機(jī)械工程材料教學(xué)大綱

1、機(jī)械工程資料授課大綱大綱說(shuō)明課程代碼：3325041總學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（講課26學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)）總學(xué)分：2課程種類(lèi)：學(xué)科基礎(chǔ)課，必修適用專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)預(yù)修要求：化學(xué)，物理學(xué)，工程圖學(xué)等。一、課程的性質(zhì)、目的、任務(wù)：1、課程的性質(zhì)本課程是機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)學(xué)科基礎(chǔ)課。2、課程的目的與任務(wù)使學(xué)生在獲得有關(guān)金屬學(xué)，熱辦理的基本理論和機(jī)械工程資料的一般知識(shí)的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)常用機(jī)械工程資料的成份、組織和性能之間的關(guān)系及其熱辦理工藝和用途。使學(xué)生在學(xué)完本課程后，應(yīng)擁有常用機(jī)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(yīng)擁有有關(guān)的基礎(chǔ)，并為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程和將來(lái)從事

2、技術(shù)工作準(zhǔn)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(gòu)造和結(jié)晶過(guò)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(shí)擁有合理采用機(jī)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(diǎn)和應(yīng)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(chǎn)過(guò)程中熱辦理工序地址的能力。5、授課方法及現(xiàn)代化授課手段的運(yùn)用a為了填充學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少，實(shí)質(zhì)條件差的不足，課堂授課中配以多媒體授課。b習(xí)題課和習(xí)題的要求由于課時(shí)緊張不單獨(dú)安排習(xí)題課，對(duì)于作業(yè)中出現(xiàn)的問(wèn)題，在課堂上及時(shí)予以

3、解決。每次課后部署1-3題作業(yè)，以書(shū)中習(xí)題為主。三、大綱的使用說(shuō)明：本大綱適用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的本科學(xué)生。大綱正文第一章金屬的力學(xué)性能學(xué)時(shí)：3學(xué)時(shí)（講課1學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）本章解說(shuō)要點(diǎn)：掌握強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲倦強(qiáng)度和斷裂韌性的看法。要點(diǎn)：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲倦強(qiáng)度和斷裂韌性的看法。強(qiáng)度和塑性一、強(qiáng)度二、塑性硬度一、布氏硬度試驗(yàn)法二、洛氏硬度試驗(yàn)法三、維氏硬度試驗(yàn)法沖擊韌性一、擺錘式一次沖擊試驗(yàn)二、多次沖擊試驗(yàn)疲倦強(qiáng)度斷裂韌性第二章金屬與合金的晶體構(gòu)造學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)（講課2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）本章解說(shuō)要點(diǎn)：掌握金屬與合金的晶體構(gòu)造以及實(shí)質(zhì)的晶體構(gòu)造；掌握合金晶體構(gòu)造

4、的基本看法；理解合金的相構(gòu)造。要點(diǎn)：金屬與合金的晶體構(gòu)造以及實(shí)質(zhì)的晶體構(gòu)造；合金晶體構(gòu)造的基本看法。難點(diǎn)：合金的相構(gòu)造。金屬的晶體構(gòu)造一、晶體與非晶體二、晶體構(gòu)造的基本知識(shí)三、晶體的各向異性金屬的實(shí)質(zhì)晶體構(gòu)造一、多晶體構(gòu)造與亞晶粒二、晶體弊端合金的晶體構(gòu)造一、基本看法二、合金的相構(gòu)造第三章純金屬與合金的結(jié)晶學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)（講課2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）本章解說(shuō)要點(diǎn)：掌握純金屬結(jié)晶的過(guò)程及其基本規(guī)律；理解純金屬結(jié)晶后的組織；掌握二元合金相圖基本種類(lèi)及合金的冷卻過(guò)程；掌握合金性能與相圖的關(guān)系。要點(diǎn)：純金屬以及合金的結(jié)晶過(guò)程和它們的相圖；合金的性能與相圖的關(guān)系。難點(diǎn)：合金的性能與相圖的關(guān)系。純金屬的結(jié)晶一、

5、冷卻曲線與過(guò)冷度二、結(jié)晶過(guò)程及其基本規(guī)律三、金屬結(jié)晶后的晶粒大小四、鑄錠的組織合金的結(jié)晶一、二元合金相圖二、二元合金相圖的基本種類(lèi)及合金的冷卻過(guò)程合金性能與相圖的關(guān)系一、合金力學(xué)性能與相圖的關(guān)系二、合金鑄造性能與相圖的關(guān)系第四章金屬的塑性變形與再結(jié)晶學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)（講課2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）本章解說(shuō)要點(diǎn)：掌握金屬塑性變形的理論；掌握金屬塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響；掌握塑性變形后的金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化。要點(diǎn)：金屬塑性變形的理論；金屬塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響；塑性變形后的金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化。難點(diǎn)：金屬塑性變形經(jīng)過(guò)形變機(jī)理的談?wù)摚肓速Y料的形變抗力看法，可以加深學(xué)生對(duì)機(jī)械性

6、能指標(biāo)的理解和對(duì)資料增強(qiáng)的理解，同時(shí)也為零件的無(wú)效解析，供應(yīng)必要的基礎(chǔ)知識(shí)。掌握塑性變形后的金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化，為金屬的熱加工供應(yīng)必要的基礎(chǔ)知識(shí)。所以本章是本書(shū)的一個(gè)要點(diǎn)，也是難點(diǎn)。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(duì)金屬組織和性能的影響一、晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)，性能趨于各向異性二、晶粒破碎，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn)生加工硬化三、晶粒擇優(yōu)取向，形成變形織構(gòu)四、產(chǎn)生節(jié)余應(yīng)力塑性變形后的金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化一、回復(fù)二、再結(jié)晶三、晶粒長(zhǎng)大四、再結(jié)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(duì)金屬組織和性能的影響第五章鐵碳合金相圖與碳鋼學(xué)時(shí)：6

7、學(xué)時(shí)（講課4學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）本章解說(shuō)要點(diǎn)：掌握鐵碳合金的基本組織；掌握鐵碳合金相圖；認(rèn)識(shí)常用碳鋼分類(lèi)、牌號(hào)、性能和用途。要點(diǎn)：鐵碳合金的基本組織和鐵碳合金相圖。難點(diǎn)：鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的基礎(chǔ)，要求在掌握鐵碳合金中各種組織性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，會(huì)熟練地解析和運(yùn)用鐵碳合金相圖。即要求會(huì)熟練解析不同樣成分的鐵碳合金在結(jié)晶過(guò)程中的組織變化，以及隨合金成分變化時(shí)相應(yīng)的組織變化和由此所引起的性能變化，為正確地認(rèn)識(shí)資料和合理地采用材打下基礎(chǔ)這一內(nèi)容的難度在于鐵碳合金相圖的解析和運(yùn)用是金屬學(xué)基礎(chǔ)部分看法的綜合運(yùn)用，學(xué)生經(jīng)常易于掌握單一看法而不善于綜合運(yùn)用。鐵碳合金的基本組織一、純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)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(guò)程及其組織三、含碳量對(duì)鐵碳合金組織和力學(xué)性能的影響四、Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用碳鋼一、常存雜質(zhì)對(duì)鋼性能的影響二、碳鋼的分類(lèi)、牌號(hào)、性能和用途第六章鋼的熱辦理學(xué)時(shí)：8學(xué)時(shí)（講課6學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）本章解說(shuō)要點(diǎn)：掌握鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變、鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)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(rèn)識(shí)鋼的化學(xué)熱辦理的原理及應(yīng)用；認(rèn)識(shí)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(rèn)識(shí)熱辦理對(duì)零件構(gòu)造設(shè)計(jì)的要求。要點(diǎn)：掌握加熱和冷卻過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變，會(huì)解析和運(yùn)用過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)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(yīng)用。難點(diǎn)：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(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變，會(huì)解析和運(yùn)用過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)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(yīng)用。鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)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(zhǎng)大及其控制措施鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變一、過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變二、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)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(shí)的組織轉(zhuǎn)變?nèi)?、淬火鋼回火時(shí)的性能變化四、回火方法及應(yīng)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(cè)定方法三、影響淬透性的應(yīng)素四、淬透性的實(shí)質(zhì)應(yīng)用鋼的表面淬火一、感覺(jué)加熱淬火二、火焰淬火鋼的化學(xué)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(jiǎn)介熱辦理零件的構(gòu)造工藝性一、常有熱辦理弊端二、熱辦理零件的構(gòu)造工藝性熱辦理技術(shù)對(duì)零件構(gòu)造設(shè)計(jì)的要求第七章合金鋼學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)（講課4學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）本章解說(shuō)要點(diǎn)：掌握合金元素在鋼中的作用以及合金鋼的分類(lèi)與編號(hào)。認(rèn)識(shí)低合金構(gòu)造鋼與合金構(gòu)造鋼、合金彈簧鋼與轉(zhuǎn)動(dòng)軸承鋼、合金工具鋼與高速工具鋼、特別性能鋼的牌號(hào)、成分、組織和性能特點(diǎn)和應(yīng)用。要點(diǎn)：合金元素在鋼中的作用，合金鋼的分類(lèi)與編號(hào)。難點(diǎn)：合金元素在鋼中的作用。合金鋼的分類(lèi)與編號(hào)一、合金鋼

11、的分類(lèi)二、合金鋼的牌號(hào)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(duì)鐵碳合金相圖的影響三、合金元素對(duì)鋼熱辦理的影響低合金構(gòu)造鋼與合金構(gòu)造鋼一、低合金構(gòu)造鋼二、合金構(gòu)造鋼三、其他構(gòu)造鋼簡(jiǎn)介合金彈簧鋼與轉(zhuǎn)動(dòng)軸承鋼一、合金彈簧鋼二、轉(zhuǎn)動(dòng)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(xué)時(shí)：1學(xué)時(shí)（講課1學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）本章解說(shuō)要點(diǎn)：認(rèn)識(shí)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(hào)、組織、性能和用途，認(rèn)識(shí)合金鑄鐵。要點(diǎn)：常用鑄鐵（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）的牌號(hào)、組織、性能和用

12、途。難點(diǎn)：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(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)（講課2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）本章解說(shuō)要點(diǎn)：認(rèn)識(shí)鋁及其合金以及銅及其合金的性能和應(yīng)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(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)（講課2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)0學(xué)時(shí)）本章解說(shuō)要點(diǎn)：掌握零件的無(wú)效的原因；掌握選材的一般原則、方法和步驟；認(rèn)識(shí)典型零件的選材與工藝。要點(diǎn)：選材的一般原則、方法和步驟。難點(diǎn)：認(rèn)識(shí)資料性能，初步學(xué)會(huì)資料選擇是本課程的主要目的之一，也是本課程全部?jī)?nèi)容的綜合運(yùn)用，由于金屬資料種類(lèi)眾多，學(xué)生不易掌握，應(yīng)依照學(xué)生缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，缺少零件服役條件的感性認(rèn)識(shí)的情況，要修業(yè)生重視金

13、工工藝的學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)，重視各實(shí)踐環(huán)節(jié)。在本課程中則重申學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用成分工藝，組織構(gòu)造和性能的關(guān)系來(lái)認(rèn)識(shí)金屬資料，并組織進(jìn)行合理選材和零件工藝路線解析的課堂談?wù)?，以?duì)全課程內(nèi)容進(jìn)行綜合性的歸納和運(yùn)用。工藝路線解析是本課程的一個(gè)重要內(nèi)容，這是由于熱辦理是一種調(diào)整資料性能的工藝而安排在各工藝之間，經(jīng)過(guò)工藝路線解析，可以認(rèn)識(shí)各加工工藝之間的關(guān)系和進(jìn)一步理解熱辦理工藝的作用，也為專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。零件的無(wú)效一、無(wú)效的看法二、無(wú)效的形式三、零件無(wú)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(duì)學(xué)生自學(xué)的要求由于金屬資料種類(lèi)眾多，學(xué)生不易掌握，且學(xué)生缺少

14、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，缺少零件服役條件的感性認(rèn)識(shí)，要修業(yè)生重視各實(shí)踐環(huán)節(jié)，針對(duì)課程內(nèi)容多課時(shí)緊的情況，要修業(yè)生的確在課前做好預(yù)習(xí)課后做好復(fù)習(xí)工作。學(xué)時(shí)分配表學(xué)時(shí)序號(hào)內(nèi)容講課實(shí)驗(yàn)小計(jì)1金屬的力學(xué)性能1232金屬與合金的晶體構(gòu)造223純金屬與合金的結(jié)晶224金屬的塑性變形與再結(jié)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(jì)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(shū)目1、工程資料及機(jī)械制造基礎(chǔ)（）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(shù)基礎(chǔ)，呂廣庶等主編，高等教育初版社。3、機(jī)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(xué)初版社5、工程資料，丁厚福等主編，武漢理工大學(xué)初版社。機(jī)械工程資料實(shí)驗(yàn)大綱一、總則本大綱的適用范圍本大綱有關(guān)的課程名稱(chēng)及課程屬性課程名稱(chēng)：機(jī)械工程資料課程屬性：學(xué)科基礎(chǔ)課本大綱的適用范圍機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)總時(shí)數(shù)學(xué)時(shí)本大綱的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笳莆諟y(cè)試金屬資料硬度的方法；學(xué)會(huì)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(guān)系；認(rèn)識(shí)鋼的基本熱辦理工藝方法和操作過(guò)程及金相顯微試樣的制備。本實(shí)驗(yàn)課程的要點(diǎn)和內(nèi)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(guò)程。本大綱的所需實(shí)驗(yàn)設(shè)備布氏硬度計(jì)、洛氏硬度機(jī)、金相顯微鏡、鐵碳合金金相試樣、電阻加熱爐、拋光機(jī)。二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時(shí)安排1實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一金屬資料的硬度實(shí)驗(yàn)1）實(shí)驗(yàn)種類(lèi)考據(jù)性實(shí)驗(yàn)2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)屬性必開(kāi)實(shí)驗(yàn)3）學(xué)時(shí)數(shù)2學(xué)時(shí)4）實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼J(rèn)識(shí)布氏、洛氏硬度機(jī)的構(gòu)造及應(yīng)用范圍；掌握布氏、洛氏硬度機(jī)的操作方法。5）實(shí)驗(yàn)要求使用布氏硬度機(jī)測(cè)定45鋼退火狀態(tài)下的硬度，使用洛氏硬度機(jī)測(cè)定45鋼淬火狀態(tài)下的硬度。2實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二鐵碳合金平衡組織的顯微解析實(shí)驗(yàn)1）實(shí)驗(yàn)種類(lèi)考據(jù)性實(shí)驗(yàn)2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)屬性必開(kāi)實(shí)驗(yàn)3）學(xué)時(shí)數(shù)2學(xué)時(shí)4）實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯亢驼J(rèn)識(shí)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(duì)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(guān)系。并初步掌握用組織相對(duì)量來(lái)估計(jì)碳鋼的大體含碳量。進(jìn)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(shù)。5）實(shí)驗(yàn)要求熟悉鋼和鑄鐵的平衡組織特點(diǎn)，以