《工程材料與成型工藝》教學大綱

1、工程材料與成型工藝教學大綱一、課程基本情況英文名稱：Engineering Materials and Forming Process課程編號：F071730002040總 學 時：40 講課學時：36 實踐學時：4總 學 分：2.5課程性質(zhì)：必修考核方式：考查適用對象：機械設計制造及其自動化專業(yè)先修課程：畫法幾何及機械制圖參考文獻：1 龐國星.工程材料與成形技術基礎（第2版）M.北京：機械工業(yè)出版社，20182 齊民.機械工程材料（第10版）M.北京：大連理工大學出版社，20173 艾云龍.工程材料及成形技術M.北京：機械工業(yè)出版社，2019二、課程簡介與目標本課程是機械設計制造及其自動化專

2、業(yè)的必修課程，涉及工程材料、金屬學原理以及材料成形方法等相關知識。通過本課程的學習，掌握常用金屬材料的成份、組織、性能和用途等基本知識，具備合理選用機械工程材料的初步能力；能理解鐵碳合金相圖的基本理論和鋼的熱處理工藝；能綜合運用工程材料成型工藝的基本理論知識，初步具備機械零件成型工藝的設計能力。為進一步學習及從事該方向的研究工作打下基礎。通過基本成型方法案例向?qū)W生展現(xiàn)近年來祖國在工程材料和裝備制造領域的巨大發(fā)展成就，具有愛國主義情懷。通過本課程的學習，達到如下目標：目標1：掌握工程材料成分、組織、結(jié)構與性能、熱加工工藝的關系；掌握常用工程材料成分組織性能應用之間關系的一般規(guī)律；熟悉常用工程材料

3、的處理工藝過程，具備根據(jù)機械零件的服役條件合理選用工程材料的能力。目標2：能夠運用工程材料的基本理論，分析常用金屬材料成分、組織和性能的關系，能提出合理改變金屬組織和性能的熱處理工藝方案；初步掌握熱加工工藝規(guī)程的基本方法，應用于機械工程問題的分析、設計和評價；能夠運用材料成形工藝方法，提出機械零件的設計方案；能夠利用材料成型技術的工藝原理，對機械零件設計方案的可行性進行分析和論證。目標3：能應用工程材料與成型工藝的基本知識，設計合理的實驗方案，安全開展力學性能測試和組織分析實驗，正確的采集實驗數(shù)據(jù)，能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進行正確處理，得出對應結(jié)論。目標4：能運用工程材料與成型工藝的基本理論，考慮機械工

4、程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響，進行合理選材，合理評價復雜機械工程問題工程實踐的可持續(xù)性，評價產(chǎn)安全生命周期中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患。三、課程教學目標與畢業(yè)要求關系矩陣 課程教學目標畢業(yè)要求目標1目標2目標3目標41-3掌握力學、熱流體、電工電子學、材料科學等工程基礎知識，能夠?qū)⑾嚓P知識和數(shù)學模型方法用于工礦機械設計與制造過程中復雜機械工程問題的推演和分析2-3能夠運用機械工程原理、技術和方法，認識到解決復雜機械工程問題有多種方案，能借助文獻研究尋找可替代的解決方案，并能分析工程問題的影響因素，獲得有效結(jié)論。4-3 能夠根據(jù)實驗方案，構建實驗系統(tǒng)，安全地開展實驗，正確的采集實驗數(shù)

5、據(jù)。7-2能夠站在環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的角度思考復雜機械工程問題工程實踐的可持續(xù)性，評價產(chǎn)品全生命周期中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患。四、教學內(nèi)容、教學方法和手段、學時分配（一）教學內(nèi)容知識單元1：工程材料分類及其力學性能（支撐課程目標1、3）（建議2學時）教與學要求：能說明工程材料的分類；能解釋強度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強度和斷裂韌性的概念。教學內(nèi)容：1-1課程內(nèi)容、性質(zhì)和任務介紹。1-2材料與成型的工藝發(fā)展史1-3工程材料力學性能重點：工程材料力學性能評價分析。難點：疲勞強度和斷裂韌性的概念。知識單元2：金屬學基礎（支撐課程目標1）（建議4學時）教與學要求：能識別典型金屬的晶體結(jié)

6、構；能解釋實際的晶體結(jié)構及其內(nèi)部的缺陷；能了解金屬的結(jié)晶規(guī)律；能了解合金的結(jié)構與合金相圖。教學內(nèi)容：2-1金屬的晶體結(jié)構。2-2金屬的結(jié)晶2-3合金結(jié)構與合金相圖重點：實際的晶體結(jié)構及其內(nèi)部的缺陷。難點：金屬的結(jié)晶規(guī)律。知識單元3：鐵碳合金相圖（支撐課程目標1、3）（建議6學時）教與學要求：能簡單復述 Fe-Fe3C 相圖中的基本組成相和點、線及各相區(qū)的物理意義；能分析不同成分的鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程及室溫組織。教學內(nèi)容：3-1相圖建立及鐵碳合金的基本組織。3-2鐵碳合金相圖分析3-3典型合金結(jié)晶過程及鐵碳合金的應用重點：鐵碳合金的成分-組織-性能關系。難點：鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程。知識單元4

7、：鋼的熱處理（支撐課程目標1、2、3、4）（建議6學時）教與學要求：能了解鋼在加熱和冷卻時的組織轉(zhuǎn)變；能說明鋼的退火、正火、 淬火及回火工藝特點。教學內(nèi)容：4-1鋼的熱處理原理。4-2鋼的熱處理工藝重點：鋼的退火、正火、 淬火及回火工藝特點。難點：鋼在加熱和冷卻時的組織轉(zhuǎn)變。知識單元5：鋼和鑄鐵（支撐課程目標1、2、4）（建議6學時）教與學要求：能認識合金鋼的牌號、性能特點及選用；能認識鑄鐵的分類、牌號、性能及主要用途。教學內(nèi)容：5-1工業(yè)用鋼。5-2鑄鐵5-3材料選擇重點：合金鋼的牌號、性能特點及選用。難點：鑄鐵的分類、牌號、性能及主要用途。知識單元6：金屬鑄造成型工藝（支撐課程目標1、2、

8、4）（建議4學時）教與學要求：能描述常用鑄造工藝過程；能說明常用特種鑄造方法特點和原理；能描述鑄件工藝、鑄造性能對鑄件結(jié)構設計的影響。教學內(nèi)容：6-1合金的鑄造性能6-2砂型鑄造和特種鑄造6-3鑄造工藝的制定原則及結(jié)構重點：常用鑄造工藝過程。難點：特種鑄造方法特點和原理。知識單元7：金屬壓力加工（支撐課程目標1、2、4）（建議4學時）教與學要求：能解釋金屬塑性變形的基本規(guī)律；能簡單復述壓力加工的工藝特點及成型過程。教學內(nèi)容：7-1金屬塑性成形7-2自由鍛造重點：自由鍛基本工序特點及工藝。難點：金屬塑性變形的基本規(guī)律。知識單元8：焊接成型工藝（支撐課程目標1、2、4）（建議4學時）教與學要求：能

9、簡單描述常用的焊接方法，陳述焊接工藝。教學內(nèi)容：8-1焊接成型工藝基礎。8-2常用焊接方法8-3常用金屬材料的焊接及焊接結(jié)構設計重點：手工電弧焊、埋弧焊及氣體保護焊等方法的焊接過程、特點。難點：焊接結(jié)構設計原則。（二）學時分配教學內(nèi)容學時課堂教學學時自主學習教與學方法講授實驗上機作業(yè)閱讀訓練知識單元142211案例式教學、多媒體課件、實驗操作知識單元2-11111講授、多媒體課件、閱讀知識單元2-211講授、多媒體課件知識單元2-324講授、多媒體課件知識單元3-12211講授、多媒體課件知識單元3-242211講授、多媒體課件、實驗操作知識單元3-32231案例式教學、多媒體課件教學單元4-

10、122講授、多媒體課件知識單元4-244講授、多媒體課件、實驗操作知識單元5-12422案例式教學、多媒體課件知識單元5-22211案例式教學、多媒體課件知識單元5-32422案例式教學、多媒體課件知識單元6-111案例式教學、多媒體課件知識單元6-21231講授、多媒體課件知識單元6-323講授、多媒體課件知識單元7-12231案例式教學、多媒體課件知識單元7-124講授、多媒體課件知識單元8-11311案例式教學、多媒體課件知識單元8-21211案例式教學、多媒體課件知識單元8-322案例式教學、多媒體課件學時合計403641486五、實踐教學環(huán)節(jié)實驗目的：能依據(jù)Fe-F3C相圖，辨析平衡

11、組織以及組織中的相，并能辨析組織對性能的影響。能說明布氏硬度和洛氏硬度適用范圍，具備使用硬度計測試試樣硬度的能力。實驗內(nèi)容與要求見下表：（建議4學時）序號實驗項目名稱實驗目的主要內(nèi)容實驗學時實驗類型開出要求1鐵碳合金平衡組織觀察掌握鐵碳合金平衡狀態(tài)下的顯微組織；含碳量對鐵碳合金顯微組織的影響。依據(jù)Fe-F3C相圖，辨析平衡組織以及組織中的相，辨析組織對性能的影響。2驗證必做2材料硬度測試掌握硬度測定的基本原理及應用范圍。 使用硬度計測試試樣硬度。2驗證必做六、成績構成和評價方法（一）考核方式說明1.以試卷、作業(yè)、閱讀筆記、實驗等形式考核。2.采用閉卷考試，試卷成績占總成績70%，作業(yè)占總成績1

12、0%；閱讀筆記占總成績10%；課內(nèi)實驗（含報告）占10%。（二）考核權重分配 考核方式及權重教學內(nèi)容考試作業(yè)閱讀筆記實驗備注70%10%10%10%知識單元1知識單元2知識單元3知識單元4知識單元5知識單元6知識單元7知識單元8七、成績評價標準1.平時成績評價標準（1）作業(yè)成績評價標準基本要求評價標準完成情況得分課程目標4：能運用工程材料與成型工藝的基本理論，考慮機械工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響，進行合理選材，合理評價復雜機械工程問題工程實踐的可持續(xù)性，評價產(chǎn)安全生命周期中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患。畢業(yè)要求指標點7-2運用的概念、理論準確；選材準確；評價合理，準時上交、作業(yè)整潔

13、、書寫工整。90100運用的概念、理論準確；選材準確；評價較合理，準時上交、作業(yè)整潔、書寫工整。8990運用的概念、理論準確；選材較為準確；評價較合理，準時上交、作業(yè)整潔、書寫一般。7089運用的概念、理論較為準確；選材基本合理；評價基本合理，準時上交、作業(yè)有涂改、書寫潦草。6069運用的概念、理論不準確；選材不準確；評價不合理，；未準時上交、書寫潦草。059（2）閱讀筆記成績評價標準基本要求評價標準完成情況得分課程目標1：掌握常用金屬材料的成份、組織、性能和用途等基本知識，具備合理選用機械工程材料的初步能力；能理解鐵碳合金相圖的基本理論和鋼的熱處理工藝；能綜合運用工程材料成型工藝的基本理論知

14、識，初步具備選用毛坯的成型方法畢業(yè)要求指標點1-3題目和內(nèi)容貼切，格式規(guī)范，層次清楚，重點突出，有個人觀點。表述充分、嚴謹、正確。文中的附圖或附表線條清晰，內(nèi)容準確，能支持正文。頁面整潔或書寫較工整，內(nèi)容沒有雷同，準時上交。90100題目和內(nèi)容較貼切，格式較規(guī)范，層次較清楚，有重點，有較少個人觀點。表述較充分、正確。文中的附圖或附表線條比較清晰，較能支持正文。頁面較整潔，內(nèi)容沒有雷同，準時上交。8990題目和內(nèi)容較貼切，格式一般，層次較清楚，重點不突出，有較少個人觀點。表述較充分、正確。文中的附圖或附表線條比較清晰，支持正文一般。頁面一般，內(nèi)容沒有雷同，準時上交。7089題目和內(nèi)容基本貼切，格

15、式基本規(guī)范，層次不太清楚，重點不突出，無個人觀點。表述個別有誤。文中的附圖或附表線條不清晰，支持正文不強。頁面不整潔或書寫潦草，內(nèi)容有少量雷同，準時上交。6069題目和內(nèi)容不貼切，格式不規(guī)范，層次不清楚，重點不突出，沒有個人觀點。表述錯誤較多。文中的附圖或附表線條不清晰，不能支持正文。內(nèi)容雷同，未準時上交。059（3）實驗成績評價標準實驗成績占總成績比例：實驗過程占50%，實驗報告占50%?；疽笤u價標準實際完成情況得分實驗過程課程目標3：能應用工程材料與成型工藝基本知識，選擇制定正確實驗方案，實施硬度測試和顯微組織觀察相關實驗，獲得準確的實驗數(shù)據(jù)。畢業(yè)要求指標點4-3能夠正確運用基本知識，

16、確定實驗方案正確；能夠獨立完成實驗過程，實驗儀器操作規(guī)范，采集數(shù)據(jù)正確。90100能夠正確運用基本知識，確定實驗方案較正確；基本能夠獨立完成實驗，實驗儀器操作較規(guī)范，采集數(shù)據(jù)基本正確。8089能夠正確運用基本知識，確定實驗方案較正確；小部分實驗需要指導教師協(xié)助完成；實驗操作較規(guī)范、采集數(shù)據(jù)基本正確。7079能夠正確運用基本知識，確定實驗方案個別有誤，部分實驗需要指導教師協(xié)助完成；實驗操作基本規(guī)范、采集數(shù)據(jù)基本正確。6069不會運用基本知識，需要指導教師全程指導；實驗操作不規(guī)范、采集數(shù)據(jù)不正確。059實驗報告課程目標3：能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進行正確處理，得出對應結(jié)論。畢業(yè)要求指標點4-3能夠根據(jù)實際測

17、得數(shù)據(jù)進行正確的數(shù)據(jù)處理，能夠根據(jù)處理結(jié)果得出正確結(jié)論，數(shù)據(jù)處理結(jié)果和結(jié)論一致。90100能夠根據(jù)實際測得數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，處理結(jié)果基本正確，能夠根據(jù)處理結(jié)果得出對應結(jié)論，數(shù)據(jù)處理結(jié)果和結(jié)論基本一致。8089能夠根據(jù)實際測得數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，處理結(jié)果存在少量錯誤，數(shù)據(jù)處理結(jié)果與結(jié)論基本對應，數(shù)據(jù)處理結(jié)果和所得結(jié)論基本一致。7079能夠根據(jù)實際測得數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，處理結(jié)果有部分錯誤，數(shù)據(jù)處理結(jié)果與結(jié)論存在偏差。6069不能夠根據(jù)實際測得數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，處理結(jié)果錯誤，數(shù)據(jù)處理結(jié)果與所得結(jié)論不一致。0592.期末考試評價與評分標準期末考試試卷的評分標準和評價標準的制定見下表，其中評價標準決定評分

18、標準，依據(jù)評價標準制定的詳細評分標準見考試試卷“標準答案及評分標準”?；疽笤u價標準知識掌握情況得分課程目標1：掌握工程材料成分、組織、結(jié)構與性能、熱加工工藝的關系；掌握常用工程材料成分組織性能應用之間關系的一般規(guī)律；熟悉常用工程材料的處理工藝過程，具備根據(jù)機械零件的服役條件合理選用工程材料的能力。畢業(yè)要求指標點1-3對所學的工程材料與成型工藝的概念、理論等基本知識認知清晰，理解正確90100對所學的工程材料與成型工藝的概念、理論等基本知識認知較清晰，理解較正確。8990對所學的工程材料與成型工藝的概念、理論等基本知識認知較清晰，理解較正確。7089對所學的工程材料與成型工藝的概念、理論等基

19、本知識認知基本清晰，理解部分正確。6069對所學的工程材料與成型工藝的概念、理論等基本知識認知不清晰，理解不正確。059課程目標2：能夠運用工程材料的基本理論，分析常用金屬材料成分、組織和性能的關系，能提出合理改變金屬組織和性能的熱處理工藝方案；初步掌握熱加工工藝規(guī)程的基本方法，應用于機械工程問題的分析、設計和評價；能夠運用材料成形工藝方法，提出機械零件的設計方案；能夠利用材料成型技術的工藝原理，對機械零件設計方案的可行性進行分析和論證。畢業(yè)要求指標點2-3所運用理論方法正確，分析準確。90100所運用理論方法較正確，分析較準確。 8990所運用理論方法較正確，分析較準確。7089所運用理論方法基本正確，分析基本準確。6069所運用理論方法不太透徹，分析不正確。059課程目標4：能運用工程材料與成型工藝的基本理論，考慮機械工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響，進行合理選材，合理評價復雜機械工程問題工程實踐的可持續(xù)性，評價產(chǎn)安全生命周期中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患。畢業(yè)要求指標點7-2運用的理論準確；分析完整，成型方案選則合理。90100運用的理論較準確；分析較完整，成型方案選則合理。8990運用的理論較準確；分析基本完整，成型方案選則較合理。7089運用的理論基本準確，個別有誤；分析基本完整，成型方案選擇不合理。6069運用的理論不準確；成型方案選擇不合理。059