材料相变理论教学大纲-浙江大学材料科学与工程学院

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，贝氏体相变
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
徐洲等：《金属固态相变原理》，科学出版社，2004，第 2 章 第四次：共析分解与珠光体 主要内容：
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
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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：
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。
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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
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
products. The details are: basic principles of phase and microstructure transformations of solid
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state materials, the formation of austenite in steels, eutectoid decomposition and pearlite,
martensitic transformation and martensite, bainitic transformation and bainite, tempering
behaviors of quenching steels, precipitation and ageing, microstructure transformations of