《金属材料与热处理》课程标准.docx
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《金属材料与热处理》课程标准
《金属材料与热处理》课程标准
一、课程性质、定位与设计思路
（一）课程性质
本课程是机械制造及自动化专业高职学生的一门必修专业基础课，讲授金属材料与热处理相关理论知识的专业课。
主要内容包括：
金属材料的分类，金属材料的结构，金属材料的性能测试，铁碳合金组织，金属材料的常规热处理，金属材料的表面热处理，金属材料的工程选用等。
使学生初步认识材料的性能、了解晶体结构、掌握铁碳合金相图、掌握常用材料的牌号及其用途，并能够合理选择热处理方法。
课程名称
金属材料与热处理
课程代码
课程类型
课程性质
学分
学时
32
理论
19
实验
13
上机
实践
前导课程
机械制图
后续课程
机械制造基础机械加工工艺数控加工焊接工艺。
。
。
适用专业
机械设计及制造，机械制造及自动化，焊接技术
（二）课程定位
通过本课程的学习，学生具有处理简单的金属材料与热处理力学性能测试和硬度性能测试的能力，具有分析金属的晶体结构、二元合金相图和铁碳合金相图的基本能力，具有初步的钢热处理知识，并应用钢热处理知识完成钢的热处理能力，具有鉴别金属材料与的能力，具有选择热处理方式的能力，具有选择机械工程常用材料的能力。
同时通过对典型机械材料的分析，培养学生分析问题、解决问题的能力。
（三）课程设计思路
本课程是根据高职教育机械设计及制造专业人才培养目标，通过素质教育、金属材料与热处理知识提升、技能操作以及策略的制定与应用，充分体现素质、知识、能力“三位一体”的要求。
本课程应用项目任务驱动和项目问题引入来激发学生的学习动机和兴趣，遵循以“校企合作，工学结合”的教学理念设计课程。
1.主要结构
课程教学内容根据高职学生对金属材料理论知识和应用能力的要求，精简学科理论知识，突出理论与实际的“前因后果”关系，按照“感性认识→理性认识→综合利用”对教学内容进行序化，使学生由浅入深，从具备金属材料的基本概念和初步鉴别能力，到掌握金属材料的本质和具备显微鉴别能力，再到具备金属材料及热处理的工程应用能力。
2.课程设计理念
（1）贴近生产岗位。
本标准以企业需求为基本依据，加强实践性教学，以满足企业岗位对
高技能人才的需求作为课程教学的出发点，使本书内容与相关岗位对从业人员的要求
相衔接。
（2）借鉴国内外先进职业教育教学模式，突出项目教学。
（3）工学结合。
培养理论联系实际，学以致用，在“做中学”的优良学风。
突出实践，
立足于实际运用。
（4）充分应用多媒体教学的优势，很多的知识以图、表、视频、动画等方式进行展现。
（5）实施项目教学，项目制作课题的考评标准具体明确，直观实用，可操作性强。
（6）突出高职教育特点，重视实践教学环节，培养学生的创新能力和实践能力。
（四）本课程对应的职业岗位标准
本课程的学习内容，与机械加工类的职业岗位的要求是相符的，如：
中高级车床操作工、中高级铣床操作工、中高级数控车床操作工、中高级数控铣床操作工、中高级焊工。
二、课程目标
（一）总目标
通过课程的学习培养学生对机械产品材料选择及材料热处理知识运用能力；培养学生现场分析问题、解决问题的职业能力；培养学生的团队合作精神和职场交流能力；培养学生耐心细致、认真负责、爱岗敬业的工作态度和持之以恒的工作作风。
.
（二）具体目标
1、能力目标
（1）专业能力：
通过本课程的学习具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力，初步具有选择钢材热处理方法的能力，初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。
（2）方法能力：
通过学习能够对机械制造中使用的金属材料有所了解，掌握金属材料鉴别的基本操作方法和流程，能正常操作硬度计完成硬度测试实验，能正确的制备简单金相试样，能正确的进行金相组织的观察，能正确操作热处理设备完成热处理实验，能完成感应淬火，具备机械工程各类典型零件的正确选材及对比分析的能力，运用所学知识解决实际问题。
使学生在金属材料基础理论及基本知识方面具备应用阅读一般专业文献及进一步提高自修能力。
（3）社会能力：
教学过程中培养学生勇于开拓、不断创新的品质；培养学生良好的沟通能力，表达能力；培养学生具备团队协作能力和独立工作能力。
2、知识目标
通过本课程的理论和实践学习，使学生掌握以下知识：
1）.掌握工业用钢的分类方法，掌握普通碳钢、优质碳钢、碳素工具钢、合金结构钢和合金
工具钢的编号，掌握各种类型钢的主要工业用途；
2）.掌握金属材料的力学性能的各项指标的概念及工程意义，掌握金属的常见晶体结构和实
际金属晶体结构的缺陷的类型，掌握金属晶体结构与力学性能的关系，掌握金属冷塑性
变形对金属性能及组织结构的影响，掌握金属变形后的回复与再结晶及工业应用；
3）.了解金属的结晶过程及晶粒度对材料性能的影响，掌握二元合金相图的基本类型和意义，
熟悉铁碳合金相图及铁碳合金相图中的关键点的成分与温度值，能分析典型铁碳合金平
衡态结晶后的室温组织与性能的关系；
4）.掌握金属材料热处理的基本概念，掌握钢的加热转变和冷却转变的基本类型及其特点，
掌握钢的常用热处理工艺，能够应用过冷奥氏体转变曲线进行热处理工艺分析，了解铸
铁和非铁金属的热处理工艺；
5）.了解各类表面处理工艺的原理及应用，掌握火焰淬火和感应淬火的工艺方法，掌握渗碳
和渗氮工艺的技术要点和工程应用，掌握钢铁的发蓝与磷化处理技术的要点和工程应
用，了解电镀原理和工艺应用，了解热喷涂、喷丸强化、激光表面处理等工艺及应用。
6）.了解机械零件常见的失效形式，掌握金属材料工程选用的一般原则，掌握轴类零件常用
的金属材料及选用方法，掌握齿轮类零件常用的金属材料及选用方法，掌握各类模具常
用的金属材料及选用方法，掌握刀具常用的金属材料及选用方法，了解典型机械零件的
一般加工工艺路线。
3、素质目标
教学过程中培养学生实事求是，严肃认真的科学态度与工作作风；培养学生良好的安全生产意识、质量意识和效益意识；培养学生遵守规则做事的职业习惯；培养学生积极主动、团结协作的精神；
三、内容标准
本课程分为6个项目，以9个任务为载体组织教学，将职业行动领域的工作过程融入到项目训练中。
（一）内容标准
1、内容设计
编号
学习情境（项目）
子情境（任务）
学时
一
金属材料的分类与识别
1、金属材料概述；
2、钢的分类及编号；
3、铸铁的分类及编号；
4、非铁金属材料的分类及编号；
5、金属材料现场鉴别方法。
4
二
金属材料的结构与性能测试
1、金属材料的性能分类；
2、金属的力学性能指标；
3、金属的晶体结构；
4、金属的塑性变形；
5、金属的回复与再结晶；
6、金属的热加工。
6
三
铁碳合金组织观察与分析
1、纯金属的结晶；
2、合金的相结构；
3、二元合金相图；
4、铁碳合金相图；
5、铸铁的石墨化。
6
四
金属材料的常规热处理
1、钢的热处理原理；
2、钢的热处理工艺；
3、合金元素对钢的影响；
4、铸铁的热处理；
5、非铁金属的热处理；
6、热处理设备及操作。
6
五
金属材料的表面处理
1、金属材料表面处理概述；
2、表面淬火；
3、表面化学热处理技术；
4、化学氧化与磷化处理；
5、电镀技术；
6、表面气相沉积技术；
7、其他表面处理技术。
6
六
金属材料的工程选用
1、机械零件的选材原则；
2、轴类零件的选材；
3、齿轮类零件的选材；
4、模具的选材；
5、刃具的选材；
6、弹簧的选材；
7、热处理工艺位置安排及方案选择。
4
2、教学设计
学习情境一：
学习领域编号：
一
学习领域课程名称：
金属材料与热处理
讲授单元
名称
学时
1、金属材料概述；
0.5
2、钢的分类及编号；
0.5
3、铸铁的分类及编号；
0.5
4、非铁金属材料的分类及编号；
0.5
5、金属材料现场鉴别方法。
0.5
行动单元
学习领域编号：
一名称：
金属材料的分类与识别
项目名称：
金属材料认识
项目教学性质：
实践教学
工作程序：
本项目周期：
1学时：
1.5
1、20钢、45钢、T10钢、灰铸铁、W18Cr4V钢试件准备；
2、台式砂轮机或手提式砂轮机准备；
3、使用手提砂轮时夹持试件的夹具平口钳的准备；
4、观察各试件的外观特点；
5、磨削个试件，观察火花特点，从不同的火花形态识别不同的金属材料；
6、实验报告撰写。
职业能力培养要点：
1、掌握火花鉴别金属材料的基本操作方法和流程；
2、能熟练安全的操作使用砂轮机；
3、能根据材料的磨削火花特征和标准钢种的火花特征的对比进行钢种的鉴别。
教学环境：
实习车间
教学要件：
砂轮机；不同钢种试件；夹持工具；护目镜。
考核方式：
现场讨论提问；实践操作能力；实验报告。
学习情境二：
学习领域编号：
二
学习领域课程名称：
金属材料与热处理
讲授单元
名称
学时
1、金属材料的性能分类；
0.5
2、金属的力学性能指标；
0.5
3、金属的晶体结构；
0.5
4、金属的塑性变形；
0.5
5、金属的回复与再结晶；
0.5
6、金属的热加工。
0.5
行动单元
学习领域编号：
二名称：
金属材料结构与性能测试
项目名称：
低碳钢的力学拉伸实验
项目教学性质：
实践教学
工作程序：
本项目周期：
1学时：
1
1、20钢试件、45钢试件准备；
2、力学实验拉伸机准备；
3、拉伸机操作并记录；
4、实验报告撰写。
职业能力培养要点：
1、能操作力学拉伸机进行力学拉伸实验；
2、能正确的区分试件拉伸过程中的3个变形状态；
3、能正确绘制拉伸曲线并撰写报告。
教学环境：
力学实验室
教学要件：
20钢试件；45钢试件；拉伸机；安全帽；护目镜。
考核方式：
现场讨论提问；实践操作能力；实验报告。
项目名称：
低碳钢的冲击拉伸实验
项目教学性质：
实践教学
工作程序：
本项目周期：
1学时：
1
1、20钢、45钢试件准备；
2、力学实验摆锤式冲击机准备；
3、冲击实验并记录；
4、实验报告撰写。
职业能力培养要点：
1、能操作摆锤式冲击实验机进行冲击实验；
2、对冲击结果能进行分析。
教学环境：
力学实验室
教学要件：
20钢试件；45钢试件；摆锤式冲击实验机；安全帽；护目镜。
考核方式：
现场讨论提问；实践操作能力；实验报告。
项目名称：
金属硬度测试实验
项目教学性质：
实践教学
工作程序：
本项目周期：
1学时：
1
1、20钢、45钢、T10钢试件准备；
2、布氏硬度、洛氏硬度计准备；
3、实验操作；
4、实验报告撰写。
职业能力培养要点：
能操作力学拉伸机进行力学拉伸实验；
1、能正确操作硬度计完成硬度测试实验；
2、能正确测定试件的洛氏硬度及布氏硬度；
3、能正确撰写报告。
教学环境：
硬度实验室
教学要件：
20钢、45钢、T10钢试件；洛氏硬度计；布氏硬度计。
考核方式：
现场讨论提问；实践操作能力；实验报告。
学习情境三：
学习领域编号：
三
学习领域课程名称：
金属材料与热处理
讲授单元
名称
学时
1、纯金属的结晶；
0.5
2、合金的相结构；
0.5
3、二元合金相图；
0.5
4、铁碳合金相图；
1.0
5、铸铁的石墨化。
0.5
行动单元
学习领域编号：
三名称：
金属材料的常规热处理
项目名称：
标准金相试样观察
项目教学性质：
实践教学
工作程序：
本项目周期：
1学时：
1.5
1、典型铁碳合金标准金相试件准备；
2、通用型金相显微镜准备；
3、讲解金相显微镜的结构、使用和维护要求；
4、操作金相显微镜对标准金相试件金相观测；
5、绘制观测到的显微组织；
6、撰写实验报告。
职业能力培养要点：
1、能正确操作金相显微镜；
2、能正确地进行金相组织观察；
3、能正确的分析实验结果。
教学环境：
金相实验室
教学要件：
典型铁碳合金标准金相试件；金相显微镜。
考核方式：
现场讨论提问；实践操作能力；实验报告。
项目名称：
金相试样制备及显微组织分析
项目教学性质：
实践教学
工作程序：
本项目周期：
1学时：
1.5
1、试样的选取；
2、试样的磨制；
3、试样的抛光；
4、试样的侵蚀；
5、操作金相显微镜对标准金相试件金相观测；
6、绘制观测到的显微组织；
7、撰写实验报告。
职业能力培养要点：
1、能正确的制备试样；
2、能正确操作金相显微镜；
3、能正确地进行金相组织观察；
4、能正确的分析实验结果。
教学环境：
金相实验室
教学要件：
试样；金相显微镜。
考核方式：
现场讨论提问；实践操作能力；实验报告。
学习情境四：
学习领域编号：
四
学习领域课程名称：
金属材料与热处理
讲授单元
名称
学时
1、钢的热处理原理；
0.5
2、钢的热处理工艺；
0.5
3、合金元素对钢的影响；
0.5
4、铸铁的热处理；
0.5
5、非铁金属的热处理；
0.5
6、热处理设备及操作。
0.5
行动单元
学习领域编号：
一名称：
金属材料的常规热处理
项目名称：
钢的普通热处理
项目教学性质：
实践教学
工作程序：
本项目周期：
1学时：
1.5
1、20钢、45钢、T8钢、T10钢试件准备；
2、金相显微镜、抛光机等准备；
3、箱式电阻加热炉准备；
4、洛氏硬度计准备；
5、冷却剂：
水、510号润滑油准备；
6、对不同试件进行热处理实验；
7、分析并撰写实验报告。
职业能力培养要点：
1、能正确操作热处理设备完成热处理实验；
2、能正确观察和分析金属试样热处理后的显微组织；
4、能对实验结果进行分析并撰写实验报告。
教学环境：
热处理实习车间
教学要件：
20钢、45钢、T8钢、T10钢试件；金相显微镜；抛光机；箱式电阻加热炉；洛氏硬度计；冷却剂：
水、510号润滑油。
考核方式：
现场讨论提问；实践操作能力；实验报告。
项目名称：
综合热处理实验
项目教学性质：
实践教学
工作程序：
本项目周期：
1学时：
1.5
1、20钢、45钢、T8钢、T10钢试件准备；
2、金相显微镜、抛光机等准备；
3、箱式电阻加热炉准备；
4、洛氏硬度计准备；
5、冷却剂：
水、510号润滑油准备；
6、金相组织分析；
7、分析并撰写实验报告。
职业能力培养要点：
1、能正确操作热处理设备完成热处理实验；
2、能正确观察和分析金属试样热处理后的显微组织；
3、能对实验结果进行分析并撰写实验报告。
教学环境：
热处理实习车间
教学要件：
20钢、45钢、T8钢、T10钢试件；金相显微镜；抛光机；箱式电阻加热炉；洛氏硬度计；冷却剂：
水、510号润滑油。
考核方式：
现场讨论提问；实践操作能力；实验报告。
学习情境五：
学习领域编号：
五
学习领域课程名称：
金属材料与热处理
讲授单元
名称
学时
1、金属材料表面处理概述；
0.5
2、表面淬火；
0.5
3、表面化学热处理技术；
0.5
4、化学氧化与磷化处理；
0.5
5、电镀技术；
0.5
6、表面气相沉积技术；
0.25
7、其他表面处理技术。
0.25
行动单元
学习领域编号：
五名称：
金属材料的表面处理
项目名称：
高频感应淬火
项目教学性质：
实践教学
工作程序：
本项目周期：
1学时：
1.5
1、45钢、T12钢试件准备；
2、高频感应淬火设备准备；
3、硬度计准备；
4、通用型金相显微镜准备
5、高频感应淬火设备操作讲解；
6、实验、测定；
7、分析实验结果并撰写实验报告。
职业能力培养要点：
1、能正确操作高频感应热处理设备完成热处理实验；
2、能正确观察和分析金属试样热处理后的显微组织；
3、能对实验结果进行分析并撰写实验报告。
教学环境：
热处理实习车间
教学要件：
45钢、T12钢试件；高频感应淬火设备；硬度计；金相显微镜。
考核方式：
现场讨论提问；实践操作能力；实验报告。
学习情境六：
学习领域编号：
六
学习领域课程名称：
金属材料与热处理
讲授单元
名称
学时
1、机械零件的选材原则；
0.5
2、轴类零件的选材；
0.5
3、齿轮类零件的选材；
0.5
4、模具的选材；
0.5
5、刃具的选材；
0.5
6、弹簧的选材；
0.25
7、热处理工艺位置安排及方案选择。
0.25
行动单元
学习领域编号：
六名称：
金属材料的工程选用
项目名称：
凸轮轴的选材及热处理
项目教学性质：
实践教学
工作程序：
本项目周期：
1学时：
1
1、对15钢、20钢、15Cr钢、20Cr钢性能特点的比较分析；
2、对凸轮轴的热处理方式进行比较分析；
3、对现有凸轮轴进行硬度等的测定；台式砂轮机或手提式砂轮机准备；
4、分析实验结果并撰写实验报告。
职业能力培养要点：
1、初步具备对各类典型零件工件条件及失效形式进行正确分析的能力；
2、具备机械工程各类典型零件的正确掌握火花鉴别金属材料的基本操作方法和流程；选材及对比分析的能力；
3、能编制典型机械零件的一般热处理工艺路线。
教学环境：
热处理实习车间
教学要件：
凸轮轴；硬度计。
考核方式：
现场讨论提问；实践操作能力；实验报告。
（二）能力（技能）训练项目设计
学习情境（学习单元）
拟实现的能力目标
相关
知识
训练方法手段及程序
1.金属材料的分类与识别
金属材料的辨识。
金属材料分类及编号
实验
2.金属材料的结构与性能测试
力学性能实验机械操作；硬度计使用。
金属性能；金属力学性能；金属晶体结构
实验
3.铁碳合金组织观察与分析
金相显微镜使用；铁碳合金相图观测与测定。
金属结晶；合金的相体结构；二元合金相图；铁碳合金相图
实验
4.金属材料的常规热处理
热处理设备的操作；热处理的工艺过程。
钢的热处理原理；钢的热处理工艺
实验
5.金属材料的表面处理
感应淬火设备的操作；表面淬火的工艺过程。
表面淬火
实验
6.金属材料的工程选用
机械零件的选材
机械零件的选材
实验
（三）教学模式和方法设计
本课程为培养在生产制造领域具有高级职业技能的实用型人才，基于工作过程的高职教学理实一体化教学模式，加强金属材料与热处理的学习重要性。
由于课程在教学过程中教学课时安排较紧凑，所以在教学内容的组织上坚持“理论够用、适度”的原则，注重通过金属材料选取和热处理工艺的合理选择对提高今后实际加工制作水平和能力的影响，使学生具备基本的金属材料与热处理知识，掌握常用零件和模具的材料牌号选取，规范常用零件的热处理工艺路线的方法，为今后学生职业发展和提高打下基础，使学生获得符合职业岗位需求的工作技能和专业知识能力。
课程教学围绕人才培养目标，按照素质、知识与能力“三位一体”的要求，统筹安排课程教学内容、组织实施和教学评价等环节，科学安排理论教学与实践教学学时，实现“知识+技能”的有机融合。
本课程的教学设计有以下几个方面：
1．全面掌握教材教学内容的组织结构
该课程是基于实际工作过程的一门面向实际职业岗位能力培养的课程。
课程内容按项目进行组织，每一个项目的内容均贴近实际工作过程，教学过程中着重体现一个典型的工作任务。
2．采用理实一体化教学的教育方式开展教学
在教学过程中，注重实践教学的重要性，对每个项目的教学都应辅以实验课程，加强学生对说学理论知识的理解，培养学生应用实验仪器解决实际问题的能力。
同时要引导学生利用多元化的学习和教学资源，开展自主学习与协作学习，培养学生的自主学习能力。
通过实验课程的开展，促进学生与学生之间的互相沟通与交流，培养学生团队协作精神。
3．遵循循序渐进的教学原则
为了便于学生学习掌握知识、获得工作岗位技能，教学内容由易到难，循序渐进。
在不同学习阶段，教学内容中，知识能力和工作能力逐渐深入。
从基本知识和基本技能逐渐过渡到岗位知识能力和工作技能。
四、考核方案
（一）考核目的
本课程考核目的是对学生系统地获得金属材料与热处理知识能力的评定。
过程性考核的目的是督促学生平时的学习，进一步巩固和掌握课程教学中每个项目的知识内容；实践技能考核的目的是促进学生实践动手能力的培养。
（2）考核方式
本课程的考核方式由过程性考核、实践技能考核和终结性考核组成，其所占比重及考核内容，如下表：
考核方式
过程性考核
实训技能考核
终结性考核
20%
30%
50%
考核内容
出勤、作业、测验等
实验实训项目完成情况
考试
考核要求
1、正常教学出勤率；
2、能按时并正确的完成章节、项目作业；
1.能正确操作实验器械；
2.能正确的设计实验课题，并开展实验；
3.能对实验结果进行分析和总结，能撰写符合格式要求的实验报告。
正确掌握各项目单元的知识点。
备注
如学生该门课程综合考核成绩达到60分以上，获得所规定的学分
（三）考核标准
1、过程性考核标准
（1）分值：
100分，在本课程学业成绩中占比20%。
其中教学出勤率占30分，教学过程中的作业占70分。
（2）安排：
按项目进行，每个项目进行一次作业，共计6次作业。
2、实践技能考核标准
（1）分值：
100分，在本课程学业成绩中占比30%。
（2）安排：
每个项目教学完成后进行实验，共安排9次实验。
3、终结性考核标准（主要知识点、重点、要求和分值比例）
（1）分值：
100分，在本课程学业成绩中占比50%。
（2）安排：
每学期结束时进行考核，时间90分钟。
考核的内容及要求，如下表：
序号
学习情境
主要知识点
重点
考核要求
分值
1
金属材料的分类与识别
1.金属材料概述；
2.钢的分类及编号；
3.铸铁的分类及编号；
4.非铁金属材料的分类及编号；
1.工业用钢的分类方法；
2.各类型钢的主要工业用途；
3.合理选材。
1.掌握工业用钢的分类方法；
2.能正确区分各类型钢的主要工业用途；
3.能根据机型零部件的不同要求合理选材。
15分
2
金属材料的结构与性能测试
1.金属材料的性能分类；
2.金属的力学性能指标；
3.金属的晶体结构；
4.金属的塑性变形；
5.金属的回复与再结晶；
6.金属的热加工。
1.金属材料的各项力学性能指标；
2.金属的常见晶体结构和金属晶体的缺陷；
3.金属晶体结构与力学性能的关系；
4.金属冷塑变形对性能和组织结构的影响；
5.变形金属的回复与在结晶。
1.掌握金属材料的各项力学性能指标；
2.掌握金属的常见晶体结构和金属晶体的缺陷；
3.理解金属晶体结构与力学性能的关系；
4.掌握金属冷塑变形对性能和组织结构的影响；
5.掌握变形金属的回复与在结晶。
20分
3
铁碳合金组织观察与分析
1.纯金属的结晶；
2.合金的相结构；
3.二元合金相图；
4.铁碳合金相图；
5.铸铁的石墨化。
1.金属的结晶过程及晶粒度对材料性能的影响；
2.二元合金相图的基本类型
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