機(jī)械工程材料教學(xué)大綱

1、機(jī)械工程材料教學(xué)大綱大綱說(shuō)明課程代碼： 3325041總學(xué)時(shí)： 32 學(xué)時(shí)（講課 26 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 6學(xué)時(shí)）總學(xué)分： 2課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課，必修適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)預(yù)修要求：化學(xué)，物理學(xué)，工程圖學(xué)等。一、課程的性質(zhì)、目的、任務(wù) ：1、課程的性質(zhì)本課程是機(jī)械工程專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課。2、課程的目的與任務(wù)（1） 使學(xué)生在獲得有關(guān)金屬學(xué)，熱處理的基本理論和機(jī)械工程材料的一般知識(shí)的基礎(chǔ)上了解常用機(jī) 械工程材料的成份、組織和性能之間的關(guān)系及其熱處理工藝和用途。（2） 使學(xué)生在學(xué)完本課程后，應(yīng)具有常用機(jī)械工程材料的正確選擇，合理使用及其主要處理工藝方 案和工藝路線安排等方面也應(yīng)具有相關(guān)的

2、基礎(chǔ)，并為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程和將來(lái)從事技術(shù)工作準(zhǔn)備必要的 條件二、課程教學(xué)的基本要求 ：1、理解金屬和合金組織結(jié)構(gòu)和結(jié)晶過(guò)程以及二元合金相圖。 2、掌握鐵碳合金相圖的基本理論。3、掌握常用的碳鋼、合金鋼、銅合金、軸承合金等金屬材料（其中鋼鐵材料為主）的成分、組織、 性能和用途基本知識(shí)具有合理選用機(jī)械工程材料的初步能力。4、理解和掌握鋼鐵材料的熱處理基本原理，工藝特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，初步具有合理選用材料和熱處理 方法，確定零件生產(chǎn)過(guò)程中熱處理工序位置的能力。5、教學(xué)方法及現(xiàn)代化教學(xué)手段的運(yùn)用a.為了彌補(bǔ)學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少，實(shí)際條件差的不足，課堂教學(xué)中配以多媒體教學(xué)。b習(xí)題課和習(xí)題的要求 由于課時(shí)緊張不單獨(dú)

3、安排習(xí)題課，對(duì)于作業(yè)中出現(xiàn)的問(wèn)題，在課堂上及時(shí)予以解決。每次課后 布置 1-3 題作業(yè)，以書(shū)中習(xí)題為主。三、大綱的使用說(shuō)明 ： 本大綱適用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的本科學(xué)生。大綱正文第一章 金屬的力學(xué)性能學(xué)時(shí)： 3學(xué)時(shí)（講課 1學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 2 學(xué)時(shí)）本章講授要點(diǎn)： 掌握強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性的概念。 重點(diǎn)： 強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性的概念。強(qiáng)度和塑性強(qiáng)度塑性硬度布氏硬度試驗(yàn)法 洛氏硬度試驗(yàn)法 維氏硬度試驗(yàn)法沖擊韌性 一、擺錘式一次沖擊試驗(yàn) 二、多次沖擊試驗(yàn)疲勞強(qiáng)度斷裂韌性章本章講授要點(diǎn)： 解合金的相結(jié)構(gòu)。重點(diǎn) ：金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)以及實(shí)際的晶

4、體結(jié)構(gòu)；合金晶體結(jié)構(gòu)的基本概念。 難點(diǎn)： 合金的相結(jié)構(gòu)。§金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu) 學(xué)時(shí)： 2 學(xué)時(shí)（講課 2 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 0學(xué)時(shí)）掌握金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)以及實(shí)際的晶體結(jié)構(gòu)；掌握合金晶體結(jié)構(gòu)的基本概念；理金屬的晶體結(jié)構(gòu) 一、晶體與非晶體 二、晶體結(jié)構(gòu)的基本知識(shí) 三、晶體的各向異性 金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) 一、多晶體結(jié)構(gòu)與亞晶粒 二、晶體缺陷合金的晶體結(jié)構(gòu) 一、基本概念 二、合金的相結(jié)構(gòu)純金屬與合金的結(jié)晶 學(xué)時(shí)： 2 學(xué)時(shí)（講課 2 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 0學(xué)時(shí)） 本章講授要點(diǎn)： 掌握純金屬結(jié)晶的過(guò)程及其基本規(guī)律；理解純金屬結(jié)晶后的組織；掌握二元合金相圖 基本類型及合金的冷卻過(guò)程；掌握合金性能與相圖的

5、關(guān)系。重點(diǎn)： 純金屬以及合金的結(jié)晶過(guò)程和它們的相圖；合金的性能與相圖的關(guān)系。難點(diǎn)： 合金的性能與相圖的關(guān)系。§ 純金屬的結(jié)晶一、冷卻曲線與過(guò)冷度二、結(jié)晶過(guò)程及其基本規(guī)律三、金屬結(jié)晶后的晶粒大小第三章金屬的塑性變形一、單晶體的塑性變形二、多晶體的塑性變形 塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響一、晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)，性能趨于各向異性 二、晶粒破碎，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn)生加工硬化 三、晶粒擇優(yōu)取向，形成變形織構(gòu) 四、產(chǎn)生殘余應(yīng)力 塑性變形后的金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化一、回復(fù)二、再結(jié)晶三、晶粒長(zhǎng)大四、再結(jié)晶后的晶粒大小金屬的熱變形加工 一、熱變形加工的概念 二、熱變形加工對(duì)金屬組織和性能的影響四

6、、鑄錠的組織合金的結(jié)晶一、二元合金相圖二、二元合金相圖的基本類型及合金的冷卻過(guò)程合金性能與相圖的關(guān)系一、合金力學(xué)性能與相圖的關(guān)系二、合金鑄造性能與相圖的關(guān)系第四章金屬的塑性變形與再結(jié)晶 學(xué)時(shí)： 2學(xué)時(shí)（講課 2 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 0學(xué)時(shí)） 本章講授要點(diǎn)： 掌握金屬塑性變形的理論；掌握金屬塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響；掌握塑性變 形后的金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化。重點(diǎn)： 金屬塑性變形的理論；金屬塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響；塑性變形后的金屬在加熱時(shí)組 織和性能的變化。難點(diǎn)： 金屬塑性變形通過(guò)形變機(jī)理的討論，引入了材料的形變抗力概念，可以加深學(xué)生對(duì)機(jī)械性能指 標(biāo)的理解和對(duì)材料強(qiáng)化的理解，同時(shí)也為零

7、件的失效分析，提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)。掌握塑性變形后的金屬 在加熱時(shí)組織和性能的變化，為金屬的熱加工提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)。所以本章是本書(shū)的一個(gè)重點(diǎn)，也是難 點(diǎn)。§第五章鐵碳合金相圖與碳鋼 學(xué)時(shí)： 6學(xué)時(shí)（講課 4 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 2 學(xué)時(shí)） 本章講授要點(diǎn)： 掌握鐵碳合金的基本組織；掌握鐵碳合金相圖；了解常用碳鋼分類、牌號(hào)、性能和用 途。重點(diǎn)： 鐵碳合金的基本組織和鐵碳合金相圖。難點(diǎn)： 鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的基礎(chǔ)，要求在掌握鐵碳合金中各種組織性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，會(huì) 熟練地分析和運(yùn)用鐵碳合金相圖。即要求會(huì)熟練分析不同成分的鐵碳合金在結(jié)晶過(guò)程中的組織變化，以及 隨合金成分變化時(shí)相應(yīng)的組織變化和由

8、此所引起的性能變化，為正確地認(rèn)識(shí)材料和合理地選用材打下基 礎(chǔ)這一內(nèi)容的難度在于鐵碳合金相圖的分析和運(yùn)用是金屬學(xué)基礎(chǔ)部分概念的綜合運(yùn)用，學(xué)生往往易于掌 握單一概念而不善于綜合運(yùn)用。§ 鐵碳合金的基本組織一、純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變二、鐵碳合金的基本組織§ 鐵碳合金相圖一、Fe-Fe3C相圖分析二、典型鐵碳合金的冷卻過(guò)程及其組織三、含碳量對(duì)鐵碳合金組織和力學(xué)性能的影響四、Fe-FesC相圖的應(yīng)用§ 碳鋼一、常存雜質(zhì)對(duì)鋼性能的影響二、碳鋼的分類、牌號(hào)、性能和用途第六章 鋼的熱處理學(xué)時(shí)： 8學(xué)時(shí)（講課 6學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 2學(xué)時(shí)）本章講授要點(diǎn)： 掌握鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變、鋼在冷卻時(shí)的

9、組織轉(zhuǎn)變、鋼的退火與正火、鋼的淬火、 鋼的回火鋼的淬透性、鋼的表面淬火；了解鋼的化學(xué)熱處理的原理及應(yīng)用；了解其他熱處理工藝（可控氣 氛熱處理、形變熱處理、真空熱處理、激光熱處理） ；了解熱處理對(duì)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。重點(diǎn)： 掌握加熱和冷卻過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變，會(huì)分析和運(yùn)用過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變曲線選擇材料和熱處理工 藝，淬透性曲線及其在選材中的應(yīng)用。難點(diǎn)： 鋼鐵熱處理是改變材料性能的一種重要手段，要求掌握加熱和冷卻過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變，會(huì)分析 和運(yùn)用過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變曲線選擇材料和熱處理工藝，淬透性曲線及其在選材中的應(yīng)用。鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變一、奧氏體的形成二、影響奧氏體化的因素三、奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其控制措施

10、鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變一、過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變二、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變鋼的退火與正火一、鋼的退火二、鋼的正火鋼的淬火一、淬火的目的二、淬火工藝三、淬火方法鋼的回火一、回火的目的二、淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變?nèi)?、淬火鋼回火時(shí)的性能變化四、回火方法及應(yīng)用五、回火脆性鋼的淬透性一、淬透性的概念二、淬透性的測(cè)定方法三、影響淬透性的應(yīng)素四、淬透性的實(shí)際應(yīng)用鋼的表面淬火一、感應(yīng)加熱淬火二、火焰淬火鋼的化學(xué)熱處理一、鋼的滲碳二、鋼的滲氮三、鋼的碳氮共滲 其它熱處理工藝簡(jiǎn)介 熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性一、常見(jiàn)熱處理缺陷 二、熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性 熱處理技術(shù)對(duì)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求第七章合金鋼學(xué)時(shí)： 4 學(xué)時(shí)（講課 4

11、 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 0 學(xué)時(shí)）本章講授要點(diǎn)： 掌握合金元素在鋼中的作用以及合金鋼的分類與編號(hào)。了解低合金結(jié)構(gòu)鋼與合金結(jié)構(gòu) 鋼、合金彈簧鋼與滾動(dòng)軸承鋼、合金工具鋼與高速工具鋼、特殊性能鋼的牌號(hào)、成分、組織和性能特點(diǎn)和 應(yīng)用。重點(diǎn)： 合金元素在鋼中的作用，合金鋼的分類與編號(hào)。難點(diǎn)： 合金元素在鋼中的作用。合金鋼的分類與編號(hào)一、合金鋼的分類二、合金鋼的牌號(hào) 合金元素在鋼中的作用一、合金元素與鐵、碳的相互作用 二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響 三、合金元素對(duì)鋼熱處理的影響 低合金結(jié)構(gòu)鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼一、低合金結(jié)構(gòu)鋼二、合金結(jié)構(gòu)鋼 三、其它結(jié)構(gòu)鋼簡(jiǎn)介 合金彈簧鋼與滾動(dòng)軸承鋼一、合金彈簧鋼二、滾動(dòng)軸承鋼§

12、;合金工具鋼與高速工具鋼一、合金刃具鋼二、高速工具鋼三、合金模具鋼四、合金量具鋼 特殊性能鋼一、不銹鋼二、耐熱鋼三、耐磨鋼鑄鐵本章講授要點(diǎn)： 了解鑄鐵的石墨化，熟悉常用鑄鐵（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）的牌號(hào)、組織、性能和用途，了 解合金鑄鐵。重點(diǎn)： 常用鑄鐵（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）的牌號(hào)、組織、性能和用途。難點(diǎn)： 鑄鐵的石墨化。§§§第八章鑄鐵的石墨化 常用鑄鐵 合金鑄鐵學(xué)時(shí)： 1 學(xué)時(shí)（講課 1學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 0學(xué)時(shí)）有色金屬學(xué)時(shí)： 2 學(xué)時(shí)（講課 2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 0學(xué)時(shí)）第九章 本章講授要點(diǎn)： 了解鋁及其合金以及銅及其合金的性能和應(yīng)用。鋁及其合金一、純鋁二、

13、鋁合金 銅及其合金一、純銅二、銅合金第十章工程材料的選用 學(xué)時(shí)： 2 學(xué)時(shí)（講課 2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 0 學(xué)時(shí)） 本章講授要點(diǎn)： 掌握零件的失效的原因；掌握選材的一般原則、方法和步驟；了解典型零件的選材與 工藝。重點(diǎn)： 選材的一般原則、方法和步驟。難點(diǎn)： 了解材料性能， 初步學(xué)會(huì)材料選擇是本課程的主要目的之一，也是本課程全部?jī)?nèi)容的綜合運(yùn)用，由于金屬材料種類繁多， 學(xué)生不易掌握， 應(yīng)根據(jù)學(xué)生缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 缺少零件服役條件的感性認(rèn)識(shí)的情況， 要求學(xué)生重視金工工藝的學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)，重視各實(shí)踐環(huán)節(jié)。在本課程中則強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用成分工藝，組織 結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系來(lái)認(rèn)識(shí)金屬材料，并組織進(jìn)行合理選材和零件工藝路線分析

14、的課堂討論，以對(duì)全課程內(nèi) 容進(jìn)行綜合性的歸納和運(yùn)用。工藝路線分析是本課程的一個(gè)重要內(nèi)容，這是由于熱處理是一種調(diào)整材料性能的工藝而安排在各工藝 之間，通過(guò)工藝路線分析，可以了解各加工工藝之間的關(guān)系和進(jìn)一步理解熱處理工藝的作用，也為專業(yè)課 程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。零件的失效一、失效的概念二、失效的形式三、零件失效的原因選材的一般原則.方法和步驟一、選材的一般原則二、選材的方法和步驟 典型零件的選材與工藝本課程對(duì)學(xué)生自學(xué)的要求由于金屬材料種類繁多，學(xué)生不易掌握，且學(xué)生缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，缺少零件服役條件的感性認(rèn)識(shí)，要求 學(xué)生重視各實(shí)踐環(huán)節(jié)，針對(duì)課程內(nèi)容多課時(shí)緊的狀況，要求學(xué)生切實(shí)在課前做好預(yù)習(xí)課后做好復(fù)習(xí)工作。

15、學(xué)時(shí)分配表序號(hào)內(nèi)容學(xué)時(shí)講課實(shí)驗(yàn)小計(jì)1金屬的力學(xué)性能1232金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)223純金屬與合金的結(jié)晶224金屬的塑性變形與再結(jié)晶225鐵碳合金相圖與碳鋼4266鋼的熱處理6287合金鋼448鑄鐵119有色金屬2210工程材料的選用22合計(jì)26632考核方式與要求課程考核為期終考一次，采用閉卷形式考試。 推薦教材與參考書(shū)目1、工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（I）工程材料，戴枝榮等主編，高等教育出版社。2、工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)，呂廣庶等主編，高等教育出版社。3、機(jī)械工程材料，許德珠主編，高等教育出版社。4、 工程材料，鄭明新主編，清華大學(xué)出版社5、工程材料，丁厚福等主編，武漢理工大學(xué)出版社。機(jī)械工程材

16、料實(shí)驗(yàn)大綱一、總則本大綱的適用范圍 本大綱相關(guān)的課程名稱及課程屬性 課程名稱：機(jī)械工程材料 課程屬性：學(xué)科基礎(chǔ)課 本大綱的適用范圍機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)總時(shí)數(shù)6 學(xué)時(shí)本大綱的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笳莆諟y(cè)試金屬材料硬度的方法； 學(xué)會(huì)使用金相顯微鏡觀察金相顯微組織； 觀察和識(shí)別鐵 碳合金(碳鋼和白口鐵)在平衡狀態(tài)下的顯微組織；分析鐵碳合金成分(碳的含量) 、組織 和性能之間的關(guān)系；了解鋼的基本熱處理工藝方法和操作過(guò)程及金相顯微試樣的制備。本實(shí)驗(yàn)課程的重點(diǎn)和內(nèi)容鐵碳合金 (碳鋼和白口鐵) 在平衡狀態(tài)下的顯微組織， 鋼的基本熱處理工藝方法和操作 過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時(shí)安排 1實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一 1) 2)

17、3) 4)本大綱的所需實(shí)驗(yàn)設(shè)備 布氏硬度計(jì)、洛氏硬度機(jī)、金相顯微鏡、鐵碳合金金相試樣、電阻加熱爐、拋光機(jī)。金屬材料的硬度實(shí)驗(yàn)5)實(shí)驗(yàn)類型 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)屬性 必開(kāi)實(shí)驗(yàn) 學(xué)時(shí)數(shù) 2 學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解布氏、洛氏硬度機(jī)的構(gòu)造及應(yīng)用范圍；掌握布氏、洛氏硬度機(jī)的操作方法。 實(shí)驗(yàn)要求態(tài)下的硬度。2實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二1)2)3)4)使用布氏硬度機(jī)測(cè)定 45 鋼退火狀態(tài)下的硬度， 使用洛氏硬度機(jī)測(cè)定 45 鋼淬火狀鐵碳合金平衡組織的顯微分析實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)類型 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)屬性 必開(kāi)實(shí)驗(yàn) 學(xué)時(shí)數(shù) 2 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)康腶) 研究和了解鐵碳合金 (碳鋼及白口鑄鐵 ) 在平衡狀態(tài)下的顯微組織。b) 分析成分 (含碳量 )對(duì)鐵碳合金的顯微組織的影響，從而加深理解成分，組織和性能之間的相互關(guān)系。并初步掌握用組織相對(duì)量來(lái)估算碳鋼的大致含碳量。c) 進(jìn)一步熟悉金相顯微鏡的使用方法及組織示意圖的描繪技能。 5)實(shí)驗(yàn)要求a) 熟悉鋼和鑄鐵的平衡組織特征，以進(jìn)一步