工程材料及成形技术基础教案.docx

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工程材料及成形技术基础教案

教案

学院机电工程学院

课程名称工程材料及成形技术基础

适用专业机械类

课程类型专业基础课

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第一次

授课方式

（请打√）

理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第一篇绪论、第一章金属的机械性能

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生掌握材料在力学方面的性能和特征，机械设计时各力学性能指标，为以后各章中研究结构与性能关系打下良好的基础。

1、1、了解工程材料的发展现状；

2、2、掌握材料的性能指标及应用；

3、熟悉机械制造与材料的关系。

教学重点及难点：

1．材料的性能；

2．各性能指标的应用

教学基本内容

方法及手段

1、拉伸曲线的建立

比例极限（σp）、弹性极限（σe）、屈服极限（σs）、强度极限（σb）

2、静载荷条件下材料的力学性能

强度指标：

σs、σb

塑性指标：

、

硬度指标：

HB、HRC

3、动载荷条件下材料的力学性能

冲击韧性ak疲劳强度σ-1

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．零件设计时，选取σ0.2（σS）还是选取σb，应以什么情况为依据？

2．常用的测量硬度的方法有几种？

其应用范围如何？

3．δ与ψ这两个指标，哪个能更准确地表达材料的塑性？

4．材料的ak与σ-1的含义及应用。

5．一铜棒的最大拉应力为70MPa，若要承受2000kg的载荷，它的直径是多少？

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第二次

授课方式

（请打√）

理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第二章晶体的结构与结晶

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章的学习，使学生掌握金属材料的结构特点、性能特点，建立材料结构与性能之间的关系。

掌握金属结晶的基本规律。

1．熟悉金属材料的结构；

2．了解材料的结晶过程。

教学重点及难点：

1．金属材料的晶体结构；

2．晶体缺陷及其对性能的影响；

3．结晶的规律

4．过冷度的概念

教学基本内容

方法及手段

1．晶体与非晶体的区别

2．常见的三种晶格

3．晶面指数与晶向指数的概念

4．金属的晶格缺陷

5．结晶过程

6．晶粒的控制

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．纯金属的晶体结构有几种类型？

2．简述晶体缺陷及其对性能的影响；

3．液态金属结构与固态金属结构有何区别，试述液态纯金属结晶过程。

4．为什么金属结晶一定要有过冷度？

它对晶粒大小有何影响？

5．细化铸件晶粒的途径有那些？

为什么？

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第三次

授课方式

（请打√）

理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第三章二元合金相图

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生们掌握二元相图的基本类型、分析和使用。

1．了解二元相图的建立；

2．熟悉二元相图的基本类型及应用；

3．掌握相图与合金性能之间的关系；

教学重点及难点：

1．固溶体的相结构

2．二元相图的基本类型及应用

3．杠杆定律

教学基本内容

方法及手段

1、固溶体的概念及性能；

2、化合物的概念及性能；

3、二元合金相图的建立

4、匀晶相图、共晶相图、共析相图、包晶相图、形成稳定化合物的相图；

5、杠杆定律

6、相图分析

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．固溶体包括那几种？

化合物那几种？

固溶体与化合物的性能特点。

2．二元相图有那些最基本的类型？

何为匀晶转变、共晶转变、包晶转变、共析转变。

3．何为“杠杆定律”？

“杠杆定律”的应用范围及用途。

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第四次

授课方式

（请打√）

理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第四章铁碳合金相图

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生们掌握铁碳合金的基本知识及铁碳相图的应用。

1、纯铁的三个同素异构转变；

2、铁碳合金相图分析和应用；

3、工业纯铁、钢、白口铸铁的结晶过程。

教学重点及难点：

1、铁碳合金相图的分析和应用

2、组织组成物和相组成物的概念

教学基本内容

方法及手段

1、纯铁的三个同素异构转变；

2、铁碳合金相图分析

3、相图与合金性能之间的关系

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．铁碳合金有那些基本相？

从组织反应的角度看，纯铁、钢、铸铁有何区别？

2．纯铁的三个同素异构体是什么？

晶体结构如何？

3．α－Fe和铁素体有何区别？

γ－Fe和奥氏体有何区别？

4．从组织的角度看，渗碳体有哪几种基本的形态？

5．按含碳量可将铁碳合金分为那几类？

它们的力学性能随含碳量的增加有何变化规律？

6．分析0.45%C，1.2%C和2.3%C的铁碳合金的平衡结晶过程，计算室温下组织组成物的相对量及两相相对量。

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

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课次

第五次

授课方式

（请打√）

理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

碳钢、第五章金属的塑性变形与再结晶

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生们掌握铁碳钢的牌号及应用；

1、了解钢中的杂质元素对性能的影响；

2、掌握碳钢的分类牌号和应用；

3、了解材料变形的基本方式、塑性变形对组织与性能的影响、金属的加热转变、回复与再结晶。

教学重点及难点：

1、碳钢的分类牌号和应用

2、塑性变形的实质

教学基本内容

方法及手段

1、钢中杂质元素对性能的影响；

2、碳钢的分类、牌号、用途；

3、金属的塑性变形与再结晶

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．分析C、Si、Mn、S、P对碳钢性能的影响

2．钢的分类方式有哪几种？

3．变通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢的牌号及意义。

4．弹性变形和塑性变形的实质是什么？

5．多晶体的塑性变形与单晶体的塑性变形有何不同？

6．滑移系的概念。

7．回复与再结晶的概念。

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

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课次

第六次

授课方式

（请打√）

理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第六章钢的热处理钢在加热冷却时的转变钢的退火、正火

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生们掌握热处理的基本概念，掌握钢的加热转变的过程和冷却转变的基本类型及其特点。

1、了解钢在加热时的转变过程；

2、了解钢在冷却时的转变及C曲线的意义；

3、了解碳钢的退火、正火、淬火的组织形成；

4、掌握碳钢的退火、正火、淬火的工艺。

教学重点及难点：

1、钢在加热、冷却时的转变——原子的扩散

2、C曲线——组织结构与转变时间

3、钢在退火、正火、淬火、回火时组织的转变

4、钢的退火、正火、淬火、回火工艺要求。

教学基本内容

方法及手段

1．热处理基本概念；

2．钢的加热与冷却转变；

3．钢的退火工艺；

4．钢的正火工艺；

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．加热时奥氏体的形成过程要经过哪几个阶段？

2．珠光体类型组织有哪几种？

它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同？

3．什么是钢的退火，其目的是什么？

4．正火与退火有什么不同？

5．亚析钢与过共析钢在淬火加热温度的选择上有何不同？

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第七次

授课方式

（请打√）

理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第六章钢的热处理钢的淬火、回火

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生掌握常用热处理工艺，并能够应用过冷奥氏体转变曲线进行热处理工艺分析。

1、了解碳钢的淬火、回火组织形成；

2、掌握碳钢的淬火、回火工艺。

教学重点及难点：

1、钢在淬火、回火时组织的转变

2、钢的淬火、回火工艺要求。

教学基本内容

方法及手段

1．钢的淬火工艺；

2．钢的回火工艺；

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．亚析钢与过共析钢在淬火加热温度的选择上有何不同？

2．什么是淬透性？

淬透性对钢的热处理工艺有何影响？

3．淬透性与淬硬性有何区别？

4．试比较索氏体、屈氏体、马氏体与回火屈氏体、回火索氏体、回火马氏体之间在形成条件、组织形态与性能上的差别。

5．什么叫回火脆性？

第一类回火脆性产生的原因是什么？

如何防止？

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第八次

授课方式

（请打√）

理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第六章钢的热处理钢的表面淬火、钢的化学热处理

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生掌握钢的表面淬火基本概念，掌握钢的其它热处理的基本类型及其特点，掌握并了解钢的常用表面热处理及化学热处理工艺及应用。

1、掌握碳钢的表面淬火工艺及应用；

2、掌握碳钢的化学热处理工艺及应用。

教学重点及难点：

1、钢的表面热处理的原理；

2、钢的化学热处理的原理。

教学基本内容

方法及手段

1．钢的表面热处理基本概念及应用；

2．钢的化学热处理基本概念及应用。

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．钢的表面淬火的作用是什么？

2．什么是钢的渗碳？

什么是钢的渗氮？

3．某汽车齿轮选用20CrMnTi制造，其工艺路线为：

下料→锻造→正火①→切削加工→渗碳②→淬火③→低温回火④→喷丸→磨削。

请说明①、②、③、④四项热处理工艺的目的及大致工艺参数。

什么叫回火脆性？

第一类回火脆性产生的原因是什么？

如何防止？

4．试比较表面淬火和化学热处理之间的异同。

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

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课次

第九次

授课方式

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理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

一、授课题目（教学章、节或主题）：

第七章合金钢合金结构钢

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生了解合金元素在钢中的作用，了解常用合金钢的分类及编号。

1、了解合金元素在钢中的作用；

2、了解常用合金结构钢的牌号、性能及用途。

3、常用合金钢的编号。

教学重点及难点：

1、合金元素在钢中的作用；

2、合金元素对钢中基本相、相图、热处理过程的影响。

3、普通低合金钢、渗碳钢、调质钢等的特点及用途；

4、合金元素对合金钢、渗碳钢、调质钢性能的影响

教学基本内容

方法及手段

1．合金元素对钢中基本相的影响；

2．合金元素对铁碳相图的影响；

3．合金元素对热处理相变过程的影响。

4．普通低合金钢的成份、性能及热处理特点；

5．渗碳钢的成份、性能及热处理特点；

6．调质钢的成份、性能及热处理特点；

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．合金元素在钢中主要有那些作用？

结合具体钢种举例说明。

2．合金钢按用途分为几类？

其编号与碳钢有何不同？

3．何为钢的回火稳定性、热硬性、二次硬化？

4．合金结构钢按用途分为几类？

在使用性能上有何特点？

5．合金结构钢、合金工具钢的成份特点是什么？

其热处理工艺有何要求？

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第十次

授课方式

（请打√）

理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第七章合金钢合金工具钢特殊性能钢

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生了解常用合金工具钢、特殊性能钢的牌号、性能及用途。

1、了解常用合金工具钢的牌号、性能及用途。

2、了解常用特殊性能钢的牌号、性能及用途。

教学重点及难点：

1、合金工具钢特殊性能钢的特点及用途；

2、合金元素对合金工具钢特殊性能钢的影响。

教学基本内容

方法及手段

1．弹簧钢、轴承钢的成份、性能及热处理特点；

2．合金工具钢的成份、性能及热处理特点。

3．特殊性能钢的成份、性能及特点。

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

3．根据W18Cr4V制作刀具的工艺路线指出：

1）合金元素W、Cr]、V在钢中的作用；

2）为什么下料后必须锻造？

3）锻造后为什么要退火？

4）最终热处理（淬火+回火）工艺有何特点？

为什么？

5）其最终组织是什么？

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第十一次

授课方式

（请打√）

理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第八章铸铁

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，了解铸铁的石墨化过程及分类。

1、了解铸铁的石墨化过程。

2、了解铸铁的分类

教学重点及难点：

1、铸铁石墨化过程。

2、铸铁的分类

教学基本内容

方法及手段

1．铸铁的石墨化过程；

2．铸铁的分类。

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．简述铁碳双重相图的不同点。

2．铸铁石墨化过程的三个阶段是什么？

对铸铁最终组织有何影响？

3．影响铸铁石墨化的因素是什么？

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第十二次

授课方式

（请打√）

理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第八章铸铁灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生了解常用铸铁的生产过程牌号、性能及用途。

1、了解灰铸铁的生产过程、牌号、性能及用途；

2、了解可锻铸铁的生产过程、牌号、性能及用途；

3、了解球墨铸铁的生产过程、牌号、性能及用途。

教学重点及难点：

1、铸铁中石墨的作用；

2、提高铸铁性能的途径。

教学基本内容

方法及手段

1．灰铸铁的组织及性能特点，灰铸铁的变质处理；

2．可锻铸铁的组织及性能特点，可锻铸铁的生产工艺过程；

3．球墨铸铁的组织及性能特点，球墨铸铁的生产工艺过程；

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．简述铸铁石墨化的条件和过程。

2．试述各类铸铁的性能及用途，与钢比较其伏缺点是什么？

3．铸铁的力学性能主要受什么影响？

4．灰铸铁为什么不进行整体淬火处理？

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第十三次

授课方式

（请打√）

理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第九章有色金属及其合金

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生了解常用有色金属及其合金的牌号、性能及用途。

1、熟悉铝合金的牌号、性能及用途；

2、熟悉铜合金的牌号、性能及用途；

3、了解轴承合金。

教学重点及难点：

1、铝合金的分类及强化方式；

2、铜合金的分类及性能。

教学基本内容

方法及手段

1．铝合金的分类、牌号及热处理工艺；

2．铜合金的分类、牌号及性能特点；

3．常用轴承合金；

4．钛合金、镁合金简介。

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．铝合金是如何分类的？

2．试从机理、组织与性能变化上对铝合金的淬火与时效处理进行分析。

3．黄铜、青铜各属于什么合金？

4．压力加工黄铜与压力加工青铜的牌号表示有何区别？

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第十四次

授课方式

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理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第十章高分子材料

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生了解常用塑料的组成、性能及特点等基础知识。

1、了解工程塑料的组成；

2、常用塑料的性能及应用。

教学重点及难点：

1、合成树脂的性能及作用；

2、塑料中添料的作用；

3、常用塑料的特点。

教学基本内容

方法及手段

1．塑料的组成；

2．热塑性塑料的特点及应用；

3．热固性塑料的特点及应用。

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．塑料是由那些成份构成的，各组成物的作用是什么？

2．说明各种工程塑料的性能及应用范围。

基本教材和主要参考资料：

1、《工程材料》，孙维连，魏凤兰主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第十五次

授课方式

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课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

第二篇第一章金属的液态成形液态成形理论基础

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生了解金属液态成形的过程及对铸件质量的影响。

1、了解金属液态成形的过程；

2、了解金属的流动性的概念；

3、了解金属的收缩的概念。

教学重点及难点：

1、金属液态成形过程中金属的流动性和收缩直接影响铸件质量。

2、流动性与合金的特性有关，同时又受铸型条件、浇注工艺和铸件结构等因素的影响；

3、常见的铸造缺陷与合金的收缩密的关系。

教学基本内容

方法及手段

1．金属的流动性的概念；

2．影响流动性的因素；

3．金属的收缩过程；

4．缩孔、缩松的形成与防止；

5．铸造应力、变形和裂纹。

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．金属的流动性与充型能力有何关系？

提高液态金属充型能力的方法有哪些？

2．什么是合金的收缩？

其影响因素有哪些？

收缩率大的铸件易产生什么缺陷？

3．铸造应力、变形和裂纹是如何产生的？

如何防止？

4．缩孔和缩松是如何产生的？

对铸件质量有何影响？

如何防止缩孔和缩松？

5．什么是顺序凝固原则？

什么是同时凝固原则？

各采用什么措施来实现？

各应用于什么场合？

基本教材和主要参考资料：

1、《材料成形工艺基础》，申庆泰，聂信天主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第十六次

授课方式

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理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□

课时

安排

2学时

授课题目（教学章、节或主题）：

砂型铸造工艺常用合金铸件的生产特点

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

通过本章学习，使学生了解砂型铸造工艺和常用合金铸件的生产特点

1．常用手工造型方法的特点和应用范围；

2．常用机器造型方法的特点和应用范围；

3．常用合金铸件的生产特点。

教学重点及难点：

1．常用造型方法的特点及应用范围；

2．常用合金铸件的生产特点。

教学基本内容

方法及手段

1．型砂性能对铸件质量的影响；

2．手工造型方法；

3．机器造型方法；

4．灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、铸钢、有色金属的铸造工艺特点。

课堂讲授

作业、讨论题、思考题：

1．型砂应具备什么基本性能？

它们与铸件质量有何关系？

2．常用的手工造型方法有哪些？

各适用于哪些场合？

3．常见的机器造型方法有那些？

各自有何特点？

4．孕育铸铁是如何生产的？

其组织和性能与普通灰口铸铁有何区别？

5．简述可锻铸铁的生产过程、铸造工艺特点及应用范围。

6．铸钢的铸造性能怎样?

铸造工艺上的主要特点是什么?

钢件铸造后需进行何种热处理，

基本教材和主要参考资料：

1、《材料成形工艺基础》，申庆泰，聂信天主编，中国农业大学出版社；

2、《机械工程材料习题与辅导》，金敏主编，校内自编教材

课后小结：

工程材料及成形技术基础课程教案

课次

第十七次