《工程材料与热处理》课程教学大纲.docx

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《工程材料与热处理》课程教学大纲

《工程材料与热处理》课程教学大纲

一、课程基本信息

课程代码：

050157

课程名称：

工程材料与热处理

英文名称：

MechanicalEngineeringMaterialandHeatTreatment

课程类别：

专业基础课

学时：

54

学　　分：

3.0

适用对象:

机械电子工程专业（本科）

考核方式：

考试（平时成绩（包括作业完成情况，上课出勤率，上课提问）占总成绩的30%）

先修课程：

《高等数学》，《大学物理》，《化学》，《金工实习》

二、课程简介

工程材料与热处理是机械类、材料类及其他近机类各专业学生必修的一门综合性的专业基础课，是研究工程材料及加工方法的一门学科。

主要内容包括：

机械工程材料与热处理、铸造、塑性成型和焊接四大部分的基础知识，涉及工程材料及其材料加工工艺的各个方面。

   通过本课程的学习，可以后为续课程的学习及毕业后从事相关工作打下坚实的基础。

Themechanicalengineeringmaterialandheattreatmentismostlyall-aroundcourseofengineryprofession,materialprofessionetceteranearengineryprofession.Itsmostlycontentincludesthemechanicalengineeringmaterialandheattreatment,casting,plasticityshapingandwelding.Dealingwithengineeringmaterialsanditsprocessingtechnical.Bylearningthecourse,itcanenhancestudent’sadaptabilitytothecourseonandafterandmechanicalskillworkoffinishschool.

三、课程性质与教学目的

课程的性质：

金属工艺学是一门研究金属加工方法的一门科学，是高等工科院校机械类各专业必修的技术基础课。

教学目的：

学生通过本课程的学习，获得常用金属材料及其加工工艺方面的知识，为学习其他有关课程及以后从事机械和加工制造方面的工作奠定必要的基础。

通过教学使学生掌握下列知识：

1、熟悉常用金属材料的组织、性能、应用和选用原则。

2、掌握各种主要加工方法的基本原理和工艺特点。

具有选择毛坯、零件加工方法以及工艺分析的初步能力。

3、熟悉零件结构设计的工艺性要求。

4、了解各种主要加工方法所用设备的基本工作原理和大致结构。

5、初步了解与本课程有关的新技术、新材料、新工艺。

四、教学内容及要求

第一部分机械工程材料

目的与要求：

1、了解金属材料的主要力学性能

2、了解金属的晶体结构，掌握结晶过程、晶体的缺陷对晶体构造和性能的影响。

3、了解合金的基本相结构和性能。

能正确分析二元合金状态图和简化的铁碳合金状态图，并运用铁碳合金状态图分析铁碳合金的成分、组织与性能的关系以及在热加工中的应用。

4、了解钢的热处理在加热和冷却时的转变、转变产物的组织形态和性能。

了解常用热处理方法，工艺特点和应用。

5、了解合金元素的作用。

熟悉常用合金的种类、牌号、热处理、性能及用处。

6、熟悉选用材料的基本原则。

根据零件的使用性能、材料的工艺性能以及经济性能，能合理选择材料及相应的热处理工艺。

7、初步了解机械零件的主要失效形式。

8、了解常用工程塑料、橡胶的种类、特性、成型方法及应用。

陶瓷、复合材料的特点和应用。

第一章概论

（一）目的与要求

1.明确学习本课的目的、要求和方法

2.了解材料科学的发展的现状与动态

3.掌握常用工程材料的分类

（二）教学内容

第一节材料科学的发展及机械工程材料的概念

1.主要内容

介绍中华民族对材料发展的重大贡献，新材料新工艺的发展现状。

2.基本概念和知识点

3.问题与应用（能力要求）

第二节学习本课的目的、要求和方法

1.主要内容

本课程的性质、学习目的、要求和方法

第三节工程材料的分类

1．主要内容

材料的结合键，工程材料的分类、各类工程材料的性能特点

2．基本概念和知识点

工程材料的分类、常用机械工程材料及应用场合

3．问题与应用（能力要求）

根据材料的结合键，可将工程材料分为四类：

金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料

（三）课后练习

课后练习2题

（四）教学方法与手段

采用多媒体教学手段，利用制作的电子教案授课，并结合课程内容，浏览相关网站，对工程材料的应用有所了解

第二章材料的结构与性能

（一）目的与要求

1．金属材料的晶体结构、晶体缺陷和合金的结构，

2．了解金属材料的组织及性能。

3．了解高分子材料的结构与性能。

（二）教学内容

第一节金属的晶体结构

（一）主要内容

介绍三种常见金属的晶体结构：

体心立方晶格（胞）、面心立方晶格（胞）、密排六方晶格（胞）

（二）基本概念和知识点

晶格常数、晶胞原子数、致密度、晶面指数与晶向指数材料静载时的各种力学性能

（三）问题与应用（能力要求）

三种常见金属的晶体结构的晶胞原子数及致密度的计算；晶面指数与晶向指数的表示方法

第二节晶体缺陷和合金的结构

1.主要内容

实际金属中含有点缺陷、线缺陷、面缺陷三类晶体缺陷

2.基本概念和知识点

空位、间隙原子、异类原子、位错、晶界、亚晶界、细晶强化

3.问题与应用（能力要求）

掌握晶体缺陷实际金属性能的影响

第三节金属材料的性能

1．主要内容

介绍机械工程材料受载时表现出的各种力学行为，如、抗拉强度等，及相应的测试方法

2.基本概念和知识点

材料的强度指标、塑性指标、硬度、冲击韧性、金属材料的性能特点

3.问题与应用（能力要求）

掌握硬度、抗拉强度的测试方法

（三）实践环节与课后练习

实验1个（布氏和洛氏硬度测定（2h））、课后练习4题

（四）教学方法与手段

采用多媒体教学手段，利用制作的电子教案授课，展示相关电子模型及电子图片

第三章金属材料组织和性能的控制

（一）目的与要求

1．了解铁碳相图、熟悉典型铁碳合金的平衡结晶过程，杠杆定律

2．掌握铁碳合金的成分-组织-性能关系。

3．熟悉钢的热处理工艺

4．熟悉合金元素在钢中的作用

5．表面技术部分作一般了解。

（二）教学内容

第一节纯金属的结晶

1.主要内容

介绍金属的结晶条件、结晶过程、细化铸态金属的晶粒的措施

2.基本概念和知识点

熔点、结晶温度、过冷度、生核和长大、同素异构转变

3．问题与应用（能力要求）

熟悉细化晶粒的常用措施

第二节合金的结晶

1.主要内容

主要介绍发生匀晶反应的合金的结晶过程和发生共晶反应的合金的结晶过程。

2.基本概念和知识点

匀晶相图和共晶相图、固溶体和金属化合物

3.问题与应用（能力要求）

了解匀晶反应及所获得的组织；理解共晶反应及所获得的组织

第三节铁碳合金的结晶

1．主要内容

介绍铁碳相图、典型铁碳合金的平衡结晶过程。

并介绍铁碳合金的成分-组织-性能关系。

2．基本概念和知识点

铁碳相图、亚共析钢的平衡结晶过程、共析钢的平衡结晶过程、过共析钢的平衡结晶过程、成分-组织-性能之间的关系

3．问题与应用（能力要求）

掌握不同成分的铁碳合金的平衡结晶过程

第四节金属的塑性加工

1．主要内容

介绍金属塑性变形的微观机理、塑性变形对金属组织和性能的影响，以及再结晶对金属组织和性能的影响。

2．基本概念和知识点

塑性变形、再结晶及它们对金属组织和性能的影响

3．问题与应用（能力要求）

熟悉金属的塑性加工、再结晶对金属组织和性能的影响规律。

第五节钢的热处理

1．主要内容

主要介绍热处理的原理和热处理工艺（退火、正火、淬火、回火、表面热处理和化学热处理），以及钢的热处理新技术。

并介绍合金元素在钢中的作用，合金元素对钢的热处理、钢的机械性能、工艺性能的影响。

2．基本概念和知识点

过冷奥氏体的等温转变（C曲线）、过冷奥氏体的连续冷却转变，钢的淬透性、淬硬性。

退火、正火、淬火、回火、表面热处理和化学热处理

3．问题与应用（能力要求）

熟悉钢的热处理工艺及合金元素在钢中的作用

第五节表面技术

1．主要内容

介绍电刷镀、热喷涂、气相沉积、激光表面改性等新技术。

2．基本概念和知识点

常用表面技术的特点及作用

3．问题与应用（能力要求）

表面技术部分作一般了解

（三）实践环节与课后练习

实验1个（碳钢显微组织的观察与分析（3h））、课后练习8题

（四）教学方法与手段

采用多媒体教学手段，利用制作的电子教案授课，浏览相关网站，收集材料生产和加工新技术有关资料，拓宽知识面。

若有条件，参观机械厂、热处理厂，以便对金属材料的生产和加工过程有所了解。

理论联系实际，学习效果会更好。

第四章金属材料

（一）目的与要求

1．着重掌握各类合金钢的钢号、成份特点、热处理工艺、组织、性能以及它们的应用。

2．熟悉铸铁、有色金属的牌号、成份、热处理工艺、组织、牌号及其应用。

3．一般了解钛合金的牌号、性能特点

（二）教学内容

第一节碳钢

主要内容

介绍碳钢的分类方法、成份和主要应用。

2．基本概念和知识点

常用金属材料的牌号：

普通碳素结构钢（Q215、Q235等）、优质碳素结构钢（20、45、60等）、碳素工具钢（T8、T10、T12等）

3．问题与应用（能力要求）

掌握碳钢的分类方法、不同牌号的钢材其应用领域不同。

第二节合金钢

主要内容

介绍各类合金钢的钢号、成份特点、热处理工艺、组织、性能和应用。

2．基本概念和知识点

合金钢的牌号、低合金结构钢（16Mn、15MnVN40Cr）、调质钢（40Cr、40CrB、40CrNiMo、38CrSi）、渗碳钢（20Cr、20MnVB、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA）、弹簧钢（65Mn、50CrV、60Si2Mn）、轴承钢、低合金刃具钢、高速钢、不锈钢、冷模具钢、热模具钢

3．问题与应用（能力要求）

掌握合金钢的分类方法、不同合金钢的应用领域

第三节铸钢、铸铁

1．主要内容

介绍铸钢、铸铁的类型，石墨形态、基体组织对铸钢、铸铁的性能的影响。

2．基本概念和知识点

铸钢主要用于制造形状复杂、需要一定强度、塑性和韧性的零件件；铸铁：

灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁

3．问题与应用（能力要求）

了解铸铁中石墨形态、基体组织对铸铁的性能的影响

第四节有色金属

1．主要内容

有色金属的牌号、成份、热处理工艺、组织、性能及其应用

2．基本概念和知识点

铝合金、铜合金的特殊的机械性能和理化性能，常用铝合金（LF5、LY11、LC4、ZL102等）、常用铜合金（H80、H62、QSn6.5-0.1、QAl9-4、QBe2等）、锡基轴承合金（ZChSnSb11-6）

3．问题与应用（能力要求）

了解常用铝合金、铜合金的牌号及应用

（三）实践环节与课后练习

实验1个（常用机械工程材料的显微组织观察与分析（3h））、课后练习4题

（四）教学方法与手段

采用多媒体教学手段，利用制作的电子教案授课，浏览相关网站，收集材料生产和加工新技术有关资料，拓宽知识面。

学习合金钢内容时可安排一次讨论

第五章高分子材料

（一）目的与要求

1．熟悉常用高分子材料的特性、应用及制品

2．了解合成纤维、橡胶和胶粘剂的性能特点和用途

（二）教学内容

第一节工程塑料

1．主要