《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(chēng)：工程材料課程代碼：MEAU2012英文名稱(chēng)：Engineering Materials課程性質(zhì)：大類(lèi)基礎(chǔ)課程（專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課程）學(xué)分/學(xué)時(shí)：2學(xué)分/36學(xué)時(shí)開(kāi)課學(xué)期：第4學(xué)期適用專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、工業(yè)設(shè)計(jì)等專(zhuān)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(wú)開(kāi)課單位：機(jī)電工程學(xué)院課程負(fù)責(zé)人：陳長(zhǎng)軍大綱執(zhí)筆人：陳長(zhǎng)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(shí)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(jì)及其自動(dòng)化、過(guò)程裝備與控制工程、熱能與動(dòng)力工

2、程、理論與應(yīng)用力學(xué)專(zhuān)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(guò)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(wèn)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(hào)、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(duì)應(yīng)關(guān)系：畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系說(shuō)明畢業(yè)要求1：?jiǎn)栴}分析2-1能針對(duì)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(cè)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(duì)實(shí)際工程問(wèn)題中的材料來(lái)分析組織和驗(yàn)證性能。教學(xué)目標(biāo)2對(duì)實(shí)際工程問(wèn)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(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過(guò)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(guò)熟悉鋼的牌號(hào)、性能、用途來(lái)正確選用材料，通過(guò)設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)）Ø 目標(biāo)及要求：1) 材料與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系；工程材料及其分類(lèi)；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(huì)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(lèi)。2、 第一章 工程材料的性能（2學(xué)時(shí)） 1.1靜載時(shí)材料的力學(xué)性能 1.2動(dòng)載時(shí)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(shí)） 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(guò)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(shí)）3.1單晶體、多晶體的塑性變形3.2塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響3.3變形金屬在加熱時(shí)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(duì)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(shí)回復(fù)、再結(jié)晶以及晶粒長(zhǎng)大的過(guò)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(guò)程以及細(xì)化晶粒的原理。Ø 作業(yè)內(nèi)容：?jiǎn)尉w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(dòng)的。5、 第四章 二元合金（4學(xué)時(shí)）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(lèi)«；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(guò)程以及結(jié)晶

8、過(guò)程中各個(gè)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(guò)程和相、組織的變化情況。Ø 作業(yè)內(nèi)容：計(jì)算Pb-Sn共晶相圖中過(guò)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(shí)）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(gè)鐵碳相圖的結(jié)構(gòu)；3）理解鐵碳相圖并能根據(jù)相圖對(duì)七種典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)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(jì)算七種合金的簡(jiǎn)單室溫相組成和組織組成；5）了解碳鋼的分類(lèi)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(jì)算過(guò)共晶白口鑄鐵以及過(guò)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(jì)算組織組成。7、 第六章 鋼的熱處理（3學(xué)時(shí)）6.1 概述6.2 鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變6.3 鋼在冷卻時(shí)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(duì)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(guò)程；2) 過(guò)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(duì)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(guò)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(shí)）7.1 合金元素在鋼中的作用7.2 合金鋼的分類(lèi)和編號(hào)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(lèi)及編號(hào)方法；3) 了解合金結(jié)構(gòu)鋼的編號(hào)方法及其性能特點(diǎn)。4) 了解工具鋼和特殊性能鋼的編號(hào)方法及性能特點(diǎn)。Ø 討論內(nèi)容：不同鋼種的編號(hào)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(lèi)方法以及編號(hào)方法。9、 第八章 鑄鐵（2學(xué)時(shí)）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(lèi)；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(lèi)、牌號(hào)、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(duì)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(lèi)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(shí)）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(lèi)及編號(hào)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(lèi)方法及性能特點(diǎn)«；Ø 討論內(nèi)容：鋁合金固溶時(shí)效的過(guò)程。Ø 作業(yè)內(nèi)容：了解鈦合金的分類(lèi)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(lèi)及相關(guān)的

13、金屬學(xué)知識(shí)。11、 第十章 非金屬材料（2學(xué)時(shí)）10.1 高分子材料的基礎(chǔ)知識(shí)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(lèi)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(shí)）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(lái)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(shí)齒輪、凸輪（軸）、氣門(mén)、氣門(mén)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(lái)。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(guò)引入問(wèn)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(shí)體系，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提高課堂的積極性。工程材料課堂上會(huì)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(shí)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(duì)材料整體的性能有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，后來(lái)從第二章晶體結(jié)構(gòu)開(kāi)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(duì)鋼鐵材料知識(shí)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(duì)工程材料認(rèn)識(shí)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(gè)工程材料后的一個(gè)選材應(yīng)用原則，對(duì)整個(gè)知識(shí)點(diǎn)的一個(gè)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(shuō)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(hào)、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(dòng)問(wèn)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(wèn)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(duì)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(shí)體系。2. 強(qiáng)化材料的基本方法。教學(xué)內(nèi)容貫穿在整個(gè)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(shí)，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(duì)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(duì)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(kāi)始教學(xué)時(shí)，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(duì)于不同的合金結(jié)合前面所學(xué)的相以及組織的概念對(duì)不同合金的平衡結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行講解，進(jìn)而對(duì)合金的相以及組織的概念更深刻的認(rèn)識(shí)。4. 鐵碳合金。運(yùn)用啟發(fā)法引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)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(shí)整個(gè)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(guò)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(shí)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(guò)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(guò)程中，每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都應(yīng)具有明確的目的性。同時(shí)，以上教學(xué)方法需要根據(jù)教學(xué)過(guò)程中的實(shí)際效果、學(xué)生對(duì)知識(shí)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(duì)知識(shí)點(diǎn)理解程度不高時(shí)，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(shí)，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(shí)掌握。在學(xué)生對(duì)知識(shí)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