工程材料課程教學(xué)大綱

1、工程材料課程教學(xué)大綱 課程名稱：工程材料 課程編號(hào)：0501021B30501021B3 學(xué)時(shí)/ /學(xué)分：32/232/2 課程類別/性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)/必修 適用專業(yè)：復(fù)合材料與工程 一、 課程目標(biāo)定位 課程目標(biāo)：通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得有關(guān)工程材料結(jié)構(gòu)、 性能及其改性處理的基礎(chǔ) 理論和基本能力，初步具備合理選用材料和對(duì)常用工程材料改性的基本能力， 為學(xué)習(xí)其他后 續(xù)相關(guān)課程以及今后從事材料設(shè)計(jì)、 制備、改性與加工等工作奠定必要的專業(yè)理論與實(shí)踐基 礎(chǔ)。 課程定位：工程材料課程是復(fù)合材料與工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。 定位于專業(yè)教育 內(nèi)容學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)體系 r 專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域 r 核心知識(shí)單元。

2、先修課程：復(fù)合材料與工程 導(dǎo)論、基礎(chǔ)化學(xué)、高等數(shù)學(xué)等。后續(xù)課程：材料科學(xué)基礎(chǔ)、金屬固態(tài)相變、材料性能學(xué)等。 二、 課程的知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo) 1.1. 知識(shí)培養(yǎng)目標(biāo) (1)(1) 掌握材料結(jié)構(gòu)與性能的有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。 (2)(2) 了解金屬材料制備的基本知識(shí)及力學(xué)性能指標(biāo)。 (3)(3) 了解工程材料改性的原理和工藝。 (4)(4) 掌握工業(yè)用鋼的熱處理方法。 (5)(5) 了解常用工業(yè)用鋼、鑄鐵、有色金屬、非金屬材料和復(fù)合材料的基本性能與特 點(diǎn) (6)(6) 了解新材料的發(fā)展與趨勢(shì)。 (7)(7) 掌握工程制件選材的原則和基本方法。 2.2. 能力培養(yǎng)目標(biāo) (1)(1) 工程材料組織結(jié)構(gòu)分

3、析能力。 (2)(2) 工程材料失效分析與力學(xué)性能測(cè)試能力。 (3)(3) 制訂與實(shí)施工業(yè)用鋼熱處理工藝的能力。 (4)(4) 初步具備對(duì)于工程制件的選材、識(shí)材與用材的能力。 3.3. 素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo) 通過(guò)課程學(xué)習(xí)，初步具備工程師的基本意識(shí)和能力。 三、 課程基本內(nèi)容和學(xué)時(shí)安排 1.1. 緒論 (1(1 學(xué)時(shí)) 教學(xué)內(nèi)容：材料與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展；工程材料及其分類；課程目的、任務(wù)與學(xué)習(xí)方法；課 程內(nèi)容。 教學(xué)目標(biāo)：了解材料與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系；掌握工程材料的分類方法；了解課程目的、 任務(wù)及學(xué)習(xí)內(nèi)容。 重 點(diǎn)：材料與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展；工程材料及其分類。 難 點(diǎn)：工程材料分類方法。 2.2. 純金屬與合金的晶體

4、結(jié)構(gòu) （2 2 學(xué)時(shí)） 純金屬的晶體結(jié)構(gòu)；純金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)；合金的晶體結(jié)構(gòu)。 教學(xué)目標(biāo)：掌握晶體的概念；了解金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)及其表示方法。 重 點(diǎn)：晶體結(jié)構(gòu)；典型金屬晶格、晶格參數(shù)；晶體缺陷。 難 點(diǎn)：晶面與晶向指數(shù)；晶體缺陷；固溶體。 3.3. 純金屬與合金的結(jié)晶（2 2 學(xué)時(shí)） 純金屬的結(jié)晶；合金的結(jié)晶；合金的性能與相圖的關(guān)系。 教學(xué)目標(biāo)：掌握金屬的結(jié)晶規(guī)律、二元合金相圖；了解合金的性能與相圖的關(guān)系。 重 點(diǎn)：純金屬的結(jié)晶條件、過(guò)程及鑄態(tài)組織；二元合金相圖及相圖分析；合金的性 能與相圖的關(guān)系。 難 點(diǎn)：鑄態(tài)組織；二元合金相圖；二元合金相圖中的杠桿定律； 合金的性能與相圖 的關(guān)系。 4

5、.4. 鐵碳合金（3 3 學(xué)時(shí)） 鐵碳合金中的基本相；鐵碳合金相圖；相圖的應(yīng)用；雙重相圖。 教學(xué)目標(biāo)：掌握鐵碳合金中的基本相、相圖及相圖的應(yīng)用；了解鐵碳合金雙重相圖。 重 點(diǎn)：鐵碳合金中的基本相、相圖及相圖的應(yīng)用；鐵碳合金雙重相圖。 難 點(diǎn)：相圖的應(yīng)用；鐵碳合金雙重相圖。 5.5. 金屬材料的力學(xué)性能（2 2 學(xué)時(shí)） 強(qiáng)度與塑性；硬度；韌性與疲勞強(qiáng)度；蠕變極限與持久強(qiáng)度。 教學(xué)目標(biāo)：掌握常用金屬材料的力學(xué)性能指標(biāo)的內(nèi)涵及表示方法。 重 點(diǎn)：強(qiáng)度與塑性；硬度；韌性與疲勞強(qiáng)度；蠕變極限與持久強(qiáng)度。 難 點(diǎn)：力學(xué)性能指標(biāo)的獲取。 6.6. 非金屬材料及復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能（ 2 2 學(xué)時(shí)） 高分子材

6、料的結(jié)構(gòu)與性能；陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與性能；復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能。 教學(xué)目標(biāo)：了解非金屬材料及復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能。 重 點(diǎn)：高分子、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能。 難 點(diǎn)：復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)。 7.7. 金屬材料的改性（3 3 學(xué)時(shí)） 金屬材料的強(qiáng)化；鋼的熱處理 ；鋼的合金化；表面技術(shù)。 教學(xué)目標(biāo)：了解鐵碳合金的強(qiáng)化原理與方法； 掌握鋼的熱處理概念及基本工藝； 了解鋼 的合金化；了解表面技術(shù)的概念。 重 點(diǎn)：鋼的熱處理原理與工藝；鋼的合金化。 難 點(diǎn)：熱處理中的組織轉(zhuǎn)變及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形態(tài)與性能，退火、正火、淬火、回火及 表面熱處理的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用。 8.8. 非金屬材料的改性（2 2 學(xué)時(shí)） 高分子材料的改性；

7、陶瓷材料的改性。 教學(xué)目標(biāo)：了解高分子材料與陶瓷材料的改性原理與方法。 重 點(diǎn)：高分子材料與陶瓷材料的改性原理與方法。 難 點(diǎn)：高分子材料的化學(xué)改性；陶瓷材料的相變韌化。 9.9. 復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制及性能（2 2 學(xué)時(shí)） 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制及性能； 顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制及性能； 片層增強(qiáng) 復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制及性能。 教學(xué)目標(biāo)：了解復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制及性能。 重 點(diǎn)：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制及性能。 難 點(diǎn)：復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制。 10.10. 工程材料簡(jiǎn)介（7 7 學(xué)時(shí)） 金屬材料；高分子材料與陶瓷材料；復(fù)合材料；功能材料與智能材料。 教學(xué)目標(biāo)：掌握常用工程材料的類別、編號(hào)方法

8、、性能特點(diǎn)及用途。了解復(fù)合材料、功 能材料與智能材料的特點(diǎn)與發(fā)展。 重 點(diǎn)：金屬材料的類別、編號(hào)方法、性能特點(diǎn)及用途。 難 點(diǎn)：金屬材料的編號(hào)方法。 11.11. 工程材料的選用與應(yīng)用（2 2 學(xué)時(shí)） 選材的一般原則；零件的失效與選材；力學(xué)性能指標(biāo)在選材中作用；典型工程制件的選 材與工藝。汽車(chē)零件用材；機(jī)床零件用材；儀器儀表用材；熱能設(shè)備用材；化工設(shè)備用材； 航空航天器用材。 教學(xué)目標(biāo)：掌握選材的一般原則； 了解力學(xué)性能指標(biāo)在選材中作用； 了解典型工程制件 的選材與工藝路線。 重 點(diǎn)：選材的一般原則；力學(xué)性能指標(biāo)在選材中作用； 典型工程制件的選材與工藝 路線。 難 點(diǎn)：典型工程制件的選材與工藝

9、路線。 四、實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容、要求與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 1 1.實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容、要求 序 號(hào) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 內(nèi)容與要求 實(shí)驗(yàn) 學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn) 類型 實(shí)驗(yàn) 要求 主要儀器設(shè)備 1 1 金屬材料硬度 測(cè)試 內(nèi)容：測(cè) 4545 鋼不同熱處理后的硬度 要求：了解常用的硬度計(jì)的結(jié)構(gòu)、工 作原理及使用方法；掌握金屬材料 HBHB、HRHR、HVHV硬度測(cè)試原理與方法。 2 2 驗(yàn)證 必修 HBHB、HRHR、 HVHV 硬度計(jì)， 讀數(shù)顯微鏡 2 2 碳鋼熱處理工 藝設(shè)計(jì)與性能 分析 內(nèi)容：給定金屬材料：碳鋼或合金鋼。 1 1.設(shè)計(jì)其工業(yè)用途;2.;2.根據(jù)用途制定熱 處理工藝及試驗(yàn)；3.3.進(jìn)行組織與性能 分析；4 4.

10、提交綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 要求：了解選材的基本方法；掌握熱 處理試驗(yàn)的操作規(guī)程。 2 2 綜合 設(shè)計(jì) 必修 試樣、熱處理 爐、光學(xué)顯微 鏡、硬度計(jì)等 2.2.評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)手能力以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量進(jìn)行綜合考核和評(píng)定。 本課程實(shí)驗(yàn)共有 2 2 個(gè)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為：滿分共計(jì) 2020 分，計(jì)入工程材料課程總分, 其中實(shí)驗(yàn)一為 8 8分，實(shí)驗(yàn)二為 1212 分。 具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：實(shí)驗(yàn)態(tài)度及實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)， 3 3 分；實(shí)驗(yàn)前做好預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)中按實(shí)驗(yàn)規(guī)程和 要求進(jìn)行實(shí)際操作，實(shí)驗(yàn)后按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告， 3 3 分；實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量（含實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)齊全，報(bào) 告內(nèi)容全面完整，相關(guān)問(wèn)題回答正確，書(shū)寫(xiě)清晰整潔） ，2626 分。 按上述評(píng)分原則給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)。 （0 02020 分） 五、 建議教材或參考書(shū) 工程材料，莫淑華、王春艷主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 工程材料，崔占全、孫振國(guó)主編，機(jī)械工