機械工程材料教學大綱

1、機械工程資料授課大綱大綱說明課程代碼：3325041總學時：32學時（講課26學時，實驗6學時）總學分：2課程種類：學科基礎課，必修適用專業(yè)：機械設計制造及其自動化專業(yè)預修要求：化學，物理學，工程圖學等。一、課程的性質、目的、任務：1、課程的性質本課程是機械工程專業(yè)的一門學科基礎課。2、課程的目的與任務使學生在獲得有關金屬學，熱辦理的基本理論和機械工程資料的一般知識的基礎上認識常用機械工程資料的成份、組織和性能之間的關系及其熱辦理工藝和用途。使學生在學完本課程后，應擁有常用機械工程資料的正確選擇，合理使用及其主要辦理工藝方案和工藝路線安排等方面也應擁有有關的基礎，并為學習其他有關課程和將來從事

2、技術工作準備必要的條件二、課程授課的基本要求：1、理解金屬和合金組織構造和結晶過程以及二元合金相圖。2、掌握鐵碳合金相圖的基本理論。3、掌握常用的碳鋼、合金鋼、銅合金、軸承合金等金屬資料（其中鋼鐵資料為主）的成分、組織、性能和用途基本知識擁有合理采用機械工程資料的初步能力。4、理解和掌握鋼鐵資料的熱辦理基根源理，工藝特點和應用范圍，初步擁有合理采用資料和熱辦理方法，確定零件生產過程中熱辦理工序地址的能力。5、授課方法及現代化授課手段的運用a為了填充學生實踐經驗少，實質條件差的不足，課堂授課中配以多媒體授課。b習題課和習題的要求由于課時緊張不單獨安排習題課，對于作業(yè)中出現的問題，在課堂上及時予以

3、解決。每次課后部署1-3題作業(yè)，以書中習題為主。三、大綱的使用說明：本大綱適用于機械設計制造及其自動化專業(yè)的本科學生。大綱正文第一章金屬的力學性能學時：3學時（講課1學時，實驗2學時）本章解說要點：掌握強度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲倦強度和斷裂韌性的看法。要點：強度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲倦強度和斷裂韌性的看法。強度和塑性一、強度二、塑性硬度一、布氏硬度試驗法二、洛氏硬度試驗法三、維氏硬度試驗法沖擊韌性一、擺錘式一次沖擊試驗二、多次沖擊試驗疲倦強度斷裂韌性第二章金屬與合金的晶體構造學時：2學時（講課2學時，實驗0學時）本章解說要點：掌握金屬與合金的晶體構造以及實質的晶體構造；掌握合金晶體構造

4、的基本看法；理解合金的相構造。要點：金屬與合金的晶體構造以及實質的晶體構造；合金晶體構造的基本看法。難點：合金的相構造。金屬的晶體構造一、晶體與非晶體二、晶體構造的基本知識三、晶體的各向異性金屬的實質晶體構造一、多晶體構造與亞晶粒二、晶體弊端合金的晶體構造一、基本看法二、合金的相構造第三章純金屬與合金的結晶學時：2學時（講課2學時，實驗0學時）本章解說要點：掌握純金屬結晶的過程及其基本規(guī)律；理解純金屬結晶后的組織；掌握二元合金相圖基本種類及合金的冷卻過程；掌握合金性能與相圖的關系。要點：純金屬以及合金的結晶過程和它們的相圖；合金的性能與相圖的關系。難點：合金的性能與相圖的關系。純金屬的結晶一、

5、冷卻曲線與過冷度二、結晶過程及其基本規(guī)律三、金屬結晶后的晶粒大小四、鑄錠的組織合金的結晶一、二元合金相圖二、二元合金相圖的基本種類及合金的冷卻過程合金性能與相圖的關系一、合金力學性能與相圖的關系二、合金鑄造性能與相圖的關系第四章金屬的塑性變形與再結晶學時：2學時（講課2學時，實驗0學時）本章解說要點：掌握金屬塑性變形的理論；掌握金屬塑性變形對金屬組織和性能的影響；掌握塑性變形后的金屬在加熱時組織和性能的變化。要點：金屬塑性變形的理論；金屬塑性變形對金屬組織和性能的影響；塑性變形后的金屬在加熱時組織和性能的變化。難點：金屬塑性變形經過形變機理的談論，引入了資料的形變抗力看法，可以加深學生對機械性

6、能指標的理解和對資料增強的理解，同時也為零件的無效解析，供應必要的基礎知識。掌握塑性變形后的金屬在加熱時組織和性能的變化，為金屬的熱加工供應必要的基礎知識。所以本章是本書的一個要點，也是難點。金屬的塑性變形一、單晶體的塑性變形二、多晶體的塑性變形塑性變形對金屬組織和性能的影響一、晶粒沿變形方向被拉長，性能趨于各向異性二、晶粒破碎，位錯密度增加，產生加工硬化三、晶粒擇優(yōu)取向，形成變形織構四、產生節(jié)余應力塑性變形后的金屬在加熱時組織和性能的變化一、回復二、再結晶三、晶粒長大四、再結晶后的晶粒大小金屬的熱變形加工一、熱變形加工的看法二、熱變形加工對金屬組織和性能的影響第五章鐵碳合金相圖與碳鋼學時：6

7、學時（講課4學時，實驗2學時）本章解說要點：掌握鐵碳合金的基本組織；掌握鐵碳合金相圖；認識常用碳鋼分類、牌號、性能和用途。要點：鐵碳合金的基本組織和鐵碳合金相圖。難點：鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的基礎，要求在掌握鐵碳合金中各種組織性能特點的基礎上，會熟練地解析和運用鐵碳合金相圖。即要求會熟練解析不同樣成分的鐵碳合金在結晶過程中的組織變化，以及隨合金成分變化時相應的組織變化和由此所引起的性能變化，為正確地認識資料和合理地采用材打下基礎這一內容的難度在于鐵碳合金相圖的解析和運用是金屬學基礎部分看法的綜合運用，學生經常易于掌握單一看法而不善于綜合運用。鐵碳合金的基本組織一、純鐵的同素異晶轉變二、鐵碳

8、合金的基本組織鐵碳合金相圖一、Fe-Fe3C相圖解析二、典型鐵碳合金的冷卻過程及其組織三、含碳量對鐵碳合金組織和力學性能的影響四、Fe-Fe3C相圖的應用碳鋼一、常存雜質對鋼性能的影響二、碳鋼的分類、牌號、性能和用途第六章鋼的熱辦理學時：8學時（講課6學時，實驗2學時）本章解說要點：掌握鋼在加熱時的組織轉變、鋼在冷卻時的組織轉變、鋼的退火與正火、鋼的淬火、鋼的回火鋼的淬透性、鋼的表面淬火；認識鋼的化學熱辦理的原理及應用；認識其他熱辦理工藝（可控氣氛熱辦理、形變熱辦理、真空熱辦理、激光熱辦理）；認識熱辦理對零件構造設計的要求。要點：掌握加熱和冷卻過程中的組織轉變，會解析和運用過冷奧氏體的轉變曲線

9、選擇資料和熱辦理工藝，淬透性曲線及其在選材中的應用。難點：鋼鐵熱辦理是改變資料性能的一種重要手段，要求掌握加熱和冷卻過程中的組織轉變，會解析和運用過冷奧氏體的轉變曲線選擇資料和熱辦理工藝，淬透性曲線及其在選材中的應用。鋼在加熱時的組織轉變一、奧氏體的形成二、影響奧氏體化的因素三、奧氏體晶粒長大及其控制措施鋼在冷卻時的組織轉變一、過冷奧氏體的等溫轉變二、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉變鋼的退火與正火一、鋼的退火二、鋼的正火鋼的淬火一、淬火的目的二、淬火工藝三、淬火方法鋼的回火一、回火的目的二、淬火鋼回火時的組織轉變三、淬火鋼回火時的性能變化四、回火方法及應用五、回火脆性鋼的淬透性一、淬透性的看法二、淬透

10、性的測定方法三、影響淬透性的應素四、淬透性的實質應用鋼的表面淬火一、感覺加熱淬火二、火焰淬火鋼的化學熱辦理一、鋼的滲碳二、鋼的滲氮三、鋼的碳氮共滲其他熱辦理工藝簡介熱辦理零件的構造工藝性一、常有熱辦理弊端二、熱辦理零件的構造工藝性熱辦理技術對零件構造設計的要求第七章合金鋼學時：4學時（講課4學時，實驗0學時）本章解說要點：掌握合金元素在鋼中的作用以及合金鋼的分類與編號。認識低合金構造鋼與合金構造鋼、合金彈簧鋼與轉動軸承鋼、合金工具鋼與高速工具鋼、特別性能鋼的牌號、成分、組織和性能特點和應用。要點：合金元素在鋼中的作用，合金鋼的分類與編號。難點：合金元素在鋼中的作用。合金鋼的分類與編號一、合金鋼

11、的分類二、合金鋼的牌號合金元素在鋼中的作用一、合金元素與鐵、碳的相互作用二、合金元素對鐵碳合金相圖的影響三、合金元素對鋼熱辦理的影響低合金構造鋼與合金構造鋼一、低合金構造鋼二、合金構造鋼三、其他構造鋼簡介合金彈簧鋼與轉動軸承鋼一、合金彈簧鋼二、轉動軸承鋼合金工具鋼與高速工具鋼一、合金刃具鋼二、高速工具鋼三、合金模具鋼四、合金量具鋼特別性能鋼一、不銹鋼二、耐熱鋼三、耐磨鋼第八章鑄鐵學時：1學時（講課1學時，實驗0學時）本章解說要點：認識鑄鐵的石墨化，熟悉常用鑄鐵（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）的牌號、組織、性能和用途，認識合金鑄鐵。要點：常用鑄鐵（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）的牌號、組織、性能和用

12、途。難點：鑄鐵的石墨化。鑄鐵的石墨化常用鑄鐵合金鑄鐵第九章有色金屬學時：2學時（講課2學時，實驗0學時）本章解說要點：認識鋁及其合金以及銅及其合金的性能和應用。鋁及其合金一、純鋁二、鋁合金銅及其合金一、純銅二、銅合金第十章工程資料的采用學時：2學時（講課2學時，實驗0學時）本章解說要點：掌握零件的無效的原因；掌握選材的一般原則、方法和步驟；認識典型零件的選材與工藝。要點：選材的一般原則、方法和步驟。難點：認識資料性能，初步學會資料選擇是本課程的主要目的之一，也是本課程全部內容的綜合運用，由于金屬資料種類眾多，學生不易掌握，應依照學生缺少實踐經驗，缺少零件服役條件的感性認識的情況，要修業(yè)生重視金

13、工工藝的學習和實習，重視各實踐環(huán)節(jié)。在本課程中則重申學生學會運用成分工藝，組織構造和性能的關系來認識金屬資料，并組織進行合理選材和零件工藝路線解析的課堂談論，以對全課程內容進行綜合性的歸納和運用。工藝路線解析是本課程的一個重要內容，這是由于熱辦理是一種調整資料性能的工藝而安排在各工藝之間，經過工藝路線解析，可以認識各加工工藝之間的關系和進一步理解熱辦理工藝的作用，也為專業(yè)課程的學習打下基礎。零件的無效一、無效的看法二、無效的形式三、零件無效的原因選材的一般原則方法和步驟一、選材的一般原則二、選材的方法和步驟典型零件的選材與工藝本課程對學生自學的要求由于金屬資料種類眾多，學生不易掌握，且學生缺少

14、實踐經驗，缺少零件服役條件的感性認識，要修業(yè)生重視各實踐環(huán)節(jié)，針對課程內容多課時緊的情況，要修業(yè)生的確在課前做好預習課后做好復習工作。學時分配表學時序號內容講課實驗小計1金屬的力學性能1232金屬與合金的晶體構造223純金屬與合金的結晶224金屬的塑性變形與再結晶225鐵碳合金相圖與碳鋼4266鋼的熱辦理6287合金鋼448鑄鐵119有色金屬2210工程資料的采用22合計26632核查方式與要求課程核查為期終考一次，采用閉卷形式考試。介紹教材與參照書目1、工程資料及機械制造基礎（）工程資料，戴枝榮等主編，高等教育初版社。2、工程資料及成形技術基礎，呂廣庶等主編，高等教育初版社。3、機械工程資料

15、，許德珠主編，高等教育初版社。4、工程資料，鄭明新主編，清華大學初版社5、工程資料，丁厚福等主編，武漢理工大學初版社。機械工程資料實驗大綱一、總則本大綱的適用范圍本大綱有關的課程名稱及課程屬性課程名稱：機械工程資料課程屬性：學科基礎課本大綱的適用范圍機械設計制造及其自動化專業(yè)實驗總時數學時本大綱的實驗目的和要求掌握測試金屬資料硬度的方法；學會使用金相顯微鏡觀察金相顯微組織；觀察和鑒別鐵碳合金（碳鋼和白口鐵）在平衡狀態(tài)下的顯微組織；解析鐵碳合金成分（碳的含量）、組織和性能之間的關系；認識鋼的基本熱辦理工藝方法和操作過程及金相顯微試樣的制備。本實驗課程的要點和內容鐵碳合金（碳鋼和白口鐵）在平衡狀態(tài)

16、下的顯微組織，鋼的基本熱辦理工藝方法和操作過程。本大綱的所需實驗設備布氏硬度計、洛氏硬度機、金相顯微鏡、鐵碳合金金相試樣、電阻加熱爐、拋光機。二、實驗項目及學時安排1實驗項目一金屬資料的硬度實驗1）實驗種類考據性實驗2）實驗開設屬性必開實驗3）學時數2學時4）實驗目的認識布氏、洛氏硬度機的構造及應用范圍；掌握布氏、洛氏硬度機的操作方法。5）實驗要求使用布氏硬度機測定45鋼退火狀態(tài)下的硬度，使用洛氏硬度機測定45鋼淬火狀態(tài)下的硬度。2實驗項目二鐵碳合金平衡組織的顯微解析實驗1）實驗種類考據性實驗2）實驗開設屬性必開實驗3）學時數2學時4）實驗目的研究和認識鐵碳合金(碳鋼及白口鑄鐵)在平衡狀態(tài)下的顯微組織。解析成分(含碳量)對鐵碳合金的顯微組織的影響，從而加深理解成分，組織和性能之間的互有關系。并初步掌握用組織相對量來估計碳鋼的大體含碳量。進一步熟悉金相顯微鏡的使用方法及組織表示圖的描繪技術。5）實驗要求熟悉鋼和鑄鐵的平衡組織特點，以