工程材料及成形工艺基础 教学大纲.docx
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工程材料及成形工艺基础教学大纲
《工程材料及热成形工艺基础》教学大纲
一、课程性质和任务
1．课程性质
“工程材料及成形工艺基础”课程是一门制造类专业群的平台课程。
是在明确学院办学定位，分析专业群发展方向的前提下，通过对我院机械制造类重点专业职业岗位进行整体调研与分析的基础上，采用模块课程开发的方式形成的、适用于机械制造类专业群开设的综合性课程。
2．课程任务
通过本课程的学习使学生获得常用工程材料及成形工艺方法的基础知识，培养学生综合运用材料及成形工艺知识进行选择材料与改性方法、选择毛坯生产方法以及工艺路线分析的初步能力，并为学习其他有关课程和从事工业工程生产第一线技术工作奠定必要的基础。
本课程注重培养学生解决生产具体工艺问题的能力；着重培养学生在机械制造领域内进行选择和判断能力；并培养高职应用性人才的技术文化修养。
二、先修课模块
制图、工程力学
三、教学目标
1．知识目标
1）熟悉工程材料与材料成形工艺技术在机械制造过程中的地位和作用，具有现代机械制造过程的完整概念。
2）熟悉工程材料的种类、牌号、成分、性能、改性方法和用途。
3）了解常用材料成形工艺方法的基本知识。
4）了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。
5）建立质量与经济观念，培养理论联系实际的科学作风。
2．能力目标
1）运用工程材料及改性知识正确选用材料和改性方法的能力。
2）综合运用工艺知识正确选用毛坯，分析工艺路线的能力。
3）利用相关设备检测金属材料的力学性能和金相组织。
4）具有运用工程材料与成形工艺新技术、新工艺解决实际问题的初步能力。
四、教学内容及要求
单元一绪论
1．课程教学的基本要求
1）了解本课程的性质、任务、教学内容及教学目标。
2）了解材料及成形工艺在工程技术中的应用。
3）了解材料及成形工艺的历史和发展趋势。
4）理解本课程的特点、学习方法和要求。
2．重点、难点
[重点]：
本课程的主要内容；本课程在机械制造中的地位和作用。
[难点]：
激发学生学习本课程的兴趣。
单元二工程材料的基础知识
1．课程教学的基本要求
1）了解工程材料的品种与分类方法。
2）了解钢铁的生产方法和钢材的种类。
3）理解金属材料的使用性能和工艺性能的概念。
4）熟悉力学性能常用判据（强度、塑性、硬度、韧性等）认识材料的适用场合。
5）了解金属材料的晶体结构、结晶规律。
6）理解材料的成分、组织与性能间的关系及变化规律。
2．重点、难点
[重点]：
金属材料常用力学性能；材料的组织结构与性能间的关系。
[难点]：
力学性能判据的意义及应用；强化材料（细晶强化、固溶强化、第二相强化等）的原理及措施。
单元三铁碳合金
1．课程教学基本要求
1）了解铁碳合金基本组织，利用Fe-Fe3C相图分析钢的结晶过程。
2）熟悉铁碳合金成分、组织、性能、用途之间的关系及变化规律，为正确选择钢材提供必要的理论依据。
3）应用金相显微镜观察铁碳合金的平衡组织，并通过平衡组织观察识别（估测）非合金钢和牌号，加深对铁碳合金成分、组织、性能之间关系的理解。
4）熟悉常用非合金钢（碳钢）种类、牌号、性能、用途。
2．重点、难点
[重点]：
铁铁合金的种类，常用非合金钢（碳钢）的种类、牌号、性能及应用；含碳量对钢性能的影响。
[难点]：
铁碳合金的成分、组织、性能之的关系，钢中的C、Si、Mn、P、S对钢的性能的影响。
单元四钢的热处理及材料的表面处理技术（材料的改性）
1．课程教学基本要求
1）了解钢的热处理原理（钢在热处理过程中组织转变及转变产物的形态和性能）。
2）熟悉钢的整体热处理（退火、正火、淬火、回火）的工艺特点、应用与技术要求的标注。
3）应用箱式电阻炉对碳钢进行整体热处理（退火、正火、淬火、回火）。
熟悉热处理工艺参数加热温度、保温时间、冷却速度等。
4）了解钢的表面淬火化学热处理工艺的特点及应用。
5）应用热处理工艺改善钢的工艺性能与使用性能，并分析热处理工艺在零件加工工艺中的作用、正确安排热处理的工序位置。
6）了解材料的表面强化、表面防腐、表面装饰技术及应用。
7）了解钢的热处理及表面处理新技术与发展趋势。
2．重点、难点
[重点]：
常用热处理方法（退火、正火、淬火、回火、表面淬火、渗碳等）的工艺特点、应用及在工艺中所处的位置。
[难点]：
钢的热处理原理（钢在热处理加热、冷却时的组织转变及转变产物的特征和性能）。
单元五、低合金钢与合金钢
1．课程教学基本要求
1）了解合金钢的分类方法及牌号表示方法。
2）了解合金元素在钢中的作用，具体表现为对钢组织、性能、加工工艺的影响。
3）熟悉常用低合金钢、合金钢的牌号、热处理、性能特点及其应用（包括低合金高强度结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、轴承钢、耐磨钢、合金工具钢、高速钢、不锈钢、耐热钢等）。
2．重点、难点
[重点]：
合金钢的种类、牌号，不同钢种的性能特点及适用场合。
[难点]：
各类合金钢的牌号、热处理（改性）、性能及应用。
单元六铸铁
1．课程教学基本要求。
1）了解铸铁的石墨化，铸铁中石墨对性能的影响
2）了解铸铁的分类。
灰口铸铁的种类、性能特点。
3）熟悉常用铸铁（灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁）的组织、性能、牌号表示、适用场合。
2．重点、难点
[重点]：
灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁的、性能、应用
[难点]：
铸铁的石墨化及影响因素。
单元七非铁金属
1．课程教学基本要求
1）了解铝及铝合金的种类、牌号（或代号）、性能、应用。
2）了解铜及铜合金的种类、牌号（或代号）、性能、应用。
3）了解滑动轴承合金的种类、牌号、性能。
4）了解常用粉末冶金材料（硬质合金、含油轴承等）的应用。
2．重点、难点
[重点]：
铝及铝合金、铜及铜合金、锡基和铅基轴承合金、硬质合金的种类、牌号、性能及应用。
[难点]：
各类非铁金属牌号（代号）表示方法。
单元八非金属材料
1．课程教学基本要求
1）了解常用非金属材料（塑料、橡胶、陶瓷）的性能特点及应用。
2）了解常用复合材料的种类、性能特点及应用场合。
2．重点、难点
[重点]：
塑料、橡胶、陶瓷的特点及在工业中的应用。
[难点]：
常用非金属的牌号识别与正确选用。
单元九铸造成形
1．课程教学基本要求
1）了解各类铸造方法的特点、应用。
2）了解常用铸造合金的铸造性能。
3）熟悉砂型铸造工艺特点及应用，会识读简单铸件的铸造工艺图。
4）了解特种铸造方法的特点及应用，了解铸造技术发展趋势。
5）应用所学知识合理选择典型铸件的铸造方法、分析其结构工艺性，分析铸件质量与成本。
2．重点、难点
[重点]：
铸件的特点及应用，砂型铸造工艺过程及工艺要点。
[难点]：
铸造工艺简图的绘制。
单元十锻压成形
1．课程教学教学基本要求
1）了解锻压件的特点及应用，锻压的的分类。
2）了解塑性变形对金属组织和性能的影响，常用金属的锻压性能。
3．了解常用的锻造方法的主要工序及工艺要点（识读锻件图、坯料的质量和尺寸、锻造工序、加热和冷却规范、锻造设备等），会画简单锻件图。
4）了解冲压及其他锻压方法的特点及应用、锻压技术发展趋势。
5）应用所学知识合理选择典型零件的锻压方法、分析锻件结构工艺性，分析锻件质量与成本。
2．重点、难点
[重点]：
塑性变形对金属组织和性能的影响，锻压件的特点及应用。
[难点]：
锻件图的绘制。
单元十一焊接成形
1．课程教学基本要求
1）了解焊接的分类、特点、应用，常用金属的焊接性能。
2）熟悉焊条电弧焊的工艺过程和工艺要点（焊接电弧、焊条、焊接工艺参数、焊接接头与坡口、预防焊接变形的措施等）。
3）了解其他焊接方法的特点及应用、焊接技术发展趋势。
4）应用所学知识选用焊接材料、焊接方法，分析焊件质量与成本。
2．重点、难点
[重点]：
焊接的特点及应用，焊条电弧焊及其他各种焊接方法的特点及应用。
[难点]：
焊接接头的组织和性能，焊接件结构图的识读。
单元十二零件材料与成形工艺选择
1．课程教学基本要求
1）了解材料与毛坯选择的原则。
2）了解材料与毛坯选择的方法与步骤。
3）应用所学知识分析典型零件的选材、选毛坯、选改性方法及进行工艺路线（即“三选，一线”）。
2．重点、难点
[重点]：
选材的原则，典型零件的选材与选毛坯（如轴类、盘类、箱体类零件）。
[难点]：
工艺路线分析。
五、教学时数
本课程总教学时数为48学时（含讲授、实验、录像、参观、阶段测验），各教学单元学时分配如表1所示。
表1《机械加工基础I》学时分配表
序号
课程内容
课时分配
讲授
实验
合计
1
单元一
绪论
课程的性质、任务、内容、学习方法
材料及成形在工程技术中的应用。
材料及成形工艺的历史和发展趋势。
1
1
2
单元二
工程材料基础知识
工程材料的品种与分类方法。
钢铁生产简介（炼钢、炼铁、钢材生产）
5
2
实验一
7
金属力学性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧度、疲劳等）
纯金属的晶体结构、结晶规律。
合金的结构与组织
3
单元三
铁碳合金
铁碳合金的基本组织、Fe-Fe3C状态图
4
2
实验二
6
非合金钢（碳钢）
4
单元四
钢的热处理及表面处理技术
钢的热处理原理
6
2
实验三
8
钢的退火与正火
钢的淬火与回火
钢的化学热处理
钢的表面热处理及热处理新技术
5
单元五
低合金钢与合金钢
钢材的分类及应用
6
6
常用结构钢（低合金高强度结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢）
常用工具钢（合金工具钢、高速工具钢）
不锈钢与耐热钢
6
单元六
铸铁
铸铁的分类及石墨在铸铁中的作用
2
2
灰铸铁
球墨铸铁
可锻铸铁
蠕墨铸铁
7
单元七
非铁合金与
铝及其合金
4
4
铜及其合金
硬质合金
8
单元八
非金属材料
非金属材料
2
2
9
单元九
铸造
铸造生产概述
2
2
10
单元十
锻压
锻压生产概述
2
2
11
单元十一
焊接
焊接生产概述
2
2
12
单元十二
材料与成形工艺选择
2
2
13
机动
2
2
14
测试
2
2
合计
6
六、课程实践教学内容
本课程具有较强的实践性，为提高教学效果，促进学生知识和能力的并行发展，应对实践教学环节引起足够的重视，课程内安排的实践内容如表2所示；同时应加强本课程与其他实践教学环节（钳工、热加工、机加工实习等）的联系，共同承担起对学生能力培养的任务，以实现教学目标。
表2课程实践项目及时间分配表
序号
实验项目
课时数
1
实验一：
硬度试验，冲击试验演示
2
2
实验二：
铁碳合金平衡组织观察
2
3
实验三：
钢的热处理
2
4
铸造、锻压、焊接生产（车间）
2
七、学习评价
1．评价形式
本课程的评价按“教务处统一安排测试课程的评分结构”的要求为依据，对学生的学习采用多元评价体系。
学生成绩由单元成绩、阶段测试成绩、出勤情况成绩构成见表3。
单元成绩作业、实验报告、项目报告等，阶段测验每学期安排2~3次，评价细则见表；安排在期末的测试由教务处统一安排时间（形式可采用闭卷或开卷），其余测试由任课教师安排，评价应根据教学目标、教学要求，对学生的知识和能力进行综合评价。
2．测试的评分等级
测试的评分等级采用百分制。
3．评分结构（见表3）
表3教务处统一安排测试课程评分结构
成绩总分
（百分制）
成绩比例（%）
单元成绩（单元作业、实验报告、项目报告等）
测试成绩
（中间阶段测试、期末测试）
出勤
100
49%
45%
6%
4．评分细则（见表4）
表4平时成绩和测试评分细则
《工程材料及成形工艺基础》/48学时
序号
单元名称/学时
单元成绩
（%）
测试成绩
（%）
总计
单元成绩+测试成绩
1
绪论/1
1
15（闭卷）
100
2
工程材料基础知识/8
9
3
铁碳合金/6
8
4
钢的热处理及表面处理技术/8
10
5
低合金钢与合金钢/6
6
20（闭卷）
6
铸铁/2
2
7
非铁合金/6
3
8
非金属材料/2
1
9
铸造/2
2
10（开卷）
10
锻压/2
2
11
焊接/2
2
12
材料与成形工艺选择/2
2
合计
出勤考核6
45
100
八、建议使用教材或讲义及教学参考资料
主教材：
姜敏凤《工程材料与热成形工艺》高等教育出版社2006年5月第二版
辅助教材：
肖智清《机械制造基础》机械工业版社2012年5月第二版
九、本课程所需仪器、设备清单和消耗所需费用及承担者
表5《工程材料及成形工艺基础A》课程仪器、设备清单
序号
名称
规格/型号
数量
承担者
1
布氏硬度机
HD8-187.5
3
机械工程中心实验室
（二）
金相实验室
热处理实验室
力学性能实验室
2
洛氏硬度机
HR-150A
5
3
读数显微镜
5
4
金相显微镜
4X、4XA等
20
5
金相抛光机
P—2
4
6
冲击试验机
1
7
箱式电阻炉
4
十、教学法建议
本课程为一门是一门制造类专业群的平台课程，教学应体现“宽、浅、用、新”的原则，注重学生工程素质的培养，重在使学生对机器生产全过程有一个较清楚的了解，拓宽解决实际工程问题的思路，建立全局观念。
故教学中应注意以下几点：
1．课程以机器制造过程为主线。
务必使学生了解本课程在机器生产过程中的作用（如下图），理解学习目的性。
图1机器生产过程
2．理论教学以够用为准则。
切忌过深、过难、过偏，特别对基础部分切忌重蹈学科化的教学的老路。
应注重理论与实践的结合，大胆舍弃与实际应用偏离过远的内容（如二元合金相图等）；淡化材料的组织，而应注重性能及工艺方法的应用（如热处理单元淡化热处理后材料的组织，而应注重各种工艺方法的适用场合以及热处理后能达到的性能等）。
3．应尽量采用录像、多媒体教学，参观等。
多种教学手段和教学形式，增强学生对本课程学习的兴趣，提高教学效率。
4．毛坯成形部分最好采用理实一体化专用周教学。
鉴于部分教学内容实践性强的特点，毛坯成形（铸造、锻压、焊接等）教学目标的实现应与“热加工实习”通盘考虑，以便实现理论教学与实践教学的有机结合，
《工程材料及成形工艺基础》课程群
模块二教学大纲（专用周）
教育层次：
专科层次、学制三年
课程模块号：
D6Z120A
课程模块教学时数：
1周
学分数：
1
制订或修订执笔人：
姜敏凤完成日期：
2010.07
审核小组：
院教学工作委员会审核日期：
2010.10
课程模块审批通过文件号：
锡职院教字〔2010〕3号
第3次修订：
签发人：
曹建林签发日期：
2010年10月
有效期至2013年7月
一、热加工专用周教学性质和任务
1.课程性质
本课程是一门综合性的实践课程。
学生在热加工专用周中通过铸造、锻造、冲压、焊接、热处理等工种的操作训练，了解机械制造过程中毛坯制造的方法，熟悉各工种的工艺过程，掌握一定的工种操作技能。
2.课程任务
1）通过铸造中的造型、合型、熔炼、浇注等工种的操作训练，掌握一定的造型操作技能，了解铸造生产的工艺特点和应用。
2）在锻造操作过程中，了解金属材料的锻造性能，锻造工艺流程，自由锻、模锻等工艺方法。
3）对焊接操作中焊接电源、焊条、焊接工艺参数、焊接变形等的了解。
4）在热处理实习中，了解热处理设备，学会退火、正火、淬火和回火的操作。
5）在冲压操作后，了解冲压设备、模具、冲压工艺的基本知识。
6）培养团结协作，吃苦耐劳敬业等素质。
二、教学目标
1．知识目标
1）了解铸、锻、焊、热成形所用设备的种类。
2）初步掌握铸、锻、焊、热处理工艺过程。
3）了解铸、锻、焊、热处理生产车间的生产管理。
4）了解铸、锻、焊、热生产车间的环境保护。
2．能力目标
1）初步学会铸造中的整模造型操作技能。
2）具有识别各工种使用的各种设备的能力。
3）具有对简单工件进行锻、焊、热处理加工成形的操作技能。
4）具有文明生产及安全操作的初步能力。
三、教学内容及要求
1．课程基本内容
1）安全文明生产基本知识。
2）铸造工艺范围及应用，造型操作规范，造型工具使用，熔炼、浇注等示范操作。
车间设备了解。
3）锻造工艺范围及应用，自由锻操作规范，自由锻工具使用，工件加热。
锻造设备了解。
4）焊接工艺范围及应用,焊条电弧焊操作规范。
了解焊接设备。
5）热处理工艺范围及应用，退火、正火、淬火、回火操作规范。
了解热处理设备。
6）冲压工艺范围及应用，落料、冲孔操作规范。
了解冲压设备。
2．课程教学要求
学生通过本次实训后，应达到如下：
1）了解铸造生产工艺过程，熟悉铸造车间生产环境，能够进行简单零件整模造型的操作。
2）了解锻造生产工艺过程，熟悉锻造生产设备，能够进行简单工件自由锻的操作。
3）了解焊接生产工艺过程，能够进行焊条电弧焊的操作。
4）了解热处理生产工艺过程，能够进行退火、正火、淬火、回火操作，熟悉热处理设备。
5）了解冲压生产工艺过程，能够进行落料、冲孔的操作。
四、热加工专用周时间分配表
表1学时分配表
序号
内容
时间
（学时）
备注
1
安全教育及实训注意事项
2
每
天
6
学
时
2
铸造实训操作（含讲解、示范）
8
3
锻造实训操作（含讲解、示范）
4
4
焊接实训操作（含讲解、示范）
6
5
热处理实训操作（含讲解、示范）
2
6
冲压实训操作（含讲解、示范）
6
7
考核小结
2
合计
五、课程评价
1．热加工专用周的学习效果评价主要从安全、文明生产、劳动态度纪律、操作考试和实习小结等组成。
2．热加工专用周学习效果评价表
表2学习效果评价表
序号
项目
成绩比例（%）
总成绩（%）
1
铸造造型操作
35
100
2
锻造操作
15
3
焊接操作
15
4
热处理操作
15
5
冲压操作
50
6
安全文明生产
5
7
劳动纪律、态度
5
8
实习小结
5
注：
也可按优、良、中、及格、不及格评定。
六、建议选用教学指导书、讲义及参考资料
1．沈剑标主编：
《金工实习》机械工业出版社
2．范祖贤、马海波主编：
《金工练习册》机械工业出版社
七、本课程所需仪器、设备清单和消耗所需费用及承担者
表3热加工专用周车间设备、工具清单
序号
设备名称
数量
价格
（元）
承担者
备注
1
砂箱400X350X150
40
40*300
工业中心（下同）
价格为估计价（上、下箱）
2
整模造型模型
20
20*50
3
分模造型模型
5
5*60
4
三箱造型模型
2
2*60
5
挖砂造型模型
2
2*80
6
刮板造型模型
2
2*50
7
造型工具
20
20*100
8
熔炼电炉
1
70000
9
熔炼浇注工具
1（套）
500
10
筛砂铁筛
3
900
11
翻砂用砂
3（吨）
300
12
小型空气压缩机
1（台）
3000
13
普通交流焊机
5（台）
5*3500
14
直流弧焊机
1（台）
1*5000
15
氩弧焊机
1（台）
20000
16
气焊
5
5*300
17
气割
5
5*300
18
焊接用工具
10（套）
10*300
19
焊接用平板
800X600X20
5
5*1000
20
锻造用砧座
5
5*1000
21
空气锤（小）
1
40000
22
电加热炉
1
50000
23
锻造用工具
1
2*500
24
车间布置
2
10000
八、教学法建议
1．本课程是实践性较强的一门课程，在本课程理论教学前、教学中，可以安排机械加工实习或参观机械加工车间，了解刀具、量具各种机械加工用机床。
2．本课程理论教学中的单元三，切削成形方法可根据实际情况，进行现场教学或安排录像、多媒体教学等。
3．本课程的实验课需要让每个学生都能动手，增强学生的动手能力。
《热加工专用周专用周》课程考核表
系（部）_______班级________姓名________学号________
总评成绩_____________课程承担部门（单位）_____________
指导老师评分与评语
项目
优（90~100分）
良（80~89分）
中（70~79分）
及格（60~69分
不及格（60分以下）
单项练习与平时成绩
安全、文明、消耗
实训态度
阶段测试
实训小结
专题报告
综合报告
总评
评语：
指导教师签名：
__________
二、承担部门意见：
签名：
__________公章：
___________
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