工程材料及熱加工

工程材料及熱加工工程材料及熱加工課程整體情況介紹4/6/20252課程整體情況介紹本課程校內(nèi)發(fā)展的歷史沿革本課程的內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容組織方式與目的教學(xué)條件（教材的使用與建設(shè)）工學(xué)結(jié)合課程特色教學(xué)隊(duì)伍教學(xué)效果4/6/202531、本課程校內(nèi)發(fā)展的歷史沿革

材料是人類(lèi)文明生活的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類(lèi)歷史所謂石器時(shí)代、青銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代就是按生產(chǎn)活動(dòng)中起主要作用的工具材料來(lái)劃分的?？梢?jiàn)材料的發(fā)展對(duì)社會(huì)的進(jìn)步起著極為重要的作用。工程材料及熱加工包括工程材料及熱加工工藝兩部分。它是機(jī)械類(lèi)和近機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。作為一名機(jī)械制造的技術(shù)人員，在設(shè)計(jì)和制造零件時(shí)，必須熟悉各類(lèi)材料的牌號(hào)，懂得材料的成分、組織和性能之間的關(guān)系，對(duì)零件毛坯選用的熱加工工藝應(yīng)有相當(dāng)?shù)牧私?。周朝青銅器

商代青銅獸

4/6/20254

本校以前招生是五年制大專(zhuān)生，沒(méi)有一套合適的教材，上課所用的是參考教材。要講授的內(nèi)容包括鐵碳合金、合金鋼、熱處理、壓力加工、鑄造、鑄焊等方面，它的內(nèi)容涉及的比較廣，每個(gè)方面在各大院校都是一門(mén)獨(dú)立的專(zhuān)業(yè)。1994年原金工教研室主任金南威根據(jù)原航空航天工業(yè)部批準(zhǔn)的“工程材料及金屬熱加工基礎(chǔ)”課程教學(xué)大綱要求，主編了一本適合工科中專(zhuān)學(xué)校的教材。該教材課時(shí)多，對(duì)五年制大專(zhuān)生分兩個(gè)學(xué)期教學(xué)。工程材料部分在第一學(xué)期作為考試課程，熱加工工藝部分在第二學(xué)期作為考查課程。該課程設(shè)有實(shí)驗(yàn)課，包括金相組織的觀察和熱處理實(shí)驗(yàn)等。4/6/20255

根據(jù)學(xué)校發(fā)展的要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)室及實(shí)習(xí)工廠進(jìn)行改建，其課程的教學(xué)也需要進(jìn)行改革?，F(xiàn)在學(xué)校招生是三年制大專(zhuān)生，教材的選用是程曉宇主編的面向21世紀(jì)高職高專(zhuān)規(guī)劃教材《工程材料及熱加工技術(shù)》，對(duì)課程進(jìn)行了以下方面的改革：（1）鑒于現(xiàn)在課程改革和課時(shí)緊張的情況，將熱處理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改為認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)期間參觀熱處理車(chē)間，將金相組織的觀察實(shí)驗(yàn)改為在教師的指導(dǎo)下運(yùn)用課件進(jìn)行。4/6/20256（2）在教學(xué)過(guò)程中，配合理論教學(xué)，為了使學(xué)生對(duì)熱加工和材料應(yīng)用方面有一定的感性認(rèn)識(shí)，采用多媒體課件、采集的視頻等教學(xué)方式，提高了教學(xué)效果。（3）改變了傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，采用互動(dòng)式、課堂討論式教學(xué)，收到了很好的教學(xué)效果。（4）加強(qiáng)過(guò)程管理，改1次期末考試為“平時(shí)成績(jī)＋作業(yè)＋期末考試”綜合考核評(píng)定成績(jī)。板條馬氏體

鐵素體

4/6/202572、本課程的內(nèi)容機(jī)械工程系飛機(jī)制造技術(shù)專(zhuān)業(yè)、模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)、機(jī)械制造與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)（五年制）開(kāi)設(shè)了《工程材料及熱加工》這門(mén)課程，該課程是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，要求學(xué)生掌握制造機(jī)械零件所必備的有關(guān)工程材料及毛坯熱加工方面的知識(shí)。該課程的內(nèi)容包括工程材料基礎(chǔ)和熱加工工藝基礎(chǔ)兩部分曲軸整體熱處理大爐4/6/20258機(jī)械工程材料基礎(chǔ)包括以下內(nèi)容：金屬的力學(xué)性能：介紹材料室溫時(shí)的力學(xué)性能。金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶：介紹常見(jiàn)金屬的晶體結(jié)構(gòu)。鐵碳相圖：介紹鐵碳合金相圖中典型合金的結(jié)晶過(guò)程，鐵碳合金的組織和力學(xué)性能的關(guān)系、相圖在選材方面的應(yīng)用鋼的熱處理：介紹鋼在加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變，過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織、形態(tài)和性能，以及熱處理工藝的目的、方法、和應(yīng)用。金屬材料：介紹常用金屬材料（鑄鐵、碳鋼、合金鋼、軸承合金、鋁合金等）的種類(lèi)、成份、牌號(hào)、熱處理、性能特點(diǎn)及其應(yīng)用。4/6/20259熱加工工藝基礎(chǔ)鑄造：鑄造工藝基礎(chǔ)，鑄造方法，鑄造合金的性能，鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。鍛壓：介紹金屬的可段性、模鍛、自由鍛及板料沖壓。焊接：電弧焊，其它常用焊接方法，常用金屬材料的焊接，焊接結(jié)構(gòu)工藝性。4/6/2025103、教學(xué)內(nèi)容組織方式與目的以合金滲碳鋼為例1、性能要求(1)表面滲碳層硬度高，以保證優(yōu)異的耐磨性和接觸疲勞抗力，同時(shí)具有適當(dāng)?shù)乃苄院晚g性。(2)心部具有高的韌性和足夠高的強(qiáng)度。(3)有良好的熱處理工藝性能。2、成分特點(diǎn)(1)低碳：碳含量一般為0.10%～0.25%。(2)加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。(3)加入阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素：Ti、V、W、Mo等。3、常見(jiàn)鋼種及牌號(hào)20Cr低淬透性合金滲碳鋼。20CrMnTi中淬透性合金滲碳鋼。18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金滲碳鋼。4/6/2025114、熱處理和組織性能合金滲碳鋼的熱處理工藝一般都是滲碳后直接淬火，再低溫回火。熱處理后，表面滲碳層的組織為合金滲碳體+回火馬氏體+少量殘余奧氏體組織，硬度為60HRC～62HRC。心部組織與鋼的淬透性及零件截面尺寸有關(guān)，完全淬透時(shí)為低碳回火馬氏體，硬度為40HRC～48HRC；多數(shù)情況下是屈氏體、回火馬氏體和少量鐵素體，硬度為25HRC～40HRC。心部韌性一般都高于700KJ/m2。5、用途主要用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)中的變速齒輪，內(nèi)燃機(jī)上的凸輪軸、活塞銷(xiāo)等機(jī)器零件。變速齒輪撥叉4/6/202512以熔模鑄造為例一、熔模鑄造的工藝過(guò)程二、熔模鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍4/6/202513熔模鑄造有以下優(yōu)點(diǎn):1)由于鑄型精密,沒(méi)有分型面,型腔表面極光潔,故鑄件的精度及表面質(zhì)量均優(yōu)。同時(shí),鑄型在熱態(tài)澆注,可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。2)由于型殼是由耐火材料制成,可以適應(yīng)各種合金的生產(chǎn),對(duì)于生產(chǎn)高熔點(diǎn)合金及難切削加工合金,更顯出其獨(dú)特的優(yōu)越性。3)生產(chǎn)批量不受限制,除常用于成批、大量生產(chǎn)外,也可用于單件生產(chǎn)。熔模鑄造的主要缺點(diǎn)是:材料昂貴、工序多、生產(chǎn)周期長(zhǎng),不宜生產(chǎn)大件等。熔模鑄造廣泛應(yīng)用于電器儀表、刀具、航空等制造部門(mén)。例如,汽輪機(jī)和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片,汽車(chē)、拖拉機(jī)上的小型零件等,已成為少或無(wú)切削加工中最重要的工藝方法。4/6/2025144、教學(xué)條件（教材的使用與建設(shè)）該課程在近幾年的教學(xué)中曾使用過(guò)原金工教研室金南威主編的《工程材料及熱加工基礎(chǔ)》，該教材的內(nèi)容較多，不適應(yīng)現(xiàn)在的課時(shí)壓縮要求；選用丁德全主編《金屬工藝學(xué)》教材，該教材分為三篇內(nèi)容：工程材料篇、熱加工工藝篇、機(jī)械加工工藝篇。機(jī)械加工工藝篇與選用的《金工實(shí)習(xí)》教材內(nèi)容發(fā)生沖突。2006年選用西安電子科技大學(xué)出版社程曉宇主編、我校參編的《工程材料及熱加工技術(shù)》這門(mén)教材。該教材具有以下特點(diǎn)：該教材適應(yīng)教學(xué)總學(xué)時(shí)的壓縮，以必須夠用為度，以掌握概念、強(qiáng)化應(yīng)用為教學(xué)重點(diǎn)。以材料與毛坯選擇為目標(biāo)，以材料應(yīng)用為主線，將理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行全方位的整合，形成新的課程內(nèi)容體系，把對(duì)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)貫穿到教材內(nèi)容的各個(gè)部分。注重企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)實(shí)際案例。將企業(yè)實(shí)際發(fā)生的一些材料方面的技術(shù)案例引入到到該教材，讓學(xué)生一開(kāi)始就注意理論與實(shí)踐結(jié)合，提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力。4/6/202515以齒輪為例齒輪類(lèi)零件選材1.齒輪的工作條件(1)由于傳遞扭矩，齒根承受很大的交變彎曲應(yīng)力；(2)換擋、啟動(dòng)或嚙合不均時(shí)，齒部承受一定沖擊載荷；(3)齒面相互滾動(dòng)或滑動(dòng)接觸，承受很大的接觸壓應(yīng)力及摩擦力的作用。2.齒輪的失效形式(1)疲勞斷裂主要從根部發(fā)生。(2)齒面磨損由于齒面接觸區(qū)摩擦，使齒厚變小。(3)齒面接觸疲勞破壞，在交變接觸應(yīng)力作用下，齒面產(chǎn)生微裂紋，微裂紋的發(fā)展，引起點(diǎn)狀剝落。(4)過(guò)載斷裂主要是沖擊載荷過(guò)大造成的斷齒。4/6/2025163.齒輪的性能要求(1)高的彎曲疲勞強(qiáng)度;(2)高的接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性;(3)較高的強(qiáng)度和沖擊韌性。齒輪材料一般選用低、中碳鋼或其合金鋼，經(jīng)表面強(qiáng)化處理后，表面強(qiáng)度和硬度高，心部韌性好，工藝性能好，經(jīng)濟(jì)上也較合理。4/6/202517典型齒輪選材舉例

1.機(jī)床齒輪

機(jī)床變速箱齒輪擔(dān)負(fù)傳遞動(dòng)力，改變運(yùn)動(dòng)速度和方向的任務(wù)。載荷不大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，工作條件好。一般可選中碳鋼(45鋼)制造，為了提高淬透性，也可選用中碳合金鋼(40Cr鋼)。工藝路線為：下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→輪齒高頻淬火及回火→精磨。沖擊載荷小的低速齒輪也可采用HT250、HT350、QT500-5、QT600-2等鑄鐵制造。4/6/2025182.汽車(chē)齒輪汽車(chē)齒輪主要分裝在變速箱和差速器中。工作較為繁重，比機(jī)床齒輪要求高。一般用合金滲碳鋼20Cr或20CrMnTi制造。滲碳齒輪的工藝路線為：下料→鍛造→正火→切削加工→滲碳、淬火及低溫回火→噴丸→磨削加工4/6/202519制作的在線學(xué)習(xí)內(nèi)容豐富，圖文并茂，動(dòng)畫(huà)生動(dòng)，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及積極性。舉例（非合金鋼）電子教案：自制的電子教案及采集的視頻，教師可以在多媒體進(jìn)行授課，將生產(chǎn)的實(shí)際情況帶到課堂，縮短了課堂與企業(yè)生產(chǎn)的距離，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。課程組設(shè)計(jì)與制作的《金屬工藝學(xué)》多媒體課件在2004年我校青年教師多媒體課件競(jìng)賽中獲一等獎(jiǎng)；該課件在2005年陜西省現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用研究成果評(píng)選活動(dòng)中獲二等獎(jiǎng)，在陜西省高校青年教師多媒體課件競(jìng)賽中獲優(yōu)秀獎(jiǎng)。4/6/2025205、工學(xué)結(jié)合教師純粹在黑板上畫(huà)餅，沒(méi)有實(shí)踐教學(xué)，不能適應(yīng)高職教育的發(fā)展的要求。本課程教學(xué)人員積極組織工學(xué)結(jié)合教學(xué)研究，建設(shè)雙師素質(zhì)和雙師結(jié)構(gòu)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。我校機(jī)械制造與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)、飛機(jī)制造技術(shù)專(zhuān)業(yè)、模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)等在基礎(chǔ)課教學(xué)方面開(kāi)設(shè)了工程材料及熱加工課程。在實(shí)踐教學(xué)方面有計(jì)劃的開(kāi)展校內(nèi)實(shí)習(xí)工廠的鉗工實(shí)習(xí)、機(jī)工實(shí)習(xí)，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)融為一體。校內(nèi)工廠為工學(xué)結(jié)合創(chuàng)造了教學(xué)條件。為培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)，使學(xué)生有機(jī)會(huì)進(jìn)行崗位體驗(yàn)，各專(zhuān)業(yè)在教學(xué)設(shè)計(jì)方面安排了認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。學(xué)校企業(yè)緊密聯(lián)系，建立了深度融合的校企合作關(guān)系。穩(wěn)定的校外實(shí)訓(xùn)基地有多處，如慶安公司、遠(yuǎn)東公司、西安發(fā)動(dòng)機(jī)公司、西安飛機(jī)制造公司等。近幾年來(lái)，全體教師在課程教學(xué)實(shí)踐中積極探索工學(xué)結(jié)合方式，提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，取得了很好的教學(xué)效果。其結(jié)果使機(jī)械系畢業(yè)生就業(yè)率一直穩(wěn)定在96%以上。現(xiàn)在畢業(yè)生主要就業(yè)在航空航天系統(tǒng)、國(guó)企、合資企業(yè)、外資企業(yè)等，有的學(xué)生已經(jīng)取得了可喜的成績(jī)。4/6/2025216、課程特色本課程具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中重視學(xué)生在校學(xué)習(xí)與實(shí)際工作的一致性，充分利用校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地資源，采用“理論教學(xué)——課內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)——金工實(shí)習(xí)——認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)這種工學(xué)結(jié)合的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)抽象知識(shí)與崗位實(shí)用技能的轉(zhuǎn)化，提高學(xué)生的技能水平。充分利用信息時(shí)代的教育技術(shù)，以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，將課程知識(shí)點(diǎn)，制作成融文字、圖片、動(dòng)畫(huà)、聲音為一體的多媒體課件。所制作的課件生動(dòng)形象，插圖醒目清楚，易于學(xué)生理解和掌握，教學(xué)效果顯著。組織觀看輔助教學(xué)電教片，使學(xué)生了解現(xiàn)代制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)，擴(kuò)大知識(shí)面，掌握相關(guān)學(xué)科的發(fā)展前沿采用討論式、互動(dòng)式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)與工程實(shí)例相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲及工程意識(shí)。定期收集學(xué)生對(duì)于教學(xué)過(guò)程及教學(xué)方法的反饋意見(jiàn)，不斷改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段。4/6/2025227、教學(xué)隊(duì)伍王巧云：西工大雙師型韓敏健：在職碩士研究生。王永鋒:研究生曹靜:研究生王栓強(qiáng):研究生4/6/202523教學(xué)隊(duì)伍整體結(jié)構(gòu)

教師隊(duì)伍屬于中青年結(jié)合，以中年教師為核心，青年教師為主體，梯隊(duì)層次清晰合理。現(xiàn)有專(zhuān)職教師5人，其中講師3人，助講2人，碩士研究生3人，碩士研究生在讀1人，教師知識(shí)結(jié)構(gòu)涵蓋各層次，符合教學(xué)要求。教師隊(duì)伍中“雙師型”教師1人；畢業(yè)后分配到工廠進(jìn)行實(shí)踐，后來(lái)調(diào)到教師崗位的教師有2名，他們具有參與實(shí)際工程的經(jīng)歷和豐富的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。教師隊(duì)伍的專(zhuān)職教師均為核心教學(xué)人員，自入校以來(lái)一直在教學(xué)一線工作，承擔(dān)著主要課程的教學(xué)工作，具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)效果良好。近幾年，新畢業(yè)的年輕教師利用假期到生產(chǎn)第一線進(jìn)行培訓(xùn)，受到了很好的效果。今后隨著課程改革的不斷完善，將培養(yǎng)年輕教師迅速成長(zhǎng)，以形成結(jié)構(gòu)更加合理、素質(zhì)更加優(yōu)秀的教師隊(duì)伍。4/6/2025248、教學(xué)效果原金工教研室主任金南威的評(píng)價(jià)工程材料與熱加工在我校辦專(zhuān)科期間曾經(jīng)是金屬工藝學(xué)系列課程中一門(mén)重要的課程，該課程在多年的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)改革中取得了很好的教學(xué)效果，特別是近幾年來(lái)，形成了獨(dú)具特色的教學(xué)模式和教學(xué)風(fēng)格。在學(xué)時(shí)不斷壓縮的情況下，能整合教學(xué)內(nèi)容，形成了一定特色的教學(xué)內(nèi)容體系。注重材料學(xué)理論知識(shí)的傳授與實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)相結(jié)合，著重培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。教學(xué)質(zhì)量不斷提高，且受到了同行專(zhuān)家和學(xué)生的一致好評(píng)，4/6/202525

機(jī)械系主任宋文學(xué)教授的評(píng)價(jià)工程材料與熱加工作為一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容跨越材料工程和機(jī)械工程兩大學(xué)科，授課難度很大。該課程授課教師很好地把握了兩大學(xué)科內(nèi)容之間的關(guān)系，建立了完善的課程內(nèi)容體系。授課教師態(tài)度端正，備課認(rèn)真，內(nèi)容熟練，教學(xué)方法靈活，善于運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段，板書(shū)、多媒體課件、錄像、教學(xué)模型交替使用，學(xué)生喜歡，效果較好。4/6/202526機(jī)械基礎(chǔ)教研室韓敏建老