《工程材料》課程大綱

1、工程材料課程教學大綱一、課程基本信息英文名稱Engineering Materials課程代碼VEEN1008課程性質專業(yè)必修課程授課對象車輛工程專業(yè)學 分2學 時共36，其中講課36。主講教師修訂日期2020.11.10指定教材朱張校. 工程材料. 北京：清華大學出版社, 2011二、課程目標（一）總體目標：材料是現代工業(yè)技術的物質基礎，正確選擇材料，確定合理的加工工藝，使零件既能滿足性能要求，又能充分發(fā)揮材料的潛力，是一個車輛工程專業(yè)人員必須具備的能力。工程材料學是研究常用工程材料的性能與化學成分內部顯微組織之間的相互關系，找出其內在規(guī)律，以便能夠根據使用要求合理選材，并采用合理的工藝方法

2、，來控制其內部組織，提高材料的性能。本課程是一門與生產實踐聯系密切的課程，在課程學習前，應進行金工實習，以便學生建立有關材料與工藝的感性知識。應安排學生在學完機械制圖機械制造基礎等有關基礎課或專業(yè)基礎課程之后的第四學期，內容上注意與以上學科的銜接，并避免不必要的重復，課堂教學應力求使學生弄清基本概念，掌握基本內容，使學生獲得常用工程材料的種類成分組織性能和改性方法的基本知識，具備根據零件工作條件合理選擇和使用材料，正確制定熱處理工藝方法，妥善安排工藝路線的初步能力。（二）課程目標：課程目標1：通過本課程學習，使學生獲得有關工程材料結構、性能及其改性處理的基礎理論和基本能力，理解工程材料對項目實

3、施的影響，并理解應承擔的責任。課程目標2：初步具備掌握常用工程材料性能特點及合理選用材料的基本能力， 能夠針對車輛系統(tǒng)特定需求，完成車輛部件系統(tǒng)的設計選材。 課程目標3：重點掌握各種鋼材的牌號、性能及選用，鋼材熱處理改性的基本原理及工藝，在設計開發(fā)車輛相關解決方案的過程中，掌握并運用工程管理與經濟決策方法合理應用材料。課程目標4：掌握工程材料的發(fā)展趨勢，了解新材料的開發(fā)及其在車輛工程設計上的最新應用及要求，并用于車輛工程問題解決方案的材料比較與綜合分析。（三）課程目標與畢業(yè)要求、課程內容的對應關系本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求1、畢業(yè)要求3、畢業(yè)要求6和畢業(yè)要求11。指標點1-4 能夠將相關

4、知識和數學模型方法用于推演、分析車輛工程問題，并用于車輛工程問題解決方案的比較與綜合；指標點3-2 能夠針對車輛系統(tǒng)特定需求，完成車輛部件系統(tǒng)的設計；指標點6-2 分析和評價車輛工程專業(yè)工程實踐和車輛復雜工程問對社會、健康、安全、法律、文化的影響，以及這些制約因素對項目實施的影響，并理解應承擔的責任；表1：課程目標與畢業(yè)要求的對應關系表畢業(yè)要求課程目標畢業(yè)要求指標點1-4（權重0.2）畢業(yè)要求指標點3-2（權重0.2）畢業(yè)要求指標點6-2（權重0.2）課程目標1課程目標2課程目標3課程目標4表2：課程目標與課程內容的對應關系表課程目標對應課程內容課程目標1緒論和第一章，第二章，第三章，第四章，

5、第五章，第六章課程目標2第一章，第二章，第三章，第四章，第五章，第六章，第七章，第九章課程目標3第二章，第三章，第八章課程目標4第四章，第五章，第六章，第七章，第九章三、教學內容3.1講授內容緒論1.教學目標（1）了解我國對材料發(fā)展的歷史貢獻；（2）掌握不同方法的工程材料分類。2.教學重難點（1）工程材料分類3.教學內容（1）材料發(fā)展簡史；（2）材料分類。4.教學方法 課堂授課、課后復習5.教學評價了解我國對材料發(fā)展的歷史貢獻；掌握不同方法的工程材料分類。對應課程目標1、課程目標4，畢業(yè)要求觀測點6-2、畢業(yè)要求觀測點1-4。第一章 材料的結構與性能特點1.教學目標（1）了解晶格、晶胞、晶格常

6、數等基本概念和金屬的結構類型以及晶體缺陷；（2）掌握金屬材料的性能特點，主要是其工藝性能，力學性能和理化性能。2.教學重難點（1）晶體的基本概念；（2）金屬材料的工藝性能。（3）晶體結構、位錯。3.教學內容（1） 金屬材料的結構與組織；（2） 金屬材料的性能特點。4.教學方法 課堂授課、課后復習5.教學評價了解晶格、晶胞、晶格常數等基本概念和金屬的結構類型以及晶體缺陷；掌握金屬材料的性能特點，主要是其工藝性能，力學性能和理化性能。對應課程目標1、課程目標2，畢業(yè)要求觀測點1-4、畢業(yè)要求觀測點3-2。第二章 金屬材料的組織和性能控制1.教學目標（1）掌握結晶的基本概念，以及結晶過程的基本規(guī)律，

7、能初步分析金屬結晶過程。（2）掌握兩元合金相圖及其應用；（3）掌握鐵碳金相圖及其應用；（4）掌握金屬的塑性變形過程、加工硬化的特點及消除與改善，理解鍛造與鑄造工藝對制件組織性能的不同作用；（5）掌握金屬材料回復與再結晶過程，對材料性能的影響及實際應用；（6）掌握鋼的冷卻曲線及其組織轉變過程、轉變規(guī)律及其應用；（7）掌握常用熱處理工藝的特點其應用；（8）掌握合金元素作用對相圖的影響及對鋼的熱處理性能的影響；（9）了解常用的和最新的表面處理技術及其應用。2.教學重難點（1）鐵碳合金相圖；（2）金屬塑性變形的過程及加工硬化；（3）金屬材料的回復與再結晶。3.教學內容（1）純金屬的結晶；（2）金屬的塑

8、性加工及熱處理；（3）鋼的合金化及表面技術。4.教學方法 課堂授課、課后復習5.教學評價掌握結晶的基本概念，以及結晶過程的基本規(guī)律，能初步分析金屬結晶過程。掌握兩元合金相圖、鐵碳相圖及其應用；掌握金屬的塑性變形過程、加工硬化的特點及消除與改善，理解鍛造與鑄造工藝對制件組織性能的不同作用；掌握常用熱處理工藝的特點其應用；掌握合金元素作用對相圖的影響及對鋼的熱處理性能的影響；對應課程目標1、課程目標2、課程目標3，畢業(yè)要求觀測點6-2、畢業(yè)要求觀測點3-2。第三章 金屬材料1.教學目標（1）了解掌握碳鋼的成分和分類方法、常用鋼材的牌號性能特點及用途；（2）了解掌握合金鋼的分類及常用牌號；（3）掌握

9、合金機構鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼的性能特點及用途；（4）掌握鑄鐵與鑄鋼的種類、性能特點，常見改性方法及工程應用；（5）掌握鋁合金的種類、牌號、性能特點及工程應用；（6）了解其他有色金屬如：銅、鈦、鎳鎂等的材料種類、性能特點及工程應用；（7）了解其軸承合金的種類、性能特點及工程應用。2.教學重難點（1）碳鋼的性能特點及工程應用；（2）合金鋼的性能特點及工程應用；（3）鑄鐵的種類，石墨對鑄鐵性能的影響，鑄鐵性能提高的方法。（4）鑄鐵石墨烯形態(tài)的調整。3.教學內容（1）碳鋼和合金鋼；（2）鑄鐵及有色金屬。4.教學方法 課堂授課、課堂練習、課后復習5.教學評價了解碳鋼的成分和分類方法、常用鋼材的牌號

10、性能特點及用途；了解合金鋼的分類及常用牌號；掌握合金機構鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼的性能特點及用途；掌握鑄鐵與鑄鋼的種類、性能特點，常見改性方法及工程應用；掌握鋁合金的種類、牌號、性能特點及工程應用；了解其他有色金屬如：銅、鈦、鎳鎂等的材料種類、性能特點及工程應用；了解其軸承合金的種類、性能特點及工程應用。對應課程目標1、課程目標2、課程目標3，畢業(yè)要求觀測點6-2、畢業(yè)要求觀測點3-2。第四章 陶瓷材料1.教學目標（1）掌握陶瓷材料的種類、組成特點和結構；（2）掌握陶瓷材料的性能特點及應用；（3）陶瓷材料的種類，特種陶瓷的應用；2.教學重難點（1）特種陶瓷及其工業(yè)應用。3.教學內容（1）陶瓷

11、的組成與結構；（2）陶瓷材料的性能特點及應用；（3）陶瓷材料的種類。4.教學方法 課堂授課、課堂練習、課后練習。5.教學評價掌握陶瓷材料的性能特點及應用；了解陶瓷材料的種類，特種陶瓷的應用對應課程目標1、課程目標2、課程目標4，畢業(yè)要求觀測點1-4、畢業(yè)要求觀測點6-2、畢業(yè)要求觀測點3-2。第五章 復合材料1.教學目標（1）掌握傳統(tǒng)纖維增強和顆粒增強材料的復合原則；（2）了解復合材料的性能特點及應用，理解復合材料性能可設計性；（3）了解聚合物、陶瓷和碳基復合材料特點及應用；（4）掌握各種金屬基復合材料工作特點及應用。2.教學重難點（1）復合材料的性能設計；（2）金屬基復合材料的制備及在車輛工

12、程上的應用。（3）復合材料的界面問題；（4）金屬基復合材料的制備工藝。3.教學內容（1）材料的復合原則及其性能特點；（2）非金屬基復合材料和金屬基復合材料。4.教學方法 課堂授課、課堂討論和課后復習。5.教學評價了解復合材料的性能特點及應用，理解復合材料性能可設計性；了解聚合物、陶瓷和碳基復合材料特點及應用；掌握各種金屬基復合材料工作特點及應用。對應課程目標1、課程目標2、課程目標4，畢業(yè)要求觀測點1-4、畢業(yè)要求觀測點6-2、畢業(yè)要求觀測點3-2。第六章 功能材料1.教學目標（1）了解各種功能材料的分類、新能特點和應用；（2）關注新型納米材料在車輛工程最新技術上的潛在應用。2.教學重難點（1

13、）功能材料的種類；（2）功能材料在現代軌道車輛上的應用；3.教學內容（1）功能材料概述及性能特點；（2）功能材料的種類。4.教學方法 課堂授課、課后復習。5.教學評價了解功能材料的種類；了解功能材料在現代軌道車輛上的應用；對應課程目標1、課程目標2、課程目標4，畢業(yè)要求觀測點1-4、畢業(yè)要求觀測點6-2、畢業(yè)要求觀測點3-2。第七章 零件的失效分析及選材原則1.教學目標（1）掌握零件的不同失效形式：畸變、斷裂、磨損合腐蝕；（2）了解零件失效設計、使用和維護方面的基本原因；（3）掌握零件的選材原則：使用性、工藝性和經濟與環(huán)境性原則。2.教學重難點（1）零件的失效形式及特點；（2）零件的選材原則。

14、3.教學內容（1）零件的失效；（2）零件失效分析及選材。4.教學方法 課堂授課、課后復習。5.教學評價掌握零件的不同失效形式：畸變、斷裂、磨損合腐蝕；了解零件失效設計、使用和維護方面的基本原因對應課程目標2、課程目標4，畢業(yè)要求觀測點1-4、畢業(yè)要求觀測點3-2。第八章 典型工件的選材及工藝路線1.教學目標（1）掌握典型齒輪和軸類零件的工作條件、性能要求及常用材料選擇；（2）掌握典型彈簧和刃具的工作條件、性能要求及常用材料選擇。2.教學重難點（1）齒輪和軸類零件的常用材料及選擇；（2）刃具材料的種類及選用。（3）根據零件設計和使用選擇最適宜的材料；3.教學內容（1）齒輪選材；（2）軸類零件選材

15、；（3）彈簧選材；（4）刃具選材。4.教學方法 課堂授課、課后復習5.教學評價掌握典型齒輪和軸類零件的工作條件、性能要求及常用材料選擇；了解典型彈簧和刃具的工作條件、性能要求及常用材料選擇。對應課程目標2、課程目標3，畢業(yè)要求觀測點6-2、畢業(yè)要求觀測點3-2。第九章 工程材料的應用1.教學目標（1）了解不同種類材料在汽車行業(yè)的應用；（2）了解機床零件材料的選擇；（3）了解其他如：儀表、熱能、化工及航空航天等領域的選材。2.教學重難點（1）車輛零件的性能要求及選材。3.教學內容（1）汽車用材；（2）機床用材；（3）其它行業(yè)用材。4.教學方法 課堂授課、課后復習。5.教學評價了解不同種類材料在汽

16、車行業(yè)的應用；了解機床零件材料的選擇；了解其他如：儀表、熱能、化工及航空航天等領域的選材。對課程目標2、課程目標4，畢業(yè)要求觀測點1-4、畢業(yè)要求觀測點3-2。3.2實驗項目無四、學時分配表4：各章節(jié)的具體內容和學時分配表章（按序填寫）教學形式及學時分配主要教學方法支撐的課程目標課堂教學實驗上機課程實踐小計緒論22講授、討論、自學1，4第一章44講授、討論、實踐、自學1，2第二章10講授、討論、實踐、自學1，2，3第三章66講授、討論、自學1，2，3第四章22講授、討論、自學1，2，4第五章44講授、討論、自學1,2，4第六章22講授、討論、自學1,2，4第七章22講授、討論、自學2，4第八章

17、22講授、討論、自學3，2第九章22講授、討論、自學2，4合計366五、教學進度表5：教學進度表周次日期章節(jié)名稱內容提要授課時數作業(yè)及要求備注1 緒論（1）材料發(fā)展簡史；（2）材料分類。2作業(yè)：1、完成課后教師指定的問答題。要求：（1）了解我國對材料發(fā)展的歷史貢獻；（2）掌握不同方法的工程材料分類。2-3第一章材料的結構與性能特點（1） 金屬材料的結構與組織；（2） 金屬材料的性能特點。4作業(yè)：1、完成課后教師指定的問答題。要求：（1）了解晶格、晶胞、晶格常數等基本概念和金屬的結構類型以及晶體缺陷；（2）掌握金屬材料的性能特點，主要是其工藝性能，力學性能和理化性能。4-8第二章 金屬材料的組織

18、和性能控制（1）純金屬的結晶；（2）金屬的塑性加工及熱處理；（3）鋼的合金化及表面技術。10作業(yè)：1、完成課后教師指定的問答題。要求：（1）掌握結晶的基本概念，以及結晶過程的基本規(guī)律，能初步分析金屬結晶過程。（2）掌握兩元合金相圖及其應用；（3）掌握鐵碳金相圖及其應用；（4）掌握金屬的塑性變形過程、加工硬化的特點及消除與改善，理解鍛造與鑄造工藝對制件組織性能的不同作用；（5）掌握金屬材料回復與再結晶過程，對材料性能的影響及實際應用；（6）掌握鋼的冷卻曲線及其組織轉變過程、轉變規(guī)律及其應用；（7）掌握常用熱處理工藝的特點其應用；（8）掌握合金元素作用對相圖的影響及對鋼的熱處理性能的影響；（9）了

19、解常用的和最新的表面處理技術及其應用。9-11第三章 金屬材料（1）碳鋼和合金鋼；（2）鑄鐵及有色金屬。6作業(yè)：1、完成課后教師指定的問答題。要求：（1）了解掌握碳鋼的成分和分類方法、常用鋼材的牌號性能特點及用途；（2）了解掌握合金鋼的分類及常用牌號；（3）掌握合金機構鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼的性能特點及用途；（4）掌握鑄鐵與鑄鋼的種類、性能特點，常見改性方法及工程應用；（5）掌握鋁合金的種類、牌號、性能特點及工程應用；（6）了解其他有色金屬如：銅、鈦、鎳鎂等的材料種類、性能特點及工程應用；（7）了解其軸承合金的種類、性能特點及工程應用。12第四章 陶瓷材料（1）陶瓷的組成與結構；（2）陶瓷

20、材料的性能特點及應用；（3）陶瓷材料的種類。2作業(yè)：1、完成課后教師指定的問答題。要求：（1）掌握陶瓷材料的種類、組成特點和結構；（2）掌握陶瓷材料的性能特點及應用；（3）陶瓷材料的種類，特種陶瓷的應用；13-14第五章 復合材料（1）材料的復合原則及其性能特點；（2）非金屬基復合材料和金屬基復合材料。4作業(yè)：1、完成課后教師指定的問答題，完成課后的能力計算練習題。要求：（1）掌握傳統(tǒng)纖維增強和顆粒增強材料的復合原則；（2）了解復合材料的性能特點及應用，理解復合材料性能可設計性；（3）了解聚合物、陶瓷和碳基復合材料特點及應用；（4）掌握各種金屬基復合材料工作特點及應用。15第六章 功能材料（1

21、）功能材料概述及性能特點；（2）功能材料的種類。2作業(yè)：1、完成課后教師指定的問答題。要求：（1）了解各種功能材料的分類、新能特點和應用；（2）關注新型納米材料在車輛工程最新技術上的潛在應用。事項。16第七章 零件的失效分析及選材原則（1）零件的失效；（2）零件失效分析及選材。6作業(yè)：1、完成課后教師指定的問答題。要求：（1）掌握零件的不同失效形式：畸變、斷裂、磨損合腐蝕；（2）了解零件失效設計、使用和維護方面的基本原因；（3）掌握零件的選材原則：使用性、工藝性和經濟與環(huán)境性原則。17第八章 典型工件的選材及工藝路線（1）齒輪選材；（2）軸類零件選材；（3）彈簧選材；（4）刃具選材。2作業(yè)：1

22、、完成課后教師指定的問答題。要求：（1）掌握典型齒輪和軸類零件的工作條件、性能要求及常用材料選擇；（2）掌握典型彈簧和刃具的工作條件、性能要求及常用材料選擇。18第九章 工程材料的應用（1）汽車用材；（2）機床用材；（3）其它行業(yè)用材。4作業(yè)：1、完成課后教師指定的問答題。要求：（1）了解不同種類材料在汽車行業(yè)的應用；（2）了解機床零件材料的選擇；（3）了解其他如：儀表、熱能、化工及航空航天等領域的選材。六、教材及參考書目教材：1、朱張校主編.工程材料. 北京：清華大學出版社,2011. 參考書：1、劉新佳主編.工程材料.北京：化學工業(yè)出版社,2006.2、徐自立主編.工程材料.武漢:華中科技

23、大學出版社,2003.3、堵永國主編.工程材料學.北京：高等教育出版社,2015.4、王忠主編.機械工程材料.北京：清華大學出版社,2005.5、閻康平主編.工程材料.北京：化學工業(yè)出版社,2001.七、教學方法1講授法：授課教師就教學內容進行逐條仔細講解，將正確的概念、思路傳授給學生。2案例教學法：通過引入實際案例，討論問題的成因、變化和處置思路，培養(yǎng)學生解決實際問題的初步能力。3課后練習和自學：布置課后練習，通過計算、問答和實踐項目等形式，讓學生課后完成一定數量的練習，通過互相溝通、自學和詢問老師等方式解決練習過程中遇到的實際問題。八、考核方式及評定方法（一）課程考核與評價方式及成績比例（1）平時成績占30%：包括35次課后練習。（2）期末考試70%。（二）評定方法1評定方法（