《金属材料及热处理》课程标准
（适用于三年制数控技术专业）
制定人：富玉竹 审核人：赵显日
一、制定课程标准的依据
本课程标准依据数控技术专业人才培养目标与培养规格的要求和专业教学标准，根据高等职业教育数控技术专业人才培养目标，为满足生产一线培养高素质、实用型、技能型人才需要，遵循以“就业为导向，能力为本位”的职教理念为制定依据。
二、课程的性质与作用
金属材料及热处理课程是数控技术专业的一门必修课，是学生在具备了必要的数学、物理等基础知识和初浅的工程实践认识后，必修的技术基础课。金属材料及热处理课程的主要学习内容包括：常用金属材料的分类，金属材料的结构，金属材料的特性，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以及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。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，具有鉴别金属材料及热处理、选择机械工程常用材料的能力。本课程属工科学科，它运用自然科学的规律来研究，解释和处理工程实际问题。本课程强调理论知识学习和实践技能训练，注重理论与实际的结合，通过典型材料的分析，培养学生分析问题、解决问题的能力。
三、本课程与其他课程的关系
本课程与其他课程的关系见表1。
表1 本课程与其他课程的关系
序号 | 前期课程名称 | 为本门课程支撑的主要能力 |
1 | 机械制图 | 画图、读图能力 |
2 | 数学 | 提供专业基础知识 |
序号 | 后续课程名称 | 需要本课程支撑的主要能力 |
1 | 零件数控车削加工 | 具备金属材料基本理论分析能力 |
2 | 零件数控铣削加工 | 具备金属材料基本理论分析能力 |
3 | 数控加工工艺 | 具备工艺分析能力 |
4 | 模具设计与制造 | 具备金属材料基本理论分析能力 |
四、课程的教育目标
金属材料及热处理课程的教学目标是使字生获得常用机械工种材料的化学成分、组织、性能及应用方面的规律，钢的热处理与方法。通过本课程学习，掌握选择常用金属材料及热处理方法的基本能力，为学生学习后续专业课程和将来从事工程技术工作，实施常规工艺，常规管理和常规业务打好基础。以专业培养目标和培养规格为基础，结合企业的需求，通过本课程的学习和训练，应该使学生具备以下知识、能力和素质。
知识目标
1.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。
2.了解金属的结晶过程及晶粒度对材料力学性能的影响。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。
3.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。
4.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。
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。
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。
（二）能力目标
1.具有进行金属力学性能测试的能力，具有剖析金属材料晶体构造及组织的能力。
2.具有进行铁碳合金相图剖析和使用相图的能力。
3.初步具有对钢铁材料进行热处理的基本能力。
4.具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力。
5.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。
（三）素质目标
1.培养学生现场分析问题、解决问题的职业能力。
2.培养学生的积极主动、团队合作精神和独立工作能力。
3.培养学生良好的沟通能力和表达能力。
4.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。
5.培养学生良好的安全生产意识、质量意识和效率意识。
6.培养学生遵守规则做事的职业习惯。
五、《金属材料及热处理》课程的教学内容与建议学时
《金属材料及热处理》课程的教学内容与建议学时见表2 。
表2《金属材料及热处理》课程的教学内容与建议学时
编号 | 项目 | 任务 | 学时 |
一 | 金属材料的结构与性能 | 1.金属材料的概述； 2.金属材料的性能分类； 3.金属的力学性能指标； 4.金属的晶体结构； 5.金属的塑性变形。 | 12 |
二 | 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。 | 10 |
三 | 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.热处理设备及操作。 | 8 |
四 | 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.其他表面处理技术。 | 8 |
五 | 金属材料的分类及识别 | 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。 | 10 |
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.热处理工艺方案的选择。 | 12 |
合计 | 60 |
六、《金属材料及热处理》课程教学设计指导框架
《金属材料及热处理》课程教学设计指导框架见表3。
表3《金属材料及热处理》课程教学设计指导框架
项目 | 教学目标 | 学习内容 | 载体 | 教学方法与教学资源 | 教学环境说明 | 学时建议 | 考核评价 |
金属材料的结构与性能 | 1.了解金属的特征，金属的结晶过程及晶粒度对材料力学性能的影响。 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。 4.掌握金属晶体结构与力学性能的关系。 | 1.金属材料的概述； 2.金属材料性能分类； 铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削性能和热处理性能 3.金属力学性能指标； 强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度 4.金属的晶体结构； 1)晶体与非晶体 2)金属的晶格类型 3)单晶体与多晶体 4)晶体的缺陷 5.金属的塑性变形； 1)载荷、内力、应力的概念 2)金属的变形 3)塑性变形与加工硬化 | 金属材料 | 教学方法 1.项目教学法 2.启迪法 3.案例分析法 4.讨论交流法 教学资源 1.课件 2.教材 3.电子教案 4.视频、动画 5.网络课程 | 多媒体教室 | 12 | 1过程考核占30% 2期中考核占20% 3结果考核占50% |
铁碳合金组织观察与分析 | 1.掌握金属的常见晶体结构和实际晶体结构的缺陷的类型。 2.掌握二元合金相图的基本类型和意义。3.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。 | 1.纯金属的结晶； 1)纯金属的结晶过程 2)晶粒大小对金属材料的影响 3)同素异构转变 2.合金的相结构； 合金的基本概念及组织 3.二元合金相图； 铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体概念及符号 4.铁碳合金相图； 1)铁碳合金相图的组成 2)相图中点、线的含义及各区域内的组织 3)铁碳合金的分类、成分、组织和性能的关系 4)相图的应用 5.铸铁的石墨化。 | 铁碳合金 | 教学方法 1.项目教学法 2.启迪法 3.案例分析法 4.讨论交流法 教学资源 1.课件 2.教材 3.电子教案 4.视频、动画 5.网络课程 | 多媒体教室 | 10 | 1过程考核占30% 2期中考核占20% 3结果考核占50% |
金属材料的常规热处理 | 1.掌握金属材料热处理的基本概念。 2.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，3.了解铸铁和非铁金属的热处理工艺。 | 1.钢的热处理原理； 1)热处理的概念 2)热处理的分类 2.钢的热处理工艺； 退火、正火、淬火、回火及淬透性 3.合金元素对钢的影响； 4.铸铁的热处理； 5.热处理设备及操作。 | 金属材料 | 教学方法 1.项目教学法 2.启迪法 3.案例分析法 4.讨论交流法 教学资源 1.课件 2.教材 3.电子教案 4.视频、动画 5.网络课程 | 多媒体教室 | 8 | 1过程考核占30% 2期中考核占20% 3结果考核占50% |
金属材料的表面处理 | 1.了解各类表面处理工艺的原理及应用。2.掌握火焰淬火和感应淬火的工艺方法，3.掌握渗碳和渗氮工艺的技术要点和工程应用。 | 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； 渗氮、渗碳、碳氮共渗 4.其他表面处理技术。 | 金属材料 | 教学方法 1.项目教学法 2.启迪法 3.案例分析法 4.讨论交流法 教学资源 1.课件 2.教材 3.电子教案 4.视频、动画 5.网络课程 | 多媒体教室 | 8 | 1过程考核占30% 2期中考核占20% 3结果考核占50% |
金属材料的分类及识别 | 1.掌握工业用钢的分类方法。 2.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。 3.掌握各种类型钢的主要工业用途。 | 1.工业用钢概述； 2.钢的分类及编号； 按用途分类 按合金元素总含量分类 3.铸铁的分类及编号； 灰铸铁、可锻铸铁、球磨铸铁、蠕墨铸铁。 4.非铁金属材料的分类及编号； 铜、铝、钛及其合金 5.金属材料现场鉴别方法。 | 钢 | 教学方法 1.项目教学法 2.启迪法 3.案例分析法 4.讨论交流法 教学资源 1.课件 2.教材 3.电子教案 4.视频、动画 5.网络课程 | 多媒体教室 | 10 | 1过程考核占30% 2期中考核占20% 3结果考核占50% |
金属材料的工程选用 | 1.了解机械零件常见的失效形式。 2.掌握金属材料工程选用的一般原则。 3.掌握轴类零件的金属材料及选用方法。 4.掌握齿轮类零件金属材料及选用方法。 5.掌握各类模具用金属材料及选用方法。 6.掌握刀具常用的金属材料及选用方法。 | 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.热处理工艺方案的选择。 | 金属材料 | 教学方法 1.项目教学法 2.启迪法 3.案例分析法 4.讨论交流法 教学资源 1.课件 2.教材 3.电子教案 4.视频、动画 5.网络课程 | 多媒体教室 | 12 | 1过程考核占30% 2期中考核占20% 3结果考核占50% |
七、教学基本条件
（一）教学团队基本要求
1．团队规模：基于每届1个教学班的规模，专兼职教师3人左右(含实训指导教师)，其中专职教师3人，兼职教师1人，职称和年龄结构合理，互补性强；
2．教师专业背景与能力要求：具有机械工程实际背景，系统掌握选择常用金属材料及热处理方法的基本能力，具有实施常规工艺，常规管理和常规业务的基础能力，掌握一定的教学方法与教学能力；
3．课程负责人：熟悉机械设计与制造技术和高职教育规律、实践经验丰富、教学效果好、具有高级职称的“双师型”：教师；
4．“双师型”教师：“双师型”比例应达到90％以上。承担教学做一体化课程的专业教师应为“双师型”教师。要通过校企共建方式建设专兼结合的“双师型”教师队伍。
（二）教学硬件环境基本要求
实施《金属材料及热处理》课程教学，校内实验实训硬件环境应具备以下条件见表4。
表4《金属材料及热处理》课程教学硬件环境基本要求
序号 | 名称 | 基本配置要求 | 场地大小/m2 | 功能说明 |
1 | 多媒体教室 (1间) | 投影设备1套 | 120 | 具有多媒体教室功能供课程教学、实训使用 |
（三）教学资源基本要求
1.基本的《金属材料及热处理》多媒体网络课程资源；
2.有关专业图书与期刊等图书资源；
3.来自企业的规范、生产图样等企业生产技术资料。
八、其他说明
（一）学生学习基本要求
1.具备逻辑推理能力、分析能力；
2.具备使用计算机从事本专业工作的基本操作能力；
3.具有较强的自学能力。
（二）校企合作要求
1.聘请企业技术骨干作为专业顾问和兼职教师，参与课程建设与教学；
2.将行业企业的工作流程与规范、先进的企业文化引入教学中；
3.学生能够进入校企合作实训基地的生产装置参观学习。
（三）实施要求
1.教学时数可根据具体情况适当增减；
2.课程考核参照数控机床操作工国家职业标准进行，采取过程考核+期中考核+结果考核形式，从学习态度、学习效果及理论测试等多方面考核；
3.根据课程教学设计指导框架，按照生产岗位的工作任务设计教学情境，进一步细化和明确载体、学习任务、资源条件、教学做一体化的形式与成果等内容，规范和指导教学，制定详细的课程教学实施方案。
