工程材料課程教學(xué)大綱

1、工程材料課程教學(xué)大綱 課程英文名稱：engineering materials課程編號(hào)：14109404適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、過程裝備與控制工程、熱能與動(dòng)力工程、油氣儲(chǔ)運(yùn)工程、金屬材料工程、工業(yè)設(shè)計(jì)、理論與應(yīng)用力學(xué)課程計(jì)劃學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)(理論教學(xué)36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí))學(xué)分：3課程簡(jiǎn)介： 本課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、過程裝備與控制工程、熱能與動(dòng)力工程、理論與應(yīng)用力學(xué)專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課程之一。其目的是使學(xué)生獲得有關(guān)工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件常用的金屬材料和非金屬材料的基本理論和性能特點(diǎn)，并使其初步具備合理選擇與使用材料、正確制定零件的冷熱加工工藝路線的能力。本課程主要擔(dān)負(fù)著以下幾方面的任務(wù)

2、：使學(xué)生掌握金屬及合金的成分組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律；學(xué)會(huì)分析鐵碳合金狀態(tài)圖，從而掌握鋼鐵的成分、組織和性能的關(guān)系，為合理選用鋼鐵材料打下一定的基礎(chǔ)；了解鋼鐵熱處理概念和工藝，掌握鋼熱處理組織性能之間的關(guān)系，為合理選用熱處理工藝打下必要的基礎(chǔ)； 在金屬材料方面應(yīng)掌握常用金屬材料的工業(yè)牌號(hào)、熱處理工藝及用途，為合理選用金屬材料打下一定的基礎(chǔ)；對(duì)非金屬材料性能和用途作一般性的了解。 在學(xué)習(xí)本課程前應(yīng)先完成金工實(shí)習(xí)。本課程可為后續(xù)相關(guān)的專業(yè)課程設(shè)計(jì)服務(wù)。學(xué)生通過學(xué)習(xí)該課程后可掌握有關(guān)工程材料的性質(zhì)、加工性以及熱處理工藝等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。一、課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)基本要求緒論本章重點(diǎn)：熟悉本課

3、程的內(nèi)容、要求及學(xué)習(xí)方法第一節(jié)、工程材料在近代工業(yè)中的地位和作用及與本專業(yè)的關(guān)系；第二節(jié)、本課程的內(nèi)容；第三節(jié)、本課程的教學(xué)目的，要求和學(xué)習(xí)方法。本節(jié)要求了解(考核概率20%)第一章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶本章重點(diǎn)：晶體的基本概念；影響晶核形成和長(zhǎng)大的因素及細(xì)化晶粒的方法。難點(diǎn)：常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)及純金屬的實(shí)際結(jié)構(gòu)。第一節(jié) 純金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體的基本概念 晶格、晶胞、晶格常數(shù) 二、常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型體心、面心、密排六方晶格本節(jié)要求理解(考核概率60%)，作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第二節(jié) 純金屬的實(shí)際結(jié)構(gòu)與晶體缺陷一、單晶體與多晶體二、晶體缺陷空位與間隙原子，位錯(cuò)、晶界和亞

4、晶界本節(jié)要求理解(考核概率60%)，作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第三節(jié) 純金屬的結(jié)晶一、結(jié)晶的基本概念過冷現(xiàn)象，過冷度、冷卻曲線二、結(jié)晶過程的基本規(guī)律形核、核長(zhǎng)大三、影響晶核形成和長(zhǎng)大的因素 過冷度、變質(zhì)處理，獲得細(xì)晶粒金屬的方法本節(jié)要求理解(考核概率80%)，作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第二章 二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖本章重點(diǎn)：掌握合金相結(jié)構(gòu)的基本類型；熟悉狀態(tài)圖的建立及用途。難點(diǎn)：掌握二元合金狀態(tài)圖的基本類型。第一節(jié) 合金的晶體結(jié)構(gòu) 一、合金的定義和實(shí)用意義，組元、相和組織二、合金相結(jié)構(gòu)的基本類型 固溶體(置換式、間隙式、溶質(zhì)、溶劑、固溶度)化合物 本節(jié)要求理解(

5、考核概率60%)，作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第二節(jié) 二元合金狀態(tài)圖 一、狀態(tài)圖的建立，狀態(tài)圖的用途 二、二元合金狀態(tài)圖的基本類型勻晶相圖(相圖分析，結(jié)晶過程，晶內(nèi)偏析) 共晶狀態(tài)圖(相圖分析，結(jié)晶過程，共晶反應(yīng)，二次相的析出，比重偏析)本節(jié)要求理解(考核概率60%)；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；三、二元合金相圖與合金性能的關(guān)系本節(jié)要求理解(考核概率60%)；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第三章 鐵碳合金本章重點(diǎn)：純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變；鐵碳合金中的相結(jié)構(gòu)與性能；碳鋼的牌號(hào)及用途。難點(diǎn)：鐵碳合金狀態(tài)圖并利用狀態(tài)圖對(duì)典型合金的結(jié)晶過程進(jìn)行分析。第一節(jié) 純鐵的同

6、素異構(gòu)轉(zhuǎn)變與鐵碳合金中的相一、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變二、鐵碳合金中的相結(jié)構(gòu)(鐵素體、奧氏體、滲碳體)與性能本節(jié)要求掌握(考核概率90%)；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第二節(jié) 鐵碳合金相圖 一、相圖分析，共析反應(yīng)、共晶反應(yīng) 二、典型合金結(jié)晶過程分析 本節(jié)要求掌握(考核概率90%)；作業(yè)布置五道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第三節(jié) 碳鋼一、碳鋼的分類、編號(hào)二、碳鋼的成分、組織與性能的關(guān)系 三、碳鋼的用途本節(jié)要求理解(考核概率60%)；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第四章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶本章重點(diǎn)：加工硬化現(xiàn)象；冷變形與熱變形的區(qū)別。難點(diǎn)：冷變形金屬在加熱過程中組織與性能

7、的變化。第一節(jié) 金屬的塑性變形 一、單晶體塑性變形滑移的一般概念，金屬塑性變形的實(shí)質(zhì) 二、多晶體塑性變形晶粒間位向的影響，晶界的影響，晶粒大小對(duì)金屬變形的影響本節(jié)要求理解(考核概率60%)；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第二節(jié) 冷塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響一、加工硬化二、纖維組織，織構(gòu)本節(jié)要求理解(考核概率90%)；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第三節(jié) 冷塑性變形金屬在加熱過程中組織與性能的變化一、回復(fù)及其對(duì)金屬組織和性能的影響二、再結(jié)晶再結(jié)晶溫度再結(jié)晶對(duì)金屬組織和性能的影響本節(jié)要求理解(考核概率80%)；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第四節(jié) 金屬的熱變

8、形一、金屬的熱變形與冷變形的區(qū)別二、金屬經(jīng)熱變形后組織和性能的變化本節(jié)要求理解(考核概率60%)；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第五章 鋼的熱處理本章重點(diǎn)：掌握鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變過程；掌握鋼在冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)的產(chǎn)物及轉(zhuǎn)變曲線；熟悉鋼的退火、正火、淬火、回火的目的、工藝及應(yīng)用。難點(diǎn)：鋼的淬透性概念、影響因素及與淬硬性的區(qū)別。第一節(jié) 概述熱處理的定義、目的和分類及在工業(yè)中的應(yīng)用本節(jié)要求理解(考核概率60%)；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第二節(jié) 鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變一 、奧氏體的形成 二、奧氏體晶粒度及其影響因素本節(jié)要求理解(考核概率60%)；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)

9、容；第三節(jié) 鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變一、奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線二、奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織特征與性能珠光體、上貝氏體、下貝氏體、三、奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線四、馬氏體的轉(zhuǎn)變馬氏體的組織結(jié)構(gòu)與性能本節(jié)要求掌握(考核概率80%)；作業(yè)布置五道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第四節(jié) 鋼的退火與正火一、鋼的退火目的、工藝及應(yīng)用二、鋼的正火目的、工藝及應(yīng)用三、退火與正火的選擇本節(jié)要求掌握(考核概率80%)；作業(yè)布置三道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第五節(jié) 鋼的淬火一、淬火的定義、目的二、常用的淬火方法三、鋼的淬透性及淬硬性本節(jié)要求掌握(考核概率80%)；作業(yè)布置三道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第六節(jié) 淬火鋼的回火一、

10、淬火鋼回火的目的二、回火的分類及應(yīng)用本節(jié)要求掌握(考核概率80%)；作業(yè)布置三道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第七節(jié) 鋼的表面熱處理 一、表面淬火火焰加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火二、化學(xué)熱處理簡(jiǎn)介 本節(jié)要求理解(考核概率60%)；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容； 第六章 合金鋼本章重點(diǎn)：各常用合金鋼的成分、牌號(hào)、熱處理。難點(diǎn)：合金元素在鋼中的作用。第一節(jié) 合金鋼的分類和編號(hào)一、按成分分類二、按用途分類本節(jié)要求理解(考核概率50%)；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用一、合金元素與鐵和碳的作用二、合金元素對(duì)鐵碳合金狀態(tài)圖的影響三、合金元素對(duì)鋼的熱處理

11、的影響本節(jié)要求理解(考核概率60%)；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼一、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼的成分、牌號(hào)、熱處理、組織和性能二、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼的成分、牌號(hào)、熱處理、組織和性能 三、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼的成分、牌號(hào)、熱處理、組織和性能本節(jié)要求理解(考核概率60%)；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第四節(jié) 合金工具鋼一、低合金工具鋼的成分、牌號(hào)、熱處理、組織、性能及用途二、高速鋼的成分、牌號(hào)、熱處理、組織、性能及用途三、模具鋼的成分、牌號(hào)、熱處理、組織、性能及用途本節(jié)要求理解(考核概率60%)；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第五節(jié) 特殊性能鋼 一、不銹

12、鋼的成分、牌號(hào)、熱處理、組織和性能二、耐熱鋼的成分、牌號(hào)、熱處理、組織和性能本節(jié)要求理解(考核概率80%)；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第七章 鑄鐵本章重點(diǎn)：鑄鐵的特點(diǎn)、分類；熟悉各常用鑄鐵的牌號(hào)、性能和用途。難點(diǎn)：鑄鐵的石墨化過程。第一節(jié) 概述一、 鑄鐵的特點(diǎn)及分類二、鑄鐵的石墨化及影響因素本節(jié)要求掌握(考核概率80%)；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第二節(jié) 灰口鑄鐵一、灰口鑄鐵的牌號(hào)、性能和用途二、變質(zhì)處理 本節(jié)要求掌握(考核概率60%)；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第三節(jié) 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵的特點(diǎn)、牌號(hào)、性能和用途本節(jié)要求理解(考核概率50%)；作業(yè)

13、布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第四節(jié) 球墨鑄鐵球墨鑄鐵的特點(diǎn)、牌號(hào)、性能和用途本節(jié)要求理解(考核概率50%)；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第八章 有色金屬及合金本章重點(diǎn)：純鋁及常用鋁合金的成分、牌號(hào)、性能及用途；熟悉純銅及常用銅合金的分類、牌號(hào)、組織、性能及用途；常用的軸承合金。難點(diǎn)：固溶處理及時(shí)效第一節(jié) 鋁及其合金一、純鋁及鋁合金的分類及編號(hào)二、鋁合金的熱處理固溶處理及時(shí)效三、變形鋁合金與鑄造鋁合金的成分、牌號(hào)本節(jié)要求掌握(考核概率80%)；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第二節(jié) 銅及其合金一、純銅二、銅合金的分類、牌號(hào)、組織、性能及用途本節(jié)要求理解(考核概率

14、80%)；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第三節(jié) 軸承合金 一、軸承合金的性能要求二、 錫基、鉛基軸承合金本節(jié)要求理解(考核概率50%)；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第九章 非金屬材料對(duì)非金屬材料的性能及用途作一般性了解。第一節(jié) 高分子材料 一、高分子材料的基本知識(shí)三、 高分子材料的性能特點(diǎn)四、 常用高分子材料 塑料 橡膠 本節(jié)要求了解(考核概率50%)；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第二節(jié) 陶瓷材料一、陶瓷的組成與結(jié)構(gòu) 二、陶瓷材料的性能特點(diǎn)及應(yīng)用本節(jié)要求了解(考核概率10%)； 第十章 典型零件的選材及熱處理工藝分析本章重點(diǎn)：熟悉選材過程。難點(diǎn)：正確分析

15、各熱處理工序的作用。第一節(jié) 選材方法本節(jié)要求理解(考核概率40%)；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；第二節(jié) 典型零件的選材及熱處理工藝分析一、 軸二、 齒輪 本節(jié)要求掌握(考核概率80%)；作業(yè)布置三道題，要求通過作業(yè)理解所學(xué)內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)一、金屬的顯微分析法；實(shí)驗(yàn)二、碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的顯微組織；實(shí)驗(yàn)三、鋼的熱處理及其對(duì)組織和性能的影響；實(shí)驗(yàn)四、常用工程材料的顯微組織觀察與金相顯微照相技術(shù)簡(jiǎn)介。要求：了解各種分析方法，掌握材料分析方法的選擇與試樣的制備與要求，熟悉鋼的熱處理及其對(duì)組織和性能的影響，提高顯微組織觀察的能力?？己朔绞剑嚎荚?。考試成績(jī)（75分）+平時(shí)成績(jī)（5

16、分）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（20分）二、教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配一覽表內(nèi)容理論學(xué)時(shí)實(shí)踐學(xué)時(shí)建議的教學(xué)組織形式、方法、手段緒論 2講授+討論、cai課件第一章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 2課外自學(xué)講授+討論+習(xí)題實(shí)驗(yàn)、cai課件第二章 二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖2課外自學(xué)講授+討論+習(xí)題、cai課件第三章 鐵碳合金 62課外自學(xué)講授+討論+習(xí)題實(shí)驗(yàn)、cai課件第四章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶 2課外自學(xué)講授+討論+習(xí)題、cai課件第五章 鋼的熱處理 84課外自學(xué)講授+討論+習(xí)題實(shí)驗(yàn)、cai課件第六章 合金鋼 6課外自學(xué)講授+討論+習(xí)題實(shí)驗(yàn)、cai課件第七章 鑄鐵 22課外自學(xué)講授+討論+習(xí)題實(shí)驗(yàn)、cai課件第八章 有色金屬及合金2課外自學(xué)講授+討論+習(xí)題實(shí)驗(yàn)、cai課件第九章 非金屬材料 2講授+討論、cai課件第十章 典型零件的選材及熱處理工藝分析2課外自學(xué)講授+討論+習(xí)題實(shí)驗(yàn)、cai課件合計(jì)3612三、大綱附錄1. 建議教材付廣艷主編. 工程材料. 中國(guó)石化出版社，2007（高等學(xué)?！笆晃濉币?guī)劃教材）2. 參考書目1. 劉新佳主編.工程材料.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20062. 何世禹,金曉鷗主