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1、金属材料与热处理课程教学大纲课程类别：专业基础课必修课 适用专业：数控、测控、机制学时：64 学分：4一、课程性质、目的和任务 金属材料与热处理是一门技术基础课。其主要内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。本课程的主要任务是要求学生掌握金属材料与热处理的基本知识和基本理论，初步了解金属材料的牌号和应用，初步作为正确应用铁碳合金相图确定材料的热加工工艺。二、教学基本要求 1. 课程教学对象、目的和要求：本课程适用于机电一体化专业高职的学生。目的是使学生初步掌握金属及合金的基本原理，钢铁热处理基本原理及其工艺，常用金属材料的成分，组织结构，性能和用途，
2、为正确选择和合理使用材料建立必要的基础，并对零件的质量检验和早期失效分析提供基本的材料学基础。2.课程教学要求:本课程内容有金属学基础，钢的热处理，金属材料和非金属材料四个基本部分组成，课堂教学要求主要有： 金属学基础部分包含金属的晶体结构和结晶，金属塑性变形与再结晶，合金相结构与相图，铁碳合金。 钢的热处理部分包含钢的加热转变与冷却转变，普通热处理工艺及其应用，表面热处理的基本原理及其应用。 金属材料部分：机械制造用钢，工具用钢和特殊性能钢，铸铁及常用有色金属。 教学形式：以课堂教学为主，注重运用多媒体等现代化的教学手段，同时注重实验课的指导，附以参观实习等内容，不仅要从感性上认识各种材料，
3、而且要上升到理性认识上，培养学生的学习能力和思考能力。3课程的相关课程及其关系：本课程是所有机电一体化专业课程的基础，后续课程有：机械CAD、机械零件设计、机械工艺工装、数控编程、焊接技术、模具设计与制造、专项训练。4课程内容及学时分配：本课程总学时为64学时，其中理论教学58学时，理论+实践教学6学时 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求： (1)了解金属学的基本知识。 (2)掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。 (3)了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。 (4)了解热处理的一般原理及其工艺。
4、(5)了解热处理工艺在实际生产中的应用。三、教学内容及要求绪 论教学要求： 1、明确学习本课程的目的。 2、了解本课程的基本内容。教学内容： 1、学习金属材料与热处理的目的 2、金属材料与热处理的基本内容 3、金属材料与热处理的发展史 4、金属材料在工农业生产中的应用教学建议： 1、结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。 2、展望金属材料与热处理的发展前景。模块一：金属的性能教学要求： 1、掌握金属的力学性能，包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳等概念及各力学性能的衡量指标。 2、了解金属的工艺性能。教学内容：课题一 课题金属的物理、化学和工艺性能课题二 金属的力学性能实验一 测定金属
5、试样的布氏、洛氏硬度20教学建议：1.结合实际和其他相关课程讲授，如机械制造基础知识和机械基础2.实验先熟悉设备和基础知识、安全知识，再进行分组实验，并观察图纸。模块二 金属与合金教学要求： 1、了解金属的晶体结构，掌握纯金属的结晶过程，掌握纯铁的同素异构转变。 2、掌握铁碳合金中的基本相和组织；熟悉铁碳合金相图。教学内容：课题一 金属晶体与金属结晶23课题二 铁碳合金及其相图31实验二 观察铁碳合金平衡组织46教学建议：1、 晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课，讲透同素异构转变与结晶过程之间的异同点。 2、通过铁碳合金相图分析,讲明相图在生产中的应用。因碳铁合金组织的内容较为抽象,有条件的学
6、校应作金相实验。模块三 碳素钢教学要求： 1、了解碳素钢中常存元素对钢的性能影响。 2、掌握常用碳素钢的牌号、成分、性能及主要用途。 教学内容： 1.碳素钢的分类 2. 碳素钢的牌号及用途 3.常存元素对钢性能的影响 教学建议 ： 1、重点讲述常用钢的牌号、成分、性能及用途。 模块四 钢的热处理56教学要求： 1、了解钢在加热和冷却时的组织转变。 2、掌握钢的退火、正火、淬火、回火及表面热处理的方法和目的。 3、掌握常用工件热处理的方法。教学内容：课题一 钢在加热、冷却时的转变57课题二 钢的退火与正火61课题三 钢的淬火与回火65课题四 钢的表面热处理72课题五 典型零件的热处理分析77模块
7、五 合金钢82教学要求： 1、了解合金元素在钢中的作用。 2、掌握常用合金钢的牌号、性能及热处理方法。教学内容：课题一 合金结构钢82课题二 合金工具钢90课题三 特殊性能钢98教学建议： 1、通过对合金元素在钢中作用的讲解，使学生掌握合金钢的特点。 2、重点讲述常用合金钢的牌号、性能、热处理方法及应用。模块六 铸铁102教学要求： 1、了解铸铁的分类。 2、掌握灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的牌号。 3、了解灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的组织、性能及主要用途。教学内容：课题一 灰铸铁102课题二 球墨铸铁与可锻铸铁106教学建议： 1、重点分析铸铁与钢的性能差异。 2、重点讲解石墨的形状、数量、大
8、小及分布状况对铸铁性能的影响。模块七 有色金属112教学要求： 1、了解常用有色金属及其合金的牌号、性能及用途。 2、掌握常用硬质合金的牌号、性能及用途。教学内容：课题一 铝及铝合金112课题二 铜及铜合金118课题三 轴承合金125课题四 硬质合金129教学建议： 1、本章内容作一般介绍。 2、着重讲述硬质合金的性能及用途。模块八 非金属材料与复合材料135教学要求： 了解常用非金属材料和复合材料教学内容：课题一 有机高分子材料135课题二 陶瓷材料143课题三 复合材料145教学建议： 结合所学工种，选择学习内容。附录149（对照表格进行相关数据的查询）附录 本书常用符号表149附录 压痕
9、直径与布氏硬度对照表150附录 黑色金属硬度及强度换算表152附录 常用钢的临界点153附录 变形铝及铝合金新、旧牌号对照表155四、课程的实践环节安排序号实验名称主要内容1实验1 ：拉伸、硬度及冲击试验拉伸实验、硬度实验、冲击实验2实验2： 铁碳合金平衡组织观察实验观察退火状态的工业纯铁、20钢、45钢、T8钢、T12钢试样。3实验3 ： 钢的热处理及其硬度测定（针对实际情况而定，实验条件和课时允许的情况下）碳的质量分数对钢热处理后的性能的影响；冷却速度对钢热处理后性能的影响；回火温度对钢热处理后性能的影响五、课外习题及课程讨论 课外习题：自编。课程讨论：热处理工艺。六、教学方法与手段 教学
10、方法：课堂教学与现场教学。教学手段：采用项目教学法。七、教学学时分配教学内容理论教学实验学时合计学时绪 论：学习金属材料与热处理的目的； 金属材料与热处理的基本内容；金属材料与热处理的发展史；金属材料在工农业生产中的应用22（一）金属的性能（1）金属的物理性能、化学性能和工艺性能2410（2）金属的力学性能（强度、（3塑性、硬度、韧性、疲劳强度）4（3）测定布氏 洛氏硬度实验（二）金属与合金（1）金属的晶体结构（晶体与非晶体、晶体结构的基本知识、金属的实际晶体结构）212（2）纯金属的结晶（纯金属的冷却曲线与过冷度、金属的结晶过程、金属结晶后的晶粒大小、金属的同素异构转变）2（3）铁碳合金的基
11、本类型、组织与性能（铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体） 2（5）铁碳合金相图及应用（铁碳合金相图的主要点、线、面，铁碳合金的分类、典型铁碳合金的结晶过程分析、铁碳合金相图的应用）4实验二 观察铁碳合金相图平衡组织2（三）碳素钢碳素钢的分类、牌号、性能及用途（碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢）22（四）钢的热处理（1）钢在加热时的组织转变（钢在加热和冷却是的相变温度、加热时奥氏体的形成、奥氏体晶粒的长大及影响因素）2有条件的情况下2学时的实践14（2）钢在冷却时的组织转变（过冷奥氏体等温转变曲线、过冷奥氏体等温转变产物的组织及性能、过冷奥氏体的连续冷却转变）2（3）钢的退火与正
12、火（钢的退火、钢的正火）2（4）钢的淬火（钢的淬火工艺、钢的淬透性和淬硬性、淬火缺陷）2（5）钢的回火（淬火钢在回火时组织与性能的变化、回火的种类及应用、回火脆性）2（6）钢的表面热处理与化学热处理（表面热处理、化学热处理、表面热处理与化学热处理的区别）2（7）典型零件的热处理分析2（五）、合金钢（4）合金结构钢（合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢）26 （5）合金工具钢（合金刃具钢、合金模具钢、合金量具钢）2（6）特殊性能钢（不锈钢、耐热钢、耐磨钢）2（六）铸铁（1）铸铁概述（铸铁的特点和分类、铸铁的石墨化及影响因素） 14 （2）常用铸铁（灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁）3（七）有色金属铝及铝合金14铜及铜合金1轴承合金1硬质合金1（八）非金属材料与复合材料有机高分子材料24陶瓷材料1复合材料1课程综述及复习66总学时数51964八、考核方式期末采用书面闭卷考核方式。平时作业成绩占 40%，包含期中、作业和实验、出勤、讨论或测验，期末考核成绩占60 。