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3-机械工程材料教学大纲

《机械工程材料》课程教学大纲

课程代码：010132300
课程英文名称： Machinery engineering materials
课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0
适用专业：机械类各专业
大纲编写（修订）时间：2012.3
一、大纲使用说明
（一）课程地位及教学目标
    （1）课程地位
     机械工程材料是机械类专业的一门专业基础课，为必修课。该课程从机械工程的应用角度出发，阐明机械工程材料的基本理论，了解材料的成分、加工工艺、组织、结构和性能之间的关系，介绍常用机械工程材料的基本理论及基本知识。
    （2）教学目标
     通过学习，在掌握机械工程材料的基本理论及基础知识的基础上，掌握常见机械工程材料的力学性能指标，具备根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理选材及制定零件工艺路线的能力。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
    （1）知识方面的基本要求：
     掌握晶面、晶向、位错、过冷度、晶核成长 滑移、加工硬化、再结晶 固溶体、化合物、匀晶相图 铅锡二元共晶相图 纯铁、铁碳合金相图分析。
     掌握珠光体、贝氏体、马氏体、 C曲线，退火、正火、淬火、回火。
     掌握碳钢、普低钢、渗碳钢、调制钢、弹簧钢 高速钢、模具刚 不锈钢、耐热钢、耐磨钢 、灰口铸铁、球铁 铝合金、铜合金。
     掌握基本概念、高分子材料性质 通用塑料、工程塑料 常用橡胶、老化及防止、常用合成胶粘剂。
     掌握陶瓷材料、复合材料的分类、性能、特点、应用。
    （2）能力方面的基本要求：
     通过学习，使学生能够根据实际应用情况合理选用材料，制定正确工艺路线
    （3）技能方面的基本要求：
     使用常用热处理设备及典型性能表征仪器。
（三）实施说明
1．教学方法： 教学以课堂讲授为主，对课程中的重点、难点问题着重讲解。由于本课程既具有理论性又具有实践性，因此在教学过程中要注意理论联系实际，通过实例锻炼学生分析解决问题的能力。
     采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；通过作业调动学生学习的主观能动性，培养学生的自学能力。
2．教学手段：本课程属于技术基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
（四）对先修课的要求
     学习本课程前,学生应学完金属工艺学、材料力学等相关课程,对金属材料的理论和性能有一定的掌握。
（五）对习题课、实践环节的要求
     习题要求：每部分教学内容结束后，结合重点和难点内容，安排适当、适量习题；习题类型有论述型、计算型和工艺设计型。
无实验。
(六) 课程考核方式
1.考核方式：考查
2.考核目标：在考核学生对机械工程材料基本知识、基本理论的基础上，重点考核学生对轴类零件、齿轮类零件和刀具零件的加工工艺路线及组织、性能的理解和应用。
3. 成绩构成：期末考试成绩（开卷笔试、小论文）、平时成绩（包括作业、小测验、提问、出勤等）成绩的总和。
（七）参考书目
   《机械工程材料》、 赵程， 机械工业出版社
《工程材料》第三版. 郑明新，清华大学出版社
  《金属材料及热处理》， 史美堂.，上海科学出版社
  《金属学及热处理》， 王健安，机械工业出版社
  《金属工艺学》. 王东升，浙江大学出版社
二、中文摘要
《机械工程材料》是机械设计、机械设计汽车拖拉机专业、装备制造类专业的的专业基础课，讲授金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料、功能材料知识，并阐明它们之间的联系，帮助学生正确地选择材料和使用材料。其中以金属材料为主，特别讲授钢铁材料，碳钢和合金钢是重点。要求学生掌握轴类零件、齿轮类零件、刀具类零件的生产工艺路线，组织、性能和应用。
三、课程学时分配表
序号
教学内容
学时
讲课
实验
上机
1
概述 工程材料的力学性能
2
2

强度与塑性 硬度 冲击韧度 疲劳强度

2

2
金属材料的基础知识
6
6

2.1
金属的晶体结构 合金的相结构

2

2.2
纯金属的结晶 合金结晶  

2

2.3
铁碳合金相图

2

3
金属的塑性变形与再结晶
2
2

金属的塑性变形与再结晶

2

4
钢的热处理
4
4

4.1
钢在加热时的组织转变
钢在冷却时的组织转变

2

4.2
钢的退火和正火 钢的淬火 钢的回火

2

5
金属材料
8
8

5.1
5.1 工业用钢（碳钢、合金钢结构钢)

4

5.2
5.2 铸铁

2

5.3
5.3 有色金属及合金（铝及铝合金，铜及铜合金）

2

6
非金属材料
4
4

6.1
高分子材料

2

6.2
陶瓷材料  复合材料

2

7
机械零件的失效与选材
4
4

7.1
机械零件的失效与失效分析
选材的基本原则

2

7.2
典型工件选材及工艺路线设计
1、齿轮选材 2.轴类零件选材

2

8
新材料和新工艺 考试
2
2

合计
32
32

四、教学内容及基本要求
第1部分 概述 工程材料的力学性能
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
1) 明确本课程的内容、性质和任务；
2) 掌握机械工程材料的力学性能指标。强度、硬度、塑性、韧性、疲劳、耐磨性。
重 点:
强度、硬度、塑性、韧性的概念及测试设备。
第2部分 金属材料的基础知识
总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0
2.1 金属的晶体结构2.2 合金的相结构 （讲课2学时）
具体内容:
1) 掌握晶体概念，晶面、晶向，三种常见晶体晶格。
2) 掌握相、固溶体、化合物、固溶强化概念。
重 点：
体心、面心立方晶格。固溶体概念，固溶强化。
难 点：
相的概念，固溶体、化合物的概念。
习 题：
固溶强化的概念和应用举例。
第2.3 纯金属的结晶 2.4 合金结晶 （讲课2学时） 
具 体 内 容:
1）掌握过冷度、变质处理。
2）掌握铜镍、铅锡合金的平衡结晶过程。
重 点：
变质处理。固溶体成分的分析。
难 点：
固溶体成分的分析。
习 题：
铅锡合金的平衡结晶过程。
第2.5 铁碳合金相图（讲课2学时）
具体内容:
1) 掌握铁碳合金相图的点、线及各个区域的意义。
2) 掌握铁碳合金（碳钢部分）的平衡结晶过程。明确对相图对热处理、铸造、压力加工、焊接的指导意义。
重 点:
铁碳合金（碳钢部分）平衡结晶过程的组织分析。相图对热处理的指导意义。
难 点:
铁碳合金（碳钢部分）平衡结晶过程的组织分析。
习 题:
铁碳合金（碳钢部分）平衡结晶过程的组织分析。
第3部分 金属的塑性变形与再结晶
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
掌握加工硬化、回复、再结晶的概念。明确冷热加工的区别。
重 点:
掌握加工硬化、回复、再结晶的概念。三个重要概念的实际应用，
难 点:
加工硬化的成因。
习 题:
加工硬化、回复、再结晶的实际应用。
第4部分 钢的热处理
总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0
具体内容:
1) 了解热处理的发展。
2) 了解热处理设备的构造。
3) 掌握共析碳钢过冷奥氏体等温转变的产物。
4) 掌握退火、正火、淬火、回火的概念，操作、组织、性能及应用。
重 点:
共析碳钢过冷奥氏体等温转变的产物。退火、正火、淬火、回火的概念，操作、组织、性能及应用
难 点:
共析碳钢过冷奥氏体等温转变的产物。退火、正火、淬火、回火组织。
习 题:
共析碳钢过冷奥氏体等温转变的产物。退火、正火、淬火、回火的概念，操作、组织、性能及应用
第5部分 金属材料
总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0
第5.1部分 工业用钢（碳钢、合金钢结构钢、工具钢、特殊性能钢)（讲课4学时）
具体内容：
1) 掌握碳钢、合金结构钢、工具钢、特殊性能钢的概念，典型钢种的成分、组织、性能及应用。
2) 掌握弹簧、齿轮、轴、刀具的生产工艺路线。热处理的组织。
重 点：
弹 簧、齿轮、轴、刀具的生产工艺路线。热处理的组织。
难 点：
热处理的组织
习 题：
弹簧、齿轮、轴、刀具的生产工艺路线、性能及应用。
第5.2部分 铸铁（讲课2学时）
具体内容：
掌握铸铁的概念，组织，分类及应用。
重 点：
铸铁的应用。
难 点：
铸铁的组织。
习 题：
铸铁的应用举例。
第5.3部分 有色金属及合金（铝及铝合金，铜及铜合金）（讲课2学时）
具体内容：
掌握铝合金的分类，铝铜、铝硅合金的组织，性能及应用。时效强化的概念及应用。铜及铜合金的分类及应用。
重 点：铝合金的分类，时效强化应用。铝硅合金的应用。
难 点：时效强化。
习 题：时效强化的应用。
第6部分 非金属材料
总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0
第6.1部分 高分子材料（讲课2学时）
具体内容:
1) 了解高分子材料的发展。
2) 掌握高分子材料的概念，分类。塑料的分类、特点及应用。
3) 了解橡胶、纤维的特点及应用。
重 点：塑料的特点及应用。
第6.2部分 陶瓷材料  复合材料（讲课2学时）
具体内容:
1) 了解陶瓷材料、复合材料的概念和发展。
2) 掌握典型的普通陶瓷、特种陶瓷性能及应用。
3） 掌握玻璃钢的特点及应用。
第7部分 机械零件的失效与选材
总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0
第7.1部分 机械零件的失效与失效分析 选材的基本原则 （讲课2学时）
具体内容:
掌握零件的失效形式。掌握选材的基本原则。
第7.2部分 典型工件选材及工艺路线设计（齿轮选材 轴类零件选材）（讲课2学时）
具体内容:
掌握齿轮、轴的选材。
重 点:
掌握齿轮、轴的选材。
难 点:
齿轮、轴的热处理组织分析
习 题:
齿轮、轴的选材，加工工艺路线。
第8部分 新材料和新工艺 考试
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容：
了解概述新材料、新工艺。 开卷考试或论文

编写人:金光
审核人: 娄长胜
批准人: 张罡