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1、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
2、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、
3、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
4、、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
5、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
6、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
7、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):
8、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
9、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
10、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.
11、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
12、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
13、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