《工程材料》課程教學(xué)大綱

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上工程材料課程教學(xué)大綱課程名稱：工程材料課程代碼：MEAU2012英文名稱：Engineering Materials課程性質(zhì)：大類基礎(chǔ)課程（專業(yè)基礎(chǔ)必修課程）學(xué)分/學(xué)時：2學(xué)分/36學(xué)時開課學(xué)期：第4學(xué)期適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、機(jī)械電子工程、工業(yè)設(shè)計等專業(yè)先修課程：材料力學(xué)、物理化學(xué)、傳熱學(xué)、有機(jī)化學(xué)后續(xù)課程：無開課單位：機(jī)電工程學(xué)院課程負(fù)責(zé)人：陳長軍大綱執(zhí)筆人：陳長軍大綱審核人：倪俊芳一、課程性質(zhì)和教學(xué)目標(biāo)（在人才培養(yǎng)中的地位與性質(zhì)及主要內(nèi)容，指明學(xué)生需掌握知識與能力及其應(yīng)達(dá)到的水平） 課程性質(zhì)：本課程是機(jī)械設(shè)計及其自動化、過程裝備與控制工程、熱能與動力工

2、程、理論與應(yīng)用力學(xué)專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課程之一。使學(xué)生獲得有關(guān)工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件常用的金屬材料和非金屬材料的基本理論和性能特點(diǎn)，并使其初步具備合理選擇與使用材料、正確制定零件的冷熱加工工藝路線的能力。 教學(xué)目標(biāo)：工程材料為工程學(xué)基礎(chǔ)課。作為工程技術(shù)人員，必須具有合理選擇、正確使用材料的能力。因此，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握必要的材料方面的基本理論，具有解決工程實(shí)踐中關(guān)于如何選用材料、確定熱處理方法、安排某零件的工藝路線等問題的能力。 本課程的具體教學(xué)目標(biāo)如下：1）掌握金屬材料的成分、組織、性能之間的關(guān)系2）了解強(qiáng)化材料的基本方法3）初步掌握鋼的熱處理原理及基本工藝4） 熟悉鋼的牌號、性能、用途，正

3、確選用材料的基本原則教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系：畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)對應(yīng)關(guān)系說明畢業(yè)要求1：問題分析2-1能針對實(shí)際工程獨(dú)立進(jìn)行材料的組織觀察和分析，并驗(yàn)證測試性能的正確性。教學(xué)目標(biāo)1掌握金屬材料的成分、組織、性能之間的關(guān)系，能夠針對實(shí)際工程問題中的材料來分析組織和驗(yàn)證性能。教學(xué)目標(biāo)2對實(shí)際工程問題中的材料強(qiáng)化的原因進(jìn)行分析。畢業(yè)要求4：研究4-2能夠基于工程相關(guān)研究背景進(jìn)行合理研究， 包括設(shè)計實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。教學(xué)目標(biāo)3根據(jù)工程相關(guān)研究背景進(jìn)行可以合理制定鋼的熱處工藝教學(xué)目標(biāo)4通過熟悉鋼的牌號、性能、用途來正確選用材料，通過設(shè)計材料、分析與解釋數(shù)據(jù)得

4、到合理有效的結(jié)論。二、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（含課程教學(xué)、自學(xué)、作業(yè)、討論等內(nèi)容和要求，指明重點(diǎn)內(nèi)容和難點(diǎn)內(nèi)容。重點(diǎn)內(nèi)容：«；難點(diǎn)內(nèi)容：）1、 緒論（1學(xué)時）Ø 目標(biāo)及要求：1) 材料與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系；工程材料及其分類；2) 課程目的、任務(wù)與學(xué)習(xí)方法；課程內(nèi)容，了解課程的主要教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法和主要參考資料。Ø 討論內(nèi)容：討論材料與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系Ø 作業(yè)內(nèi)容：掌握材料的概念及其基本的分類。2、 第一章 工程材料的性能（2學(xué)時） 1.1靜載時材料的力學(xué)性能 1.2動載時材料的力學(xué)性能 1.3斷裂韌性Ø 目標(biāo)及要求：1) 掌握材料的拉伸強(qiáng)度

5、指標(biāo)，硬度的表達(dá)方法；2) 了解材料的沖擊韌度與疲勞強(qiáng)度；3) 了解材料的斷裂韌性；Ø 討論內(nèi)容：不同材料的拉伸曲線形狀的差異。Ø 作業(yè)內(nèi)容：繪制低碳退火鋼的拉伸曲線以及相應(yīng)的強(qiáng)度指標(biāo)。Ø 自學(xué)拓展：查看壓縮及彎曲的強(qiáng)度指標(biāo)。3、 第二章 晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶（6學(xué)時） 2.1金屬的晶體結(jié)構(gòu) 2.2實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) 2.3非金屬晶體 2.4金屬的結(jié)晶Ø 目標(biāo)及要求：1) 掌握晶體和特點(diǎn)，了解理想晶體的晶體結(jié)構(gòu)；2) 理解實(shí)際晶體中的晶體缺陷；3) 了解非金屬晶體；4) 理解結(jié)晶的條件和結(jié)晶的過程。Ø 討論內(nèi)容：理想晶體和實(shí)際晶體的區(qū)別和聯(lián)系，金屬結(jié)晶的條

6、件和方式。Ø 作業(yè)內(nèi)容：1) 常用金屬的三種典型晶體結(jié)構(gòu)的表達(dá)方式；2) 細(xì)化晶粒的方法以及金屬鑄錠的組織特點(diǎn)。Ø 自學(xué)拓展：實(shí)際晶體的強(qiáng)度為何比理想晶體要大，細(xì)晶強(qiáng)化的原理。4、 第三章 金屬的塑性變形（3學(xué)時）3.1單晶體、多晶體的塑性變形3.2塑性變形對金屬組織和性能的影響3.3變形金屬在加熱時的組織和性能的變化3.4金屬的熱加工3.5超塑性Ø 目標(biāo)及要求：1) 理解單晶體和多晶體塑性變形的基本方式、特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)，掌握細(xì)化晶粒的強(qiáng)化方式的原理«；2) 了解塑性變形對金屬組織和性能有哪些主要影響；3) 了解變形金屬在加熱時回復(fù)、再結(jié)晶以及晶粒長大的過程

7、中組織和性能的變化«。4) 金屬冷熱加工的概念及區(qū)別Ø 討論內(nèi)容：結(jié)合單晶體的變形特點(diǎn)討論多晶體變形過程以及細(xì)化晶粒的原理。Ø 作業(yè)內(nèi)容：單晶體是如何發(fā)生塑性變形的。Ø 自學(xué)拓展：晶體在塑性變形中是如何轉(zhuǎn)動的。5、 第四章 二元合金（4學(xué)時）4.1 合金的相結(jié)構(gòu)4.2 二元合金相圖4.3相圖與性能的關(guān)系Ø 目標(biāo)及要求：1) 了解合金、組元、相以及組織的概念；2) 掌握合金的相結(jié)構(gòu)，了解固溶體和化合物的分類«；3) 理解相圖的建立并掌握杠桿定律«。4) 理解二元合金相圖的勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖中合金的平衡結(jié)晶過程以及結(jié)晶

8、過程中各個溫度的相組成和組織組成。5) 了解相圖與性能之間的關(guān)系Ø 討論內(nèi)容：共析相圖中不同合金系列的合金的平衡結(jié)晶過程和相、組織的變化情況。Ø 作業(yè)內(nèi)容：計算Pb-Sn共晶相圖中過共晶鋼中的室溫下的相和組織組成。Ø 自學(xué)拓展：學(xué)習(xí)一些具有穩(wěn)定化合物的二元合金相圖的基本組成。6、 第五章 鐵碳合金（6學(xué)時）5.1 鐵碳合金的相結(jié)構(gòu)與性能5.2 鐵碳合金相圖5.3 碳鋼Ø 目標(biāo)及要求：1）掌握鐵碳合金的主要相結(jié)構(gòu)和組織以及相應(yīng)的性能；2）掌握整個鐵碳相圖的結(jié)構(gòu)；3）理解鐵碳相圖并能根據(jù)相圖對七種典型合金的平衡結(jié)晶過程以及判斷每種合金的室溫相組成和組織組成；

9、4）利用杠桿定律計算七種合金的簡單室溫相組成和組織組成；5）了解碳鋼的分類方法。Ø 討論內(nèi)容：七種不同合金系列的合金的室溫性能及主要區(qū)別。Ø 作業(yè)內(nèi)容：計算過共晶白口鑄鐵以及過共析鋼中的室溫下的相和組織組成。Ø 自學(xué)拓展：利用二次杠桿定律計算組織組成。7、 第六章 鋼的熱處理（3學(xué)時）6.1 概述6.2 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變6.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變6.4 鋼的退火與正火6.5 鋼的淬火6.6 鋼的回火6.7 鋼的形變熱處理6.8 鋼的表面淬火6.9 鋼的化學(xué)熱處理6.10 表面復(fù)層處理6.11 熱處理對零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求及技術(shù)條件標(biāo)注6.12材料改性處理的新進(jìn)展

10、16; 目標(biāo)及要求：1) 奧氏體的形成溫度以及形成過程；2) 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變和變溫轉(zhuǎn)變«；3) 掌握四把火的熱處理工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用«。4) 了解形變熱處理、表面淬火、化學(xué)熱處理以及表面復(fù)層處理的特點(diǎn)及應(yīng)用。5) 了解熱處理對零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求Ø 討論內(nèi)容：四把火的熱處理工藝與新型的一些熱處理方式有何相同和異同點(diǎn)。Ø 作業(yè)內(nèi)容：1.亞共析鋼及過共析鋼淬火加熱溫度應(yīng)如何選擇？2.45鋼正火與調(diào)質(zhì)后的組織與性能差別。8、 第七章 合金鋼（3學(xué)時）7.1 合金元素在鋼中的作用7.2 合金鋼的分類和編號方法7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼7.4 工具鋼7.5 特殊性能

11、鋼7.6工程材料的新進(jìn)展Ø 目標(biāo)及要求：1) 了解合金元素在鋼中的作用；2) 掌握合金鋼的分類及編號方法；3) 了解合金結(jié)構(gòu)鋼的編號方法及其性能特點(diǎn)。4) 了解工具鋼和特殊性能鋼的編號方法及性能特點(diǎn)。Ø 討論內(nèi)容：不同鋼種的編號方法的區(qū)別與聯(lián)系。Ø 作業(yè)內(nèi)容：熟悉合金鋼的分類方法以及編號方法。9、 第八章 鑄鐵（2學(xué)時）8.1 概述8.2 常用鑄鐵8.3 合金鑄鐵Ø 目標(biāo)及要求：1) 了解鑄鐵的特點(diǎn)及分類；2) 掌握鑄鐵的石墨化及影響因素«；3) 了解灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵以及球墨鑄鐵的分類、牌號、特點(diǎn)及應(yīng)用。Ø 討論內(nèi)容：鑄鐵的石墨化程

12、度不同對室溫下的組織和性能有哪些影響。Ø 作業(yè)內(nèi)容：熟悉鑄鐵的分類方法和表示方法。Ø 自學(xué)拓展：鑄鐵中的孕育劑和球墨劑的作用原理。10、 第九章 有色金屬及其合金（2學(xué)時）9.1 鋁及其合金9.2 銅及其合金9.3 鈦及其合金9.4 鎂及其合金9.5 鋅及其合金9.6 軸承合金Ø 目標(biāo)及要求：1) 掌握鋁合金的分類及編號以及鋁合金的熱處理；2) 了解銅、鈦、鎂、鋅以及軸承合金的分類方法及性能特點(diǎn)«；Ø 討論內(nèi)容：鋁合金固溶時效的過程。Ø 作業(yè)內(nèi)容：了解鈦合金的分類方法。Ø 自學(xué)拓展：學(xué)習(xí)一些自己感興趣的其他合金的分類及相關(guān)的

13、金屬學(xué)知識。11、 第十章 非金屬材料（2學(xué)時）10.1 高分子材料的基礎(chǔ)知識10.2 高分子材料10.3 陶瓷10.4 復(fù)合材料Ø 目標(biāo)及要求：1) 了解非金屬材料的分類方法«；2) 了解高分子材料、陶瓷材料以及復(fù)合材料的性能及應(yīng)用«。Ø 討論內(nèi)容：非金屬與金屬材料的應(yīng)用上的不同。Ø 作業(yè)內(nèi)容：12、 第十一章 材料的選用（2學(xué)時）11.1 選材的一般原則12.2 零件的失效與選材12.3典型零件的選材與工藝Ø 目標(biāo)及要求：1) 了解選材的一般原則2) 了解根據(jù)材料的工況來進(jìn)行選材及其熱處理方式Ø 討論內(nèi)容根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工作

14、情況，分析各構(gòu)件（汽缸體（蓋、套）、活塞（活塞環(huán)）、 連桿、曲軸、正時齒輪、凸輪（軸）、氣門、氣門彈簧的選材及工藝規(guī)范。Ø 作業(yè)內(nèi)容將內(nèi)燃機(jī)中的活塞的選材及工藝規(guī)范制定出來。三、教學(xué)方法在教學(xué)方式上，根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容，綜合運(yùn)用課堂講授和演示、課堂討論、課堂練習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法和自學(xué)指導(dǎo)法，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)，使學(xué)生更加明確教學(xué)內(nèi)容的知識體系，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，激發(fā)內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)，提高課堂的積極性。工程材料課堂上會出現(xiàn)概念多、理論較抽象，因此要注意理解與記憶，另外課程實(shí)踐性強(qiáng)，與工程實(shí)際關(guān)系密切，因此授課時注意理論聯(lián)系實(shí)際。教學(xué)內(nèi)容體系、前后關(guān)聯(lián)和相關(guān)重點(diǎn) 本課程中的內(nèi)容第一章可以作為

15、獨(dú)立的章節(jié)，作為對材料整體的性能有一個初步的認(rèn)識，后來從第二章晶體結(jié)構(gòu)開始到第六章結(jié)束，基本上一環(huán)套一環(huán)的關(guān)系，哪一章都缺一不可。而到了第七章和第八章的合金鋼和鑄鐵基本上是對鋼鐵材料知識上的一種補(bǔ)充，基本可以自學(xué)完成，再到后面的第九章和第十章是對工程材料認(rèn)識的一種補(bǔ)充，讓學(xué)生知道除了鋼鐵材料還有有色金屬材料以及非金屬材料。而最后一章材料的選材是學(xué)完整個工程材料后的一個選材應(yīng)用原則，對整個知識點(diǎn)的一個很好的復(fù)習(xí)。結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，本課程所采用的教學(xué)方法說明如下：1）掌握金屬材料的成分、組織、性能之間的關(guān)系2）了解強(qiáng)化材料的基本方法3）初步掌握鋼的熱處理原理及基本工藝4） 熟悉鋼的牌號、性能、用途

16、，正確選用材料的基本原則1. 理想和實(shí)際晶體的結(jié)構(gòu)以及金屬的結(jié)晶。教學(xué)內(nèi)容的原理性比較強(qiáng)，所涉及原子的排列以及原子的運(yùn)動問題。在教學(xué)中采用講授法、演示法和討論法相結(jié)合，將抽象問題具體化。在講授原理的基礎(chǔ)上，將原子抽象成小球，強(qiáng)化學(xué)生對晶體結(jié)構(gòu)的理解，促進(jìn)學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容的知識體系。2. 強(qiáng)化材料的基本方法。教學(xué)內(nèi)容貫穿在整個教學(xué)內(nèi)容中。在教學(xué)中采用講授法、演示法、列舉法相結(jié)合的方式。在講授每種強(qiáng)化方法時，都列舉一些實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中的生產(chǎn)實(shí)例，再結(jié)合基本原理共同講解各種強(qiáng)化方式，讓學(xué)生對各種不同的強(qiáng)化方式有進(jìn)一步的理解。3. 合金的相結(jié)構(gòu)，合金相圖。教學(xué)內(nèi)容對于缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生而言，內(nèi)容比較抽象

17、。教學(xué)中采用講授法、列舉法以及拓展法相結(jié)合的方式。開始教學(xué)時，只講授相結(jié)構(gòu)的定義，給出與相結(jié)構(gòu)以及組織相關(guān)的不同合金的金相以及掃描電鏡的照片，結(jié)合圖片進(jìn)一步講解相以及組織的概念。合金相圖中對于不同的合金結(jié)合前面所學(xué)的相以及組織的概念對不同合金的平衡結(jié)晶過程進(jìn)行講解，進(jìn)而對合金的相以及組織的概念更深刻的認(rèn)識。4. 鐵碳合金。運(yùn)用啟發(fā)法引導(dǎo)學(xué)生主動思考，在前面章節(jié)中的二元合金相圖學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，首先認(rèn)識整個合金相圖以及鐵碳相圖中的主要組織和相，然后引導(dǎo)學(xué)生將鐵碳相圖中的七大合金系列的合金逐一進(jìn)行平衡結(jié)晶過程的講解。5. 鋼的熱處理。采用講授法、演示法以及列舉法相結(jié)合的方式將鋼在加熱和冷卻時的相和組織的轉(zhuǎn)變進(jìn)行講解，并列舉不同的例子將所學(xué)的四把火的過程及組織的變化演示清楚。在教學(xué)方法的實(shí)際執(zhí)行過程中，每個教學(xué)環(huán)節(jié)都應(yīng)具有明確的目的性。同時，以上教學(xué)方法需要根據(jù)教學(xué)過程中的實(shí)際效果、學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握和應(yīng)用情況不斷改進(jìn)。教學(xué)效果不好、學(xué)生對知識點(diǎn)理解程度不高時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整教學(xué)方法，適當(dāng)增加演示法，或在講授后續(xù)教學(xué)內(nèi)容時，引導(dǎo)學(xué)生前后聯(lián)系，結(jié)合前置難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行討論，強(qiáng)化知識掌握。在學(xué)生對知識掌握情況較好，系統(tǒng)性較好、實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練效果較好的情況下，適當(dāng)提高教學(xué)內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)內(nèi)容的難度，或增加發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法和自學(xué)指導(dǎo)法，設(shè)置具