金屬材料的教學大綱

1、工程材料課程教學大綱課程英文名稱 ： Engineering Materials課程編號 ： 14109404適用專業(yè) ：機械設計制造及其自動化、 過程裝備與控制工程、熱能與動力工程、油氣儲運工 程、金屬材料工程、工業(yè)設計、理論與應用力學課程計劃學時 ：48 學時（理論教學 36 學時，實驗 12 學時）學分 ： 3課程簡介 ：本課程是機械設計制造及其自動化、 過程裝備與控制工程、 熱能與動力工程、 理論與應 用力學專業(yè)的技術(shù)基礎課程之一。 其目的是使學生獲得有關(guān)工程結(jié)構(gòu)和機械零件常用的金屬 材料和非金屬材料的基本理論和性能特點， 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

2、藝路線的能力。本課程 主要擔負著以下幾方面的任務： 使學生掌握金屬及合金的成分組織結(jié)構(gòu)與性能之 間的關(guān)系及其變化規(guī)律； 學會分析鐵碳合金狀態(tài)圖， 從而掌握鋼鐵的成分、 組織和性能的關(guān) 系， 為合理選用鋼鐵材料打下一定的基礎； 了解鋼鐵熱處理概念和工藝， 掌握鋼熱處理 組織性能之間的關(guān)系，為合理選用熱處理工藝打下必要的基礎； 在金屬材料方面 應掌握常用金屬材料的工業(yè)牌號、 熱處理工藝及用途， 為合理選用金屬材料打下一定的基礎； 對非金屬材料性能和用途作一般性的了解。在學習本課程前應先完成金工實習。 本課程可為后續(xù)相關(guān)的專業(yè)課程設計服務。 學生通 過學習該課程后 可掌握有關(guān)工程材料的性質(zhì)、加工性以

3、及熱處理工藝等方面的基礎知識。 一、課程教學內(nèi)容及教學基本要求緒論本章重點： 熟悉本課程的內(nèi)容、要求及學習方法 第一節(jié)、工程材料在近代工業(yè)中的地位和作用及與本專業(yè)的關(guān)系； 第二節(jié)、本課程的內(nèi)容；第三節(jié)、本課程的教學目的，要求和學習方法。本節(jié)要求了解 （考核概率 20%）第一章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶難點： 常本章重點： 晶體的基本概念；影響晶核形成和長大的因素及細化晶粒的方法。 見金屬的晶體結(jié)構(gòu)及純金屬的實際結(jié)構(gòu)。第一節(jié) 純金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體的基本概念晶格、晶胞、晶格常數(shù)二、常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型體心、面心、密排六方晶格本節(jié)要求理解 （考核概率 60%），作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學

4、內(nèi)容；第二節(jié) 純金屬的實際結(jié)構(gòu)與晶體缺陷一、單晶體與多晶體二、晶體缺陷 空位與間隙原子，位錯、晶界和亞晶界本節(jié)要求理解 （考核概率 60%），作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第三節(jié) 純金屬的結(jié)晶一、結(jié)晶的基本概念過冷現(xiàn)象，過冷度、冷卻曲線二、結(jié)晶過程的基本規(guī)律形核、核長大三、影響晶核形成和長大的因素過冷度、變質(zhì)處理，獲得細晶粒金屬的方法本節(jié)要求理解 （考核概率 80%），作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第二章 二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖本章重點： 掌握合金相結(jié)構(gòu)的基本類型； 熟悉狀態(tài)圖的建立及用途。 難點： 掌握二元合 金狀態(tài)圖的基本類型。第一節(jié) 合金的晶體結(jié)構(gòu)一、合金的定義和

5、實用意義，組元、相和組織二、合金相結(jié)構(gòu)的基本類型固溶體 （置換式、間隙式、溶質(zhì)、溶劑、固溶度）化合物本節(jié)要求理解 （考核概率 60%），作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第二節(jié) 二元合金狀態(tài)圖一、狀態(tài)圖的建立，狀態(tài)圖的用途二、二元合金狀態(tài)圖的基本類型 勻晶相圖 （相圖分析，結(jié)晶過程，晶內(nèi)偏析 ） 共晶狀態(tài)圖 （相圖分析，結(jié)晶過程，共晶反應，二次相的析出，比重偏析）本節(jié)要求理解 （考核概率 60%）；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；三、二元合金相圖與合金性能的關(guān)系本節(jié)要求理解 （考核概率 60%）；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第三章 鐵碳合金難點：本章重點： 純鐵

6、的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變；鐵碳合金中的相結(jié)構(gòu)與性能；碳鋼的牌號及用途。鐵碳合金狀態(tài)圖并利用狀態(tài)圖對典型合金的結(jié)晶過程進行分析。第一節(jié) 純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變與鐵碳合金中的相一、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變二、鐵碳合金中的相結(jié)構(gòu) （鐵素體、奧氏體、滲碳體 ）與性能 本節(jié)要求掌握 （考核概率 90%）；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第二節(jié) 鐵碳合金相圖一、相圖分析，共析反應、共晶反應二、典型合金結(jié)晶過程分析本節(jié)要求掌握 （考核概率 90%）；作業(yè)布置五道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第三節(jié) 碳鋼一、碳鋼的分類、編號二、碳鋼的成分、組織與性能的關(guān)系三、碳鋼的用途本節(jié)要求理解 （考核概率 60%）；作業(yè)布置二道題

7、，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第四章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶本章重點： 加工硬化現(xiàn)象；冷變形與熱變形的區(qū)別。 難點： 冷變形金屬在加熱過程中組 織與性能的變化。第一節(jié) 金屬的塑性變形一、單晶體塑性變形滑移的一般概念，金屬塑性變形的實質(zhì)二、多晶體塑性變形晶粒間位向的影響，晶界的影響，晶粒大小對金屬變形的影響 本節(jié)要求理解 （考核概率 60%）；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第二節(jié) 冷塑性變形對金屬組織和性能的影響一、加工硬化二、纖維組織，織構(gòu)本節(jié)要求理解 （考核概率 90%）；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第三節(jié) 冷塑性變形金屬在加熱過程中組織與性能的變化一、回復及其對金屬

8、組織和性能的影響二、再結(jié)晶再結(jié)晶溫度再結(jié)晶對金屬組織和性能的影響本節(jié)要求理解 （考核概率 80%）；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第四節(jié) 金屬的熱變形一、金屬的熱變形與冷變形的區(qū)別二、金屬經(jīng)熱變形后組織和性能的變化本節(jié)要求理解 （考核概率 60%）；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第五章 鋼的熱處理本章重點： 掌握鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變過程；掌握鋼在冷卻轉(zhuǎn)變時的產(chǎn)物及轉(zhuǎn)變曲線； 熟悉鋼的退火、正火、淬火、回火的目的、工藝及應用。 難點： 鋼的淬透性概念、影響因素 及與淬硬性的區(qū)別。第一節(jié) 概述 熱處理的定義、目的和分類及在工業(yè)中的應用本節(jié)要求理解 （考核概率 60%）；作業(yè)

9、布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第二節(jié) 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變一 、奧氏體的形成 二、奧氏體晶粒度及其影響因素本節(jié)要求理解 （考核概率 60%）；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第三節(jié) 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變 一、奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線 二、奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織特征與性能 珠光體、上貝氏體、下貝氏體、三、奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線四、馬氏體的轉(zhuǎn)變 馬氏體的組織結(jié)構(gòu)與性能本節(jié)要求掌握 （考核概率 80%）；作業(yè)布置五道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第四節(jié) 鋼的退火與正火 一、鋼的退火目的、工藝及應用 二、鋼的正火目的、工藝及應用三、退火與正火的選擇本節(jié)要求掌握 （考核概率 80%）；作業(yè)布置三道

10、題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第五節(jié) 鋼的淬火 一、淬火的定義、目的 二、常用的淬火方法三、鋼的淬透性及淬硬性本節(jié)要求掌握 （考核概率 80%）；作業(yè)布置三道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第六節(jié) 淬火鋼的回火 一、淬火鋼回火的目的 二、回火的分類及應用本節(jié)要求掌握 （考核概率 80%）；作業(yè)布置三道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第七節(jié) 鋼的表面熱處理 一、表面淬火火焰加熱表面淬火感應加熱表面淬火二、化學熱處理簡介本節(jié)要求理解 （考核概率 60%）；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第六章 合金鋼本章重點： 各常用合金鋼的成分、牌號、熱處理。 難點： 合金元素在鋼中的作用。第一節(jié) 合金鋼

11、的分類和編號一、按成分分類二、按用途分類本節(jié)要求理解 （考核概率 50%）；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用 一、合金元素與鐵和碳的作用 二、合金元素對鐵碳合金狀態(tài)圖的影響三、合金元素對鋼的熱處理的影響 本節(jié)要求理解 （考核概率 60%）；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼一、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼的成分、牌號、熱處理、組織和性能 二、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼的成分、牌號、熱處理、組織和性能三、彈簧鋼、滾動軸承鋼的成分、牌號、熱處理、組織和性能本節(jié)要求理解 （考核概率 60%）；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第四節(jié) 合金工具鋼 一、低

12、合金工具鋼的成分、牌號、熱處理、組織、性能及用途 二、高速鋼的成分、牌號、熱處理、組織、性能及用途三、模具鋼的成分、牌號、熱處理、組織、性能及用途本節(jié)要求理解 （考核概率 60%）；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第五節(jié) 特殊性能鋼一、不銹鋼的成分、牌號、熱處理、組織和性能二、耐熱鋼的成分、牌號、熱處理、組織和性能本節(jié)要求理解 （考核概率 80%）；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第七章 鑄鐵難點： 鑄鐵的石本章重點： 鑄鐵的特點、分類；熟悉各常用鑄鐵的牌號、性能和用途。 墨化過程。第一節(jié) 概述一、鑄鐵的特點及分類二、鑄鐵的石墨化及影響因素本節(jié)要求掌握 （考核概率 80%）

13、；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容； 第二節(jié) 灰口鑄鐵一、灰口鑄鐵的牌號、性能和用途二、變質(zhì)處理本節(jié)要求掌握 （考核概率 60%）；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第三節(jié) 可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵的特點、牌號、性能和用途 本節(jié)要求理解 （考核概率 50%）；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第四節(jié) 球墨鑄鐵 球墨鑄鐵的特點、牌號、性能和用途 本節(jié)要求理解 （考核概率 50%）；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第八章 有色金屬及合金本章重點： 純鋁及常用鋁合金的成分、牌號、性能及用途；熟悉純銅及常用銅合金的分 類、牌號、組織、性能及用途；常用的軸承合金。 難點： 固

14、溶處理及時效第一節(jié) 鋁及其合金 一、純鋁及鋁合金的分類及編號 二、鋁合金的熱處理 固溶處理及時效三、變形鋁合金與鑄造鋁合金的成分、牌號 本節(jié)要求掌握 （考核概率 80%）；作業(yè)布置二道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第二節(jié) 銅及其合金一、純銅 二、銅合金的分類、牌號、組織、性能及用途本節(jié)要求理解 （考核概率 80%）；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第三節(jié) 軸承合金 一、軸承合金的性能要求 二、錫基、鉛基軸承合金 本節(jié)要求理解 （考核概率 50%）；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第九章 非金屬材料 對非金屬材料的性能及用途作一般性了解。 第一節(jié) 高分子材料 一、高分子材料的

15、基本知識三、高分子材料的性能特點四、常用高分子材料 塑料 橡膠 本節(jié)要求了解 （考核概率 50%）；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第二節(jié) 陶瓷材料一、陶瓷的組成與結(jié)構(gòu)二、陶瓷材料的性能特點及應用本節(jié)要求了解 （考核概率 10%） ；第十章 典型零件的選材及熱處理工藝分析本章重點： 熟悉選材過程。 難點： 正確分析各熱處理工序的作用。第一節(jié) 選材方法本節(jié)要求理解 （考核概率 40%）；作業(yè)布置一道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；第二節(jié) 典型零件的選材及熱處理工藝分析一、軸二、齒輪本節(jié)要求掌握 （考核概率 80%）；作業(yè)布置三道題，要求通過作業(yè)理解所學內(nèi)容；實驗教學內(nèi)容：實驗一、金屬的顯

16、微分析法；實驗二、碳鋼和鑄鐵在平衡狀態(tài)下的顯微 組織；實驗三、鋼的熱處理及其對組織和性能的影響；實驗四、常用工程材料的顯微組織觀 察與金相顯微照相技術(shù)簡介。要求： 了解各種分析方法， 掌握材料分析方法的選擇與試樣的制備與要求， 熟悉鋼的熱處理 及其對組織和性能的影響，提高顯微組織觀察的能力?？己朔绞剑嚎荚??？荚嚦煽儯?75 分） +平時成績（ 5 分） +實驗成績（ 20 分）、教學內(nèi)容學時分配一覽表內(nèi)容理論學時實踐學時建議的教學組織形式、 方法、手段緒論2講授 +討論、 CAI 課件第一章與結(jié)晶金屬的晶體結(jié)構(gòu)2課外自學講授 +討論 +習題 實驗、 CAI 課件第二章 構(gòu)與相圖二元合金的相結(jié)2

17、課外自學講授 +討論 +習題、 CAI 課件第三章鐵碳合金62課外自學講授 +討論 +習題 實驗、 CAI 課件第四章 與再結(jié)晶金屬的塑性變形2課外自學講授 +討論 +習題、 CAI 課件第五章鋼的熱處理84課外自學講授 +討論 +習題 實驗、 CAI 課件第六章 合金鋼6課外自學講授 +討論 + 習題實驗、 CAI 課件第七章 鑄鐵22課外自學講授 +討論 +習題 實驗、 CAI 課件第八章 有色金屬及合金2課外自學講授 +討論 +習題 實驗、 CAI 課件第九章 非金屬材料2講授 +討論、 CAI 課件第十章 典型零件的選材 及熱處理工藝分析2課外自學講授 +討論 +習題 實驗、 CAI 課件合計3612三、大綱附錄建議教材付廣艷主編 . 工程材料 . 中國石化出版社， 2007 （高等學?！笆晃濉币?guī)劃教材）參考書目1. 劉新佳主編 . 工程材料 . 北京：化學工業(yè)出版社， 20062. 何世禹 ,金曉鷗主編 .機械工程材料