《工程材料學(xué)A》教學(xué)大綱

《工程材料學(xué)A》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03145141課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學(xué)分：2.5學(xué)分學(xué)時(shí)：40學(xué)時(shí)（理論40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）先修課程：材料科學(xué)與工程導(dǎo)論、材料物理化學(xué)（1）（2）、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料綜合實(shí)驗(yàn)等后續(xù)課程：材料改性技術(shù)、材料制備與加工、材料物理性能、材料分析方法等適用專業(yè)：材料科學(xué)與工程開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院一、課程說明《工程材料學(xué)》是材料科學(xué)與工程專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)平臺(tái)必修課。本課程主要傳授鋼的合金化、鋼鐵材料、有色金屬等方面的材料學(xué)專業(yè)知識(shí)，使學(xué)生了解國內(nèi)外各類材料最新發(fā)展動(dòng)向及存在的問題；掌握各類材料的基本特征及選擇材料和使用材料的原則和方法；熟悉發(fā)揮材料性能潛力的途徑；理解材料的成分、加工工藝與組織、性能的關(guān)系，以及造成失效的原因及解決問題的措施。使學(xué)生具有正確使用材料，合理設(shè)計(jì)材料成分，采取正確的材料制備工藝，改善和提高材料性能以及開發(fā)新材料的能力，同時(shí)為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下必要的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握各類工程材料的基本特征及選擇材料和使用材料的原則和方法；熟悉發(fā)揮材料性能潛力的途徑；理解材料的成分、加工工藝與組織、性能的關(guān)系，以及造成失效的原因及解決問題的措施。課程目標(biāo)2：具有正確使用材料，合理設(shè)計(jì)材料成分，采取正確的材料制備工藝，改善和提高材料性能以及開發(fā)新材料的能力。課程目標(biāo)3：具有把握工程材料的發(fā)展方向，正確選用材料、改善和提高材料性能的專業(yè)素質(zhì)；具有良好的社會(huì)公德和職業(yè)道德、較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)合作精神，樹立不怕困難、熱愛勞動(dòng)的觀念。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《工程材料學(xué)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)材料科學(xué)與工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.4能運(yùn)用工程專業(yè)知識(shí)，解決材料科學(xué)和工程專業(yè)相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制備、加工、改性、分析、技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用研究等技術(shù)問題。課程目標(biāo)1：掌握各類工程材料的基本特征及選擇材料和使用材料的原則和方法；熟悉發(fā)揮材料性能潛力的途徑；理解材料的成分、加工工藝與組織、性能的關(guān)系，以及造成失效的原因及解決問題的措施。H2.問題分析2.2能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)基本原理，對(duì)材料專業(yè)相關(guān)復(fù)雜工程問題進(jìn)行表述。課程目標(biāo)2：具有正確使用材料，合理設(shè)計(jì)材料成分，采取正確的材料制備工藝，改善和提高材料性能以及開發(fā)新材料的能力。M3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.1能夠針對(duì)復(fù)雜材料科學(xué)與工程問題，提出解決問題的技術(shù)方案。課程目標(biāo)3：具有把握工程材料的發(fā)展方向，正確選用材料、改善和提高材料性能的專業(yè)素質(zhì)；具有良好的社會(huì)公德和職業(yè)道德、較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)合作精神，樹立不怕困難、熱愛勞動(dòng)的觀念。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.緒論1.1概述1.2工程材料的失效分析1.3工程材料的選用原則1.4材料化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系教學(xué)要求：使學(xué)生了解工程材料與材料工藝的重要作用，熟悉工程材料的分類及發(fā)展趨勢(shì)，熟悉工程材料失效原因、失效類型、提高失效抗力的方法，掌握工程材料的選用原則，理解材料化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。重點(diǎn)：工程材料的選用原則，材料化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。難點(diǎn)：工程材料的失效分析。212.鋼的合金化基礎(chǔ)2.1鋼中合金元素及其分類依據(jù)2.2鐵基固溶體、鋼中的碳化物和氮化物2.3合金元素對(duì)FeC相圖的影響、合金元素與鋼中晶體缺陷的相互作用2.4合金元素對(duì)奧氏體、過冷奧氏體分解的影響2.5合金元素對(duì)淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響、對(duì)鋼強(qiáng)韌化的影響2.6合金鋼的分類及編號(hào)方法教學(xué)要求：使學(xué)生理解合金化的目的，熟悉鋼中常用的合金元素及其分類，熟悉鐵基固溶體、鋼中的碳化物和氮化物的性能及特點(diǎn)，掌握合金元素對(duì)FeC相圖的影響、合金元素與鋼中晶體缺陷的相互作用，掌握合金元素對(duì)奧氏體、過冷奧氏體分解的影響，理解合金元素對(duì)淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響、對(duì)鋼強(qiáng)韌化的影響，熟悉合金鋼的分類及編號(hào)方法。重點(diǎn)：合金元素對(duì)FeC相圖的影響，合金元素對(duì)奧氏體、過冷奧氏體分解的影響。難點(diǎn)：合金元素與鋼中晶體缺陷的相互作用，合金元素對(duì)鋼強(qiáng)韌化的影響。613.工程結(jié)構(gòu)鋼3.1工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求3.2工種結(jié)構(gòu)鋼的性能特點(diǎn)3.3碳素結(jié)構(gòu)鋼3.4普通低合金結(jié)構(gòu)鋼3.5微合金化低合金高強(qiáng)度鋼教學(xué)要求：使學(xué)生掌握工程結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用過程中的受力條件和使用環(huán)境對(duì)其性能提出的要求，掌握工程結(jié)構(gòu)鋼的使用和性能要求與化學(xué)成分設(shè)計(jì)、供貨狀態(tài)及組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，熟悉工程結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能特點(diǎn)、耐大氣腐蝕性、加工工藝性能特點(diǎn)及其與成分、組織之間的關(guān)系，掌握碳素結(jié)構(gòu)鋼、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼、微合金化低合金高強(qiáng)度鋼的成分、組織和性能特點(diǎn)，了解低合金高強(qiáng)度鋼的發(fā)展趨勢(shì)。重點(diǎn)：工程結(jié)構(gòu)鋼的基本要求、性能特點(diǎn)，碳素結(jié)構(gòu)鋼，普通低合金結(jié)構(gòu)鋼。難點(diǎn)：微合金化低合金高強(qiáng)度鋼。41、2、34.機(jī)器零件用鋼4.1調(diào)質(zhì)鋼4.2彈簧鋼4.3滲碳鋼和氮化鋼4.4滾動(dòng)軸承鋼4.5低碳馬氏體型結(jié)構(gòu)鋼4.6超高強(qiáng)度鋼4.7特殊用途結(jié)構(gòu)鋼教學(xué)要求：使學(xué)生熟悉機(jī)器零件用鋼的受力、性能要求，機(jī)器零件用鋼為達(dá)到使用性能要求在成分和加工方面采取的基本途徑和設(shè)計(jì)思路，掌握機(jī)器零件用鋼中合金元素的作用及其合金化原理，掌握調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滲碳鋼和氮化鋼、滾動(dòng)軸承鋼、低碳馬氏體型結(jié)構(gòu)鋼、超高強(qiáng)度鋼的成分、加工、組織、性能之間的關(guān)系，了解特殊用途結(jié)構(gòu)鋼的制備、組織和性能，零件材料選擇的基本原則與思路。重點(diǎn)：調(diào)質(zhì)鋼，彈簧鋼，滲碳鋼和氮化鋼，滾動(dòng)軸承鋼，低碳馬氏體型結(jié)構(gòu)鋼。難點(diǎn)：超高強(qiáng)度鋼，特殊用途結(jié)構(gòu)鋼。41、2、35.工具鋼5.1概述工具鋼的分類、用途、組織、性能等5.2刃具用鋼5.3冷作模具用鋼5.4熱作模具鋼教學(xué)要求：使學(xué)生熟悉工具鋼的應(yīng)用領(lǐng)域、受力條件，掌握其化學(xué)成分和性能特點(diǎn)，熟悉刃具鋼的使用條件及性能要求，掌握刃具用鋼的的牌號(hào)、化學(xué)成分、熱處理工藝、組織和性能及其之間的關(guān)系以及合金元素的作用，掌握冷作模具鋼、熱作模具鋼的種類以及性能要求，成分、加工、組織和性能之間的關(guān)系。重點(diǎn)：工具鋼的分類、用途、組織、性能等，刃具用鋼。難點(diǎn)：冷作模具用鋼，熱作模具鋼。41、2、36.不銹鋼6.1概述6.2合金元素在不銹鋼中的作用6.3鐵素體不銹鋼6.4奧氏體不銹鋼6.5馬氏體不銹鋼6.6雙相不銹鋼6.7沉淀硬化不銹鋼的化學(xué)組成和類型6.8不銹鋼材料的新進(jìn)展教學(xué)要求：使學(xué)生掌握不銹鋼的性能要求、影響不銹鋼耐蝕性因素及提高其耐腐蝕性能的措施、合金元素在不銹鋼中的作用，掌握不銹鋼的種類及牌號(hào)，熟悉鐵素體、馬氏體、奧氏體不銹鋼及雙相不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)，了解不銹鋼新的發(fā)展動(dòng)態(tài)。重點(diǎn)：合金元素在不銹鋼中的作用，鐵素體不銹鋼，奧氏體不銹鋼，馬氏體不銹鋼。難點(diǎn)：雙相不銹鋼，沉淀硬化不銹鋼的化學(xué)組成和類型。41、2、37.耐熱鋼及高溫合金7.1鋼的耐熱性及熱穩(wěn)定鋼7.2金屬的熱強(qiáng)性7.3α-Fe基熱強(qiáng)鋼7.4奧氏體熱強(qiáng)鋼及合金7.5鎳基高溫合金教學(xué)要求：使學(xué)生了解耐熱金屬材料的工作條件及性能要求，掌握提高金屬材料熱強(qiáng)性和抗氧化性能的途徑及原理，掌握耐熱鋼的應(yīng)用、材料選擇、成分和性能特點(diǎn)，熟悉α-Fe基熱強(qiáng)鋼、奧氏體熱強(qiáng)鋼的應(yīng)用、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)，熟悉鎳基高溫合金的成分、組織性能特點(diǎn)。重點(diǎn)：金屬的熱強(qiáng)性，α-Fe基熱強(qiáng)鋼，奧氏體熱強(qiáng)鋼及合金。難點(diǎn)：鋼的耐熱性及熱穩(wěn)定鋼，鎳基高溫合金。41、2、38.鑄鐵8.1鑄鐵的特點(diǎn)和分類8.2鑄鐵的結(jié)晶和石墨化過程8.3灰口鑄鐵8.4球墨鑄鐵8.5蠕墨鑄鐵8.6可鍛鑄鐵8.7特殊性能鑄鐵8.8鑄鐵的熱處教學(xué)要求：使學(xué)生了解鑄鐵的概念、分類、化學(xué)成分、性能特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，掌握片狀石墨的形成機(jī)理，孕育處理和石墨球化、蠕蟲化的機(jī)理，理解金屬材料基體及第二相細(xì)化和變質(zhì)處理的有關(guān)知識(shí)和作用機(jī)理，熟悉灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、特殊性能鑄鐵的應(yīng)用、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)。重點(diǎn)：鑄鐵的特點(diǎn)和分類，鑄鐵的結(jié)晶和石墨化過程，灰口鑄鐵，球墨鑄鐵，蠕墨鑄鐵，可鍛鑄鐵。難點(diǎn)：鑄鐵的結(jié)晶和石墨化過程，特殊性能鑄鐵，鑄鐵的熱處理。41、2、39.有色金屬及其合金9.1鋁及其合金9.2鎂及鎂合金9.3銅及銅合金9.4鈦及鈦合金教學(xué)要求：使學(xué)生了解有色金屬及其合金的種類、性能特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，掌握鋁合金的分類、合金元素及合金化原理，主要的變形鋁合金和鑄造鋁合金成分、加工、組織和性能特點(diǎn)及其之間的聯(lián)系，掌握黃銅和青銅的分類、牌號(hào)、性能特點(diǎn)和應(yīng)用，熟悉鈦及鈦合金、鎂及鎂合金的成分、組織、性能和應(yīng)用。重點(diǎn)：鋁及其合金，銅及銅合金，鈦及鈦合金。難點(diǎn)：鈦及鈦合金。61、2、310.工程非金屬材料10.1高分子合成材料10.2陶瓷10.3復(fù)合材料教學(xué)要求：使學(xué)生了解高分子合成材料的種類、性能特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀和應(yīng)用領(lǐng)域，了解陶瓷的種類、性能特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀和應(yīng)用領(lǐng)域，理解復(fù)合材料的種類及特點(diǎn)、性能特征、界面特點(diǎn)、成型技術(shù)等。重點(diǎn)：復(fù)合材料。難點(diǎn)：高分子合成材料，陶瓷，復(fù)合材料。21、2、3合計(jì)40五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解材料的成分、加工工藝與組織、性能之間的關(guān)系，掌握鋼的合金化、鋼鐵材料、有色金屬等方面專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，具有正確使用材料，合理設(shè)計(jì)材料成分，采取正確的材料制備工藝，改善和提高材料性能以及開發(fā)新材料的能力。六、課程資源1.教材：（1）袁志忠.金屬材料學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)大學(xué)出版社，2019.8.2.參考書：（1）張彥華.工程材料學(xué)（第二版）[M].北京：科學(xué)出版社，2019.9.（2）劉錦云.工程材料學(xué)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2016.11.（3）上官曉峰.工程材料學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.2.3.期刊：（1）王波,張崎靜,徐穎梅.淬火冷卻溫度對(duì)工程機(jī)械用中錳鋼淬火-配分后組織與性能的影響[J].機(jī)械工程材料,2022,47(06):20-24+60.（2）TangC,GuoZ,PanJ,etal.CurrentsituationofcarbonemissionsandcountermeasuresinChina'sironmakingindustry[J].InternationalJournalofMinerals,MetallurgyandMaterials,2022,30(09):1633-1650.（3）鄭浩然,張志璇,谷亞楠等.熱處理對(duì)Mg-Zn-Zr-Y合金組織及性能的影響[J].材料熱處理學(xué)報(bào),2022,44(07):57-64.（4）孫敬偉,王洪磊,楊蕊等.熱處理環(huán)境對(duì)Al2O3纖維力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響[J/OL].材料工程,2022(08):110-119.（5）毛曉東,李英東,陳振寧等.時(shí)效時(shí)間對(duì)AA6014鋁合金板材力學(xué)性能及晶間腐蝕性能的影響[J].材料熱處理學(xué)報(bào),2022,44(05):59-67.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）金屬材料學(xué)：西北工業(yè)大學(xué)慕課，/course/NWPU-1001993003（2）金屬材料學(xué)：江蘇大學(xué)國家精品課./course/UJS-1001752262（3）迷人的材料：西北工業(yè)大學(xué)慕課，./course/XATU-1206585808?from=study七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！獭獭?42課堂討論15（1）根據(jù)課堂討論問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！?63作業(yè)15（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度；（2）以作業(yè)成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！獭獭?63期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績。（2）主要考核鋼的合金化、合金鋼、鑄鐵、有色金屬等方面的內(nèi)容。（3）考試題型為：填空題、選擇題、簡答題和分析題等?！獭獭?02010合計(jì)：100分463618八、考核與成績?cè)u(píng)定1.考核方式及成績?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、課堂討論、作業(yè)、期末考試等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。考核基本要求：考核總成績由期末試卷成績和過程性評(píng)價(jià)成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（