的现象。
大学材料科学基础第七章-相变
界面机制
在固态相变过程中，界面可以起 到重要的作用。界面可以促进原 子或分子的扩散和迁移，从而加 速相变的过程。
应力机制
在某些固态相变过程中，应力可 以起到驱动力的作用。当应力达 到一定的阈值时，固态相变就会 发生。源自THANKS感谢观看
功能材料制备
利用相变原理制备功能材 料，如形状记忆合金和磁 性材料。
能源存储与转换
利用相变原理进行热能存 储和转换，如潜热储能材 料。
02
固态相变
固态相变的分类
第一类固态相变
不涉及晶体结构的改变， 只涉及晶体中原子或分子 的重新排列。
第二类固态相变
涉及晶体结构的改变，如 从一种晶体结构转变为另 一种晶体结构。
在物质发生相变时，界面张力也会发生变化，影响相变过程。
04
气态相变
气态相变的分类
1 2
蒸发
物质从液态变为气态的过程，如水蒸发成水蒸气。
升华
物质从固态直接变为气态的过程，如冰升华成水 蒸气。
3
凝华
物质从气态直接变为固态的过程，如水蒸气凝华 成霜。
气态相变的驱动力
温度
温度的变化是气态相变的主要驱动力，温度升高会导致物质蒸发 或升华，温度降低会导致物质凝华。
热学性能
相变会改变材料的热膨胀系数、热导率和比 热容，影响其热稳定性。
磁学性能
某些材料在相变时会表现出明显的磁学性能 变化，如铁磁性或超导性。
材料性能的优化与相变
合金设计
通过调整合金成分，控制相变过程，优化材料的力学、热学和电 学性能。
材料相变理论教学大纲-浙江大学材料科学与工程学院
马氏体相变是钢淬火相变强化的基础，是一种典型的非扩散型相变，具有切变共格与表 面浮凸、无扩散性、位相关系与惯习面等相变特征。重点区分低碳马氏体与高碳马氏体的亚 结构及其它一些重要结构特征。钢中马氏体相变需要较大的驱动力，其转变量是温度的函数， 转变速度极快。影响马氏体相变开始温度的重要因素是母相（奥氏体）的切变强度：凡是提 高切变强度的因素，如高的碳含量、特定合金元素、过量的塑性变形等都使马氏体相变开始 温度下降，相变后残余奥氏体量增加。淬火时缓慢冷却或在冷却过程中停留会引起奥氏体稳 定化，称为热稳定化，是停留过程中奥氏体中的碳、氮原子与位错发生交互作用形成柯氏气 团，从而强化了奥氏体，使马氏体相变的阻力增大所致。马氏体的高强度高硬度主要来自相 变强化（亚结构），固溶强化及时效强化也是马氏体高硬度的重要原因。马氏体的淬硬性主 要取决于碳含量，而合金元素则决定了钢的淬透性。马氏体相变还发生在其他合金，以及陶
4 课时
五、参考教材及相关资料 1. 《材料组织结构转变原理》，刘宗昌等编，冶金工业大学出版社，2006 年第 1 版 2. 《金属固态相变原理》，徐洲、赵连城主编，科学出版社，2004 年第 1 版 3. 《合金热力学》，石霖等编著，机械工业出版社，1992 年第 1 版 4. William D. Callister, Jr. Materials Science and Engineering, An Introduction,
材料相变理论教学大纲
课程代码：09192140 课程名称：材料相变理论
学分：2
周学时 4
面向对象：材料科学与工程学系本科生
预修课程要求：材料科学与工程基础
金属材料工学教学大纲-浙江大学材料科学与工程学院
课程代码：09192220 课程名称：金属材料工学
学分：2
周学时 4
面向对象：材料科学与工程学系本科生
预修课程要求：材料科学与工程基础
一、课程介绍（100-150 字）
（一）中文简介：
金属材料的一个重要优势是可以根据不同的需求改变其力学性能。早在公元前 6 世纪，
我国就有使用热处理技术提高钢铁材料硬度的记录——“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂”。本
1
1）熟悉金属材料热处理基础理论知识，了解钢中 TTT 曲线、CCT 曲线以及淬透性曲线 的应用。
2）熟悉钢加热过程及其影响因素，了解加热过程零件变形、氧化、脱碳的控制方法。 3）熟悉钢的各类退火、正火工艺特点及其应用。 4）熟悉钢的各类淬火回火工艺特点及其应用，了解淬火过程中变形与开裂的控制。 5）熟悉钢的各类表面淬火工艺特点及其应用。 6）熟悉钢的渗碳、渗氮等各类表面化学热处理工艺特点及其应用。 7）熟悉铝合金等有色金属的固溶时效处理工艺及其应用。 8）熟悉钢铁材料热处理工艺规范的制定及质量控制体系的建立。 注：以上结果可以通过课堂讨论、课程作业以及笔试等环节测量。 三、课程要求 （一）授课方式与要求 授课方式：a.教师讲授（讲授课程核心内容，课前总结前节课知识要点，课后布置作业 及预习内容等）；b.课后阅读（结合课程内容推荐课外阅读材料，课程抽查课外阅读内容掌 握情况）；c..期末闭卷考试 课程要求：了解材料热处理的基本方法、基本原理及其应用。 （二）考试评分与建议 期末开卷考试开始占 70％，出勤及课堂发言占 10％，课程作业占 20％。 四、教学安排 第一次：金属热处理的历史、作用、分类及理论基础 主要内容： 人类对金属材料的利用离不开热处理过程，中国史书、野史中有诸多金属热处理的相关 记载。1899 年英国人奥斯汀最早制定铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。 20 实际 60 年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、 电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。金属热处理是机械 制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比的特点：一般不改变工件的形状和整体的化学 成分；通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用 性能，其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。可将热处理分为普通 热处理（退火正火淬火回火）、化学热处理、表面热处理和复合热处理四大类。简要介绍钢 铁热处理理论基础：铁碳平衡相图、奥氏体化及晶粒控制、C 曲线、过冷奥氏体等温转变、 马氏体相变等。 阅读材料： 夏立芳等：《金属热处理工艺学》，哈尔滨工业大学出版社，2008，绪论 徐洲、赵连城等：《金属固态相变原理》，科学出版社，2004
材料固态相变-0绪论
一根细丝同时传输2000路通话，不失真，不受干扰，不易被窃听， 路通话，不失真，不受干扰，不易被窃听， 一根细丝同时传输 路通话 信号传输速度特别快，光缆一秒钟的传输距离，铜缆需要20个小时 个小时， 信号传输速度特别快，光缆一秒钟的传输距离，铜缆需要 个小时， 快了72000倍。 快了 倍
分析方面的研究， 分析方面的研究，它的目的在于提供材料 组织结构的统一描绘，或给出模型， 组织结构的统一描绘，或给出模型，并解 释这种结构与材料的性能之间的关系。 释这种结构与材料的性能之间的关系。
材料工程： 属于技术的范畴，目的在于采用经济的、 材料工程： 属于技术的范畴，目的在于采用经济的、 技术的范畴
15
材料科学与工程的四个基本要素 材料科学与工程的四面体模型）： （材料科学与工程的四面体模型）：
材料的成分 组织结构 加工制造工艺 使用性能
性能（用途） 性能（用途）
工艺 成分 结构组织
16
材料科学与工程
材料科学：是一门科学，它着重于材料本质的发现、 材料科学：是一门科学，它着重于材料本质的发现、
工程材料
结构材料
功能材料 金属材料 功能材料 陶瓷材料 高分子材料
10
结构材料与功能材料的定义
结构材料： 结构材料 ： 是指能承受外载荷而保持其形状和结 构稳定的材料，它具有优良的力学性能， 构稳定的材料 ， 它具有优良的力学性能 ， 在物件 中起“力能”的作用（ 中起 “ 力能 ” 的作用 （ 主要利用其力学性能的材 料）。 功能材料：是指具有一种或几种特定功能的材料， 功能材料 ： 是指具有一种或几种特定功能的材料 ， 它具有优良的物理、化学和生物功能， 它具有优良的物理 、 化学和生物功能 ， 在物件中 功能”的作用（主要利用其物理、 起 “ 功能 ” 的作用 （ 主要利用其物理 、 化学和生 物性能的材料） 物性能的材料）。
金属玻璃课程简介和教学大纲-浙江大学材料科学与工程学院
金属玻璃课程简介和教学大纲课程代码：09193280 课程名称：金属玻璃学分：2 周学时 4面向对象：本科生预修课程要求：无一、课程介绍（100-150字）（一）中文简介本课程包括金属玻璃制备、结构和各种力学、物理和化学性能三大部分。
主要介绍金属玻璃发展过程、各种制备方法、金属玻璃中原子的短程有序结构、晶化动力学、材料的力学性能、软磁性能和高防腐蚀性能等以及材料的工业应用。
最后对最新的大块金属玻璃研究进展作前沿性的介绍。
本课程适合固体物理、材料专业的硕士研究生和本科生。
（二）英文简介This course is a degree program for undergraduate students of Zhejiang University. It include three parts: preparation, structure and different kinds of mechanical, physical and chemical properties of metallic glasses. Metallic glass is currently one of the most dynamic fields of materials science. Metallic glass alloys differ from traditional metals in that they have a non-crystalline structure and possess unique mechanical and physical properties that combine strength and hardness with flexibility and toughness. This lesson focuses on basic concept and principle of metallic glasses. The mechanical, magnetic and corrosion properties, fabrication and application of metallic glassy materials are introduced. In addition, the current research progress on bulk metallic glasses is also discussed.二、教学目标(一)学习目标金属玻璃所表现出来的优异性能，及其对基础科学问题研究的重要性，在国际上引起了震动。
浙大材料科学与工程15级培养方案
09192090 材料结晶化学
2.0 2.0-0.0 三 冬
09192110 晶体生长基础
(1)必修课程
浙41 学分
江 1)专业基础预修课程
19 学分
课程号
课程名称
061B0370 大学化学实验（G）
大
061B0450 无机及分析化学 061B0030 概率论
学
学分 周学时 年级 学期 2.0 0.0-4.0 一 春夏 4.0 4.0-0.0 一 春夏 1.5 1.5-0.0 二 秋
浙
09120780 特种粉体与器件 09192280 光电材料与器件 09192310 新型建筑材料 09192340 复合材料
University
2.0 2.0-0.0 二 春 3.0 3.0-0.0 二 春夏 3.0 3.0-0.0 二 春夏 2.0 2.0-0.0 二 夏 2.0 2.0-0.0 三 春 2.0 2.0-0.0 三 春 2.0 2.0-0.0 三 春 2.0 2.0-0.0 三 春 2.0 2.0-0.0 三 夏 2.0 2.0-0.0 三 夏 2.0 2.0-0.0 三 夏 2.0 2.0-0.0 三 夏
学分 周学时 年级 学期 2.0 2.0-0.0 三 春
浙
09192290 09192320
江
09192330 09193480
大 63120020
学63120070 63120120
功能陶瓷材料与器件 储氢材料 磁性材料 新型功能玻璃 太阳电池材料 半导体发光材料与器件 热电材料
教学大纲-浙江大学材料科学与工程学院
材料科学基础教学大纲课程号：09120580 课程名称：材料科学基础II 学分：4英文名称： Fundamentals of Materials Science (II) 周学时： 4预修课程：《材料科学基础I》面向对象：材料科学与工程专业本科生一、课程介绍（100-150字）（一）中文简介《材料科学基础II》是《材料科学基础I》与材料科学后续专业课程的连接纽带，是材料系学生学习其它材料科学与工程相关专业课的基础，内容主要包括固态扩散、相图、固相反应、陶瓷烧结过程、熔融态与玻璃态、金属的凝固与结晶、固态相变过程等。
（二）英文简介This course provides fundamental knowleges for more specified courses related to materials science and engineering. The major contents are as follows: solid diffusion, phase diagrams, solid state reaction, sintering process of ceramics, molten and glassy states, solidification and crystallization of metals, and solid state phase transformations.二、教学目标(一)学习目标《材料科学基础II》课程教学的基本目的是在学生学完《材料科学基础I》课程之后，通过本课程的学习，进一步掌握材料研究与制备过程中所涉及的基础理论问题，如相平衡与相变过程、材料不同尺度范围内的本征结构、晶体组织、几何形态及表观性能，材料微观行为与宏观表现的有机联系，具有不同化学成分、加工过程、组织结构及宏观性能材料的物理本质、材料制备过程中的固相反应和烧结过程等。
学完本课程后，学生应掌握固态扩散基础知识；各类相图的判读以及在实际过程中的应用；理解固相反应、陶瓷烧结过程的实质和控制条件以及相关的动力学关系；掌握玻璃制备过程中的熔融态结构与性质以及玻璃形成过程与结构；掌握金属凝固和结晶基本过程以及成分分布、组织结构调控；掌握材料固态相变，特别是钢的奥氏体化、珠光体相变、马氏体相变、贝氏体相变、脱溶与时效、调幅分解等基础知识。
培养方案--浙江大学材料学院专业
2013级材料科学与工程专业培养方案培养目标从材料学与工程专业的基础理论、前沿专业知识和科学研究实验技能等方面对学生进行系统的培养，使学生成为具备材料科学与工程专业综合基础知识和高新材料研究开发能力的高素质科技人才。
培养的学生不仅具有从事本学科及相关领域的科学研究、新材料设计与开发、教学以及技术管理的综合能力，同时具有较强的创新意识以及一定的组织管理能力和团队领导能力，具备国际化竞争能力。
培养要求学生主要学习材料科学与工程的基础理论，学习并掌握材料的制备、组成、组织结构与性能之间关系的基本规律，接受各种先进材料的合成制备与加工、结构分析与性能检测技能等方面的综合训练，掌握材料设计和制备工艺设计、材料性能优化和产品质量控制、新材料和新工艺开发等方面的基本能力。
同时，通过本专业特色课程的学习和课外科研训练，熟悉半导体材料及器件、光功能材料及器件、先进金属材料、功能陶瓷材料与器件、纳米材料与器件、新型能源材料与电池、生物及医用材料等国际前沿交叉领域的相关内容及发展趋势。
毕业生应具备以下几方面的知识和能力：1.掌握材料科学的基础理论和各种先进材料的专业基础理论知识；2.掌握材料设计、合成与制备等专业基础知识，具有进行材料设计和材料研制的基本能力；3.掌握材料性能检测和产品质量控制的基本知识，具有新材料和新工艺研究开发的初步能力；4.掌握材料科学与工程领域相关的研究方法和实验技能，了解材料科学国际前沿交叉领域的相关内容及发展趋势；5.熟悉本专业必需的交叉学科相关知识和技能，具有运用英语进行交流的基本能力以及计算机应用的基本知识与技能。
专业核心课程物理化学材料科学基础材料工艺基础材料性能Ⅰ--物理性能材料性能Ⅱ--力学性能材料现代分析技术教学特色课程双语教学课程：材料热力学材料结晶化学功能陶瓷材料与器件光电材料与器件金属玻璃材料化学导论太阳电池材料同步辐射及其应用研究探讨型课程：材料表面工程光电材料与器件金属玻璃智能材料与智能系统材料相变理论固体物理基础材料现代制备方法与理论计划学制4年最低毕业学分160+5+4授予学位工学学士学科专业类别材料类所依托的主干学科材料科学与工程说明课程设置与学分分布1.通识课程 45+5学分(1)思政类必修 11.5+2学分课程号课程名称学分周学时年级学期021E0010 思想道德修养与法律基础 2.5 2.0-1.0 一秋冬021E0020 中国近现代史纲要 2.5 2.0-1.0 一秋冬371E0010 形势与政策Ⅰ +1.0 0.0-2.0 一秋冬,春夏021E0040 马克思主义基本原理概论 2.5 2.0-1.0 二秋冬,春夏031E0031 毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论 4.0 3.0-2.0 三秋冬,春夏371E0020 形势与政策Ⅱ +1.0 0.0-2.0 四春夏(2)军体类必修 5.5+3学分体育Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为必修课程，每门课程1学分，要求在前2年内修读。
《材料的相变》课件
相变与材料性能的关系
01
相变可以改变材料的热学、电学、磁学和力学等性 能。
02
材料的相变点（如熔点、沸点、居里点等）对材料 的加工和使用具有重要影响。
03
通过控制材料的相变行为，可以实现对材料性能的 调控和优化。
02
常见材料的相变
金属的相变
01
金属的相变
金属在加热或冷却过程中，其内部原子或分子的排列会发生改变，导致
通过实验测定物质的性质，然后绘制出不同温度和压力下的相态 和相变。
相图的应用
用于指导工业生产和科学实验，预测物质在不同条件下的性质和 行为。
04
相变的动力学过程
相变的动力学模型
扩散模型
该模型认为相变是通过原子或分子的扩散实现的。在相变过程中 ，原子或分子的扩散速度决定了相变速率。
界面模型
该模型认为相变是通过新相与旧相之间的界面移动实现的。界面移 动的速度决定了相变速率。
THANKS
感谢观看
自由能
描述系统能量的状态变量，决定系统的相态和相 变。
相变的热力学条件
相变平衡条件
相变发生时，系统的自由能达到最小值。
相变温度
相变发生时的温度，与物质的性质和外界条件 有关。
相变压力
相变发生时的压力，与物质的性质和外界条件有关。
热力学相图
相图的概念
表示物质在不同温度和压力下的相态和相变。
相图的绘制方法
《材料的相变》ppt课 件
目录
• 相变的基本概念 • 常见材料的相变 • 相变的热力学基础 • 相变的动力学过程 • 相变的应用 • 相变研究的前沿与展望
01
相变的基本概念
什么是相变
01
相变是指物质从一种相转变为另一种相的过程，包括固相、液 相和气相之间的转变。
unit5 材料的变形-浙江大学材料力学性能笔记
5.1材料的拉伸试验1）屈服平台或不连续塑性变形对应的应力称为屈服强度。
2）形变强化段试样所能承受的最大应力称为抗拉强度。
3）试样中某处突然变小，发生所谓的“颈缩”现象。
4）脆性是指材料在断裂前不产生塑性变形的性质。
5）塑性表示材料在断裂前发生永久变形的性质。
6）材料的强度是指材料对塑性变形和断裂的抗力。
7）材料的塑性大小表示材料断裂前发生塑性变形的能力（可用伸长率和断面收缩率表示）。
材料脆性的大小可用材料的弹性模量和脆性断裂强度表示。
8）材料的韧性指断裂前单位体积材料所吸收的变形能和断裂能，即外力所做的功。
包括三部分能量：弹性变形能、塑性变形能、断裂变形能。
玻璃态9）高分子 高弹态粘流态高分子拉伸曲线：<< T g ——>应力与应变成正比直至断裂。
[T b （脆化温度），T g （玻璃化温度）]——>出现屈服点后应力下降。
略低T g ，应变增加，直至断裂> T g ,无屈服点，应变很大。
5.2材料的其他力学试验1）弯曲试验三点弯曲试验时：试样总在最大弯矩附近处断裂。
四点弯曲试验时：在两加载点间，试样受到等弯矩的作用，试样通常在该长度内的组织缺陷处发生断裂，因此能较好地反映材料的性质，结果较准确。
指标：挠度、抗弯强度。
陶瓷材料拉伸试验困难，通常采用弯曲试验，用抗弯强度表征力学性能弯曲试验不能测试高塑性材料，可测脆性材料、陶瓷、灰铸铁及硬质合金。
2）压缩试验常用于测定脆性材料。
塑性材料压缩时只发生压缩变形而不断裂，压缩曲线一直上升。
指标：抗压强度、相对压缩率、相对断面扩张率。
试样高径比越大，抗压强度越低。
端面需光滑平整，相互平行，减小摩擦。
3）扭转试验○1可用于测定在拉伸时表现为脆性的材料，如淬火低温回火钢的塑性。
○2扭转曲线不出现拉伸时的颈缩现象，因此可用此测定高塑性材料的变形抗力和变形能力。
○3可明确区分材料的断裂方式，正断或切断：对于塑性材料，断口与试样轴线垂直，断口平整并有回旋状塑性变形痕迹，这是由切应力造成的切断。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
深刻理解钢的奥氏体共析分解是理解热处理中正火与退火过程的理论基础。由于相变温 度相对较高，奥氏体中同时析出铁素体与渗碳体是扩散控制的过程。共析分解过程中，铁素 体与渗碳体的析出过程是相互影响，两相耦合生长的。随着相变温度的降低，扩散距离缩短， 因而珠光体片层间接减小。影响共析转变形核与长大的因素，如碳含量、合金元素、奥氏体 化条件等，都影响其转变 C 曲线，应理解 C 曲线存在孕育期最短的鼻子尖温度的原因，熟练 掌握 C 曲线构建过程及其在钢铁热处理中的应用。亚共析钢和过共析钢中的先共析相（铁素 体与渗碳体）都可能形成网状组织或魏氏组织，从而恶化钢的性能，应掌握避免这些不良组 织出现的方法。了解影响珠光体力学性能的主要因素，特别是了解普通珠光体与粒状珠光体 的性能的区分。 阅读材料：
ceramics. 二、教学目标 (一)学习目标
本课程从成份-组织-性能的思路出发介绍材料中的固态相变，使学生掌握固态相变的发 生条件和规律，了解材料中常见的扩散性与非扩散性相变及其引起的组织结构的变化规律， 从而熟悉用相变方法来认识和调整材料的性能。 （二）可测量结果
1)了解固态相变热力学及动力学，能从系统能量变化及扩散角度分析固态相变过程，熟 练掌握钢中 TTT 曲线和 CCT 曲线在相变控制中的应用。
thermodynamics, dynamics, crystallography, microstructure and property alterations, with
emphases being put on solid phase transformation mechanisms and physical characteristics of the
products. The details are: basic principles of phase and microstructure transformations of solid
state materials, the formation of austenite in steels, eutectoid decomposition and pearlite,
材料相变理论教学大纲
课程代码：09192140 课程名称：材料相变理论
学分：2
周学时 4
面向对象：材料科学与工程学系本科生
预修课程要求：材料科学与工程基础
一、课程介绍（100-150 字）
（一）中文简介：
本课程介绍固态相变的基本规律，包括相变热力学、动力学、晶体学、组织性能转变等，
重点论述了金属固态相变机理和相变产物的物理实质等。具体内容包括固态材料组织结构转
2）熟悉钢的奥氏体化进程及其影响因素，熟悉奥氏体晶粒控制方法。 3）熟悉共析分解基本特征及其影响因素，了解珠光体组织性能特征。 4）熟悉马氏体相变基本特征及其影响因素，了解钢中马氏体组织性能特征。 5）熟悉贝氏体相变基本特征及其影响因素，了解钢中贝氏体组织性能特征。
1
6）熟悉钢中马氏体相在回火过程中的组织转变历程及其影响因素。 7）熟悉铝合金的固溶时效过程及其影响因素。 8）能用固态相变基本理论理解指导钢铁材料热处理工艺。 注：以上结果可以通过课堂讨论、课程作业以及笔试等环节测量。 三、课程要求 （一）授课方式与要求 授课方式：a.教师讲授（讲授课程核心内容，课前总结前节课知识要点，课后布置作业 及预习内容等）；b.课后阅读（结合课程内容推荐课外阅读材料，课程抽查课外阅读内容掌 握情况）；c..期末开卷考试 课程要求：熟悉固态相变基本知识、培养利用材料科学与工程基础知识分析理解材料固 态相变过程及经典实验的能力。 （二）考试评分与建议 期末开卷考试开始占 70％，出勤及课堂发言占 10％，课程作业占 20％。 四、教学安排 第一次：固态相变热力学基础 主要内容： 讲授热力学第 0、第 1、第 2、第 3 定理，从热、功概念出发，逐步引入焓、熵、自由 能、化学势等基本热力学概念。恒压恒温条件下采用吉布斯自由能变化作为固态相变能否自 发进行的判据的原因。阐述自由能～温度、自由能～成分曲线及其应用。阐述奥斯瓦尔德熟 化原理及其应用。 阅读材料： 徐洲等：《金属固态相变原理》，科学出版社，2004，第 1 章 石霖等：《合金热力学》，机械工业出版社，1992 第二次：固态相变基本规律 主要内容： 本章内容是本课程的总纲和核心，应重点阐述。固态相变的驱动力是一定温度下新旧两 相的自由能差，相变阻力包括界面能与应变能两项。与金属结晶过程比较，应变能项是固态 相变的固有基本特征，正是这一项引起了固态相变中片状、盘状、球状等各种形状亚稳相的 出现，应深刻理解固态相界面类型及界面能与应变能。固态相变的过程可以分解成形核与长 大两个过程，理解固态相变的形核条件、形核率及其影响因素，以及新相长大的过程及其影 响因素，了解过冷奥氏体转变 TTT 曲线与 CCT 曲线的区分及其在实际中的应用。 阅读材料： 徐洲等：《金属固态相变原理》，科学出版社，2004，第 1 章 第三次：奥氏体化及奥氏体晶粒控制
2
主要内容： 奥氏体化是钢铁热处理的第一步。奥氏体化过程包括奥氏体的形核、长大、未溶碳化物
的溶解，以及奥氏体均匀化过程。理解为什么奥氏体晶粒相互接触后余下的是渗碳体而不是 铁素体。掌握奥氏体形成等温动力学的特征，并与下一章共析分解动力学特征作对比。许多 奥氏体转变产物的微结构，如珠光体团、马氏体板条、马氏体针等的尺寸受奥氏体晶粒尺寸 限制，因而，奥氏体晶粒长大及控制是本章的另一重点，注意区分起始晶粒度、实际晶粒度 与本质晶粒度。掌握奥氏体晶粒长大的驱动力及抑制晶粒长大的方法。 阅读材料：
martensitic transformation and martensite, bainitic transformation and bainite, tempering
behaviors of quenching steels, precipitation and ageing, microstructure transformations of
变的基本规律，钢中奥氏体的形成，共析分解与珠光体，马氏体相变与马氏体，贝氏体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ变
与贝氏体，淬火钢的回火转变，脱溶及时效，以及非金属材料的组织、结构与转变。
（二）英文简介
The course introduces the principles of solid phase transformations, including the