《机械工程材料》教学大纲

机械工程材料教学大纲大纲描述课程代码：3325041总课时：32课时(26课时用于讲课，6课时用于实验)总学分：2课程类别：学科基础课、必修课应用专业：机械设计与制造及自动化专业修复前要求：化学、物理、工程制图等。首先，课程的性质、目的和任务：1、课程的性质本课程是机械工程专业的基础课程。2、课程的目的和任务(1)根据金属学和热处理的基本理论以及机械工程材料的一般知识，使学生了解常用机械工程材料的组成、结构和性能之间的关系，以及热处理工艺和用途。(2)完成本课程后，学生应能正确选择常用的机械工程材料，合理使用其主要加工工艺方案和工艺路线安排还应具备相关基础，并为今后学习其他相关课程和从事技术工作准备必要的条件。二、课程教学的基本要求：1、了解金属和合金的结构、结晶过程和二元合金相图。2.掌握铁碳合金相图的基本理论。3、掌握常用碳钢、合金钢、铜合金、轴承合金等金属材料(主要是钢材)的成分、组织、性能和使用的基本知识，具有合理选择机械工程材料的初步能力。4、了解和掌握钢铁材料热处理的基本原理、工艺特点和应用范围，初步具备合理选择材料和热处理方法的能力，确定热处理工艺在零件生产过程中的位置。5.教学方法和现代教学方法的应用为了弥补学生缺乏实践经验和实践条件差的不足，在课堂教学中采用了多媒体教学。B.练习课和练习要求由于课时紧张，练习课没有单独安排，作业中出现的问题在课堂上及时解决。每节课后，分配一到三个作业，以书本练习为主要作业。三、使用说明的提纲：本教学大纲适用于机械设计、制造和自动化专业的本科生。大纲文本第一章金属的机械性能：3小时(1小时讲课，2小时实验)本章重点：掌握强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性的概念。要点：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性的概念。1.1强度和塑性I .实力第二，可塑性1.2硬度布氏硬度试验方法二、洛氏硬度试验方法三、维氏硬度测试方法1.3冲击韧性I摆式初级冲击试验二。多重冲击试验1.4疲劳强度1.5断裂韧性第二章金属和合金的晶体结构：2小时(2小时讲课，0小时实验)本章要点：掌握金属及合金的晶体结构和实际晶体结构；掌握合金晶体结构的基本概念；了解合金的相结构。要点：金属和合金的晶体结构和实际晶体结构；合金晶体结构的基本概念。难点：合金的相结构。2.1金属的晶体结构一、晶体和无定形二、晶体结构的基础知识三。晶体的各向异性2.2金属的实际晶体结构一、多晶结构和亚晶二。晶体缺陷2.3合金的晶体结构一.基本概念二。合金的相结构第三章纯金属和合金的晶化时间：2小时(讲座2小时，实验0小时)本章要点：掌握纯金属的结晶过程及其基本规律；了解结晶后纯金属的结构；掌握二元合金相图的基本类型和合金的冷却过程；掌握合金性能与相图的关系。要点：纯金属和合金的结晶过程及其相图；合金性能与相图的关系。难点：合金性能与相图的关系。3.1纯金属的结晶一、冷却曲线和过冷度二。结晶过程及其基本规律i二、合金铸造性能与相图的关系第四章金属的塑性变形和再结晶：2小时(讲座2小时，实验0小时)本章要点：掌握金属塑性变形理论；掌握金属塑性变形对金属结构和性能的影响；掌握加热过程中金属塑性变形后的组织和性能变化。要点：金属塑性变形理论；金属塑性变形对金属结构和性能的影响：加热过程中塑性变形金属的微观结构和性能的变化。难点：通过对变形机理的探讨，金属塑性变形引入了材料抗变形能力的概念，可以加深学生对机械性能指标和材料强化的理解，也为零件失效分析提供必要的基础知识。掌握金属在加热过程中塑性变形后的组织和性能变化，为金属热加工提供必要的基础知识。因此，这一章是本书的重点和难点。4.1金属的塑性变形一、单晶的塑性变形二。多晶的塑性变形4.2塑性变形对金属组织和性能的影响首先，晶粒沿变形方向拉长，性质趋于各向异性。第二，晶粒破碎，位错密度增加，导致加工硬化。(3)晶粒的优选取向以形成变形织构第四，产生残余应力4.3加热过程中塑性变形后金属微观结构和性能的变化一.回应第二，重结晶三。晶粒生长四.重结晶后的晶粒尺寸4.4金属的热变形加工一、热变形加工的概念二。热变形加工对金属组织和性能的影响第五章铁碳合金和碳钢相图课时：6课时(4课时授课，2课时实验)本章要点：掌握铁碳合金的基本结构；铁碳合金主相图；了解普通碳钢的分类、品牌、性能和应用。要点：铁碳合金的基本结构和铁碳合金的相图。难点：铁碳合金相图是研究铁碳合金的基础。要求在掌握铁碳合金各种组织和性能特点的基础上，熟练分析和应用铁碳合金相图。也就是说，需要熟练地分析不同成分的铁碳合金在晶化过程中的微观结构变化，以及相应的微观结构变化和由此产生的性能随合金成分变化的情况，从而为正确理解材料和合理选择材料奠定基础。这一内容的难点在于，铁碳合金相图的分析和应用是金属学中一些基本概念的综合应用。学生往往容易掌握一个单一的概念，但不擅长综合应用。5.1铁碳合金的基本结构一、纯铁的同质和异质转变二、铁碳合金的基本结构5.2铁碳合金相图一、铁-Fe3C相图分析二。典型铁碳合金的冷却过程及显微组织三。碳含量对铁碳合金组织和力学性能的影响四.铁-铁3C相图的应用5.3碳钢一、常见杂质对钢性能的影响二。碳钢的分类、品牌、性能和用途第六章钢的热处理时间：8小时(讲座6小时，实验2小时)本章的要点是：掌握钢在加热过程中的结构转变，钢在冷却过程中的结构转变，钢的退火和正火，钢的淬火，回火钢的淬透性，以及钢的表面淬火；了解钢的化学热处理的原理和应用；了解其他热处理工艺(可控气氛热处理、热机械热处理、真空热处理、激光热处理)；了解零件结构设计的热处理要求。要点：掌握加热和冷却过程中的组织转变，分析和利用过冷奥氏体的转变曲线来选择材料和热处理工艺，淬透性6.3钢的退火和正火一、钢的退火二。钢的标准化6.4钢的淬火一、淬火的目的二、淬火工艺第三，淬火方法6.5钢的回火一、回火的目的二。调质钢的显微组织转变三。调质钢的性能变化四、回火方法及应用第五，回火脆性6.6钢的淬透性首先，淬透性的概念二。淬透性的测定方法三、应影响淬透性的元素四.淬透性的实际应用6.7钢的表面淬火首先，感应加热淬火第二，火焰淬火6.8钢的化学热处理一、钢的渗碳二。钢的渗氮三。钢的碳氮共渗6.9其他热处理工艺简介6.10热处理零件的结构可制造性一、常见热处理缺陷第二，热处理零件的结构可制造性6.11热处理工艺对零件结构设计的要求第七章合金钢课时：4课时(讲座4课时，实验0课时)本章重点：掌握合金元素在钢中的作用以及合金钢的分类和编号。了解低合金结构钢和合金结构钢、合金弹簧钢和滚动轴承钢、合金工具钢和高速工具钢以及特殊性能钢的品牌、成分、显微组织、性能特点和应用。要点：合金元素在钢中的作用，合金钢的分类和编号。难点：合金元素在钢中的作用。7.1合金钢的分类和编号一、合金钢的分类二、合金钢的品牌7.2钢中合金元素的影响一、合金元素与铁和碳的相互作用二。合金元素对铁碳合金相图的影响三。合金元素对钢热处理的影响7.3低合金结构钢和合金结构钢一、低合金结构钢二。合金结构钢Iii .其他结构钢介绍7.4合金弹簧钢和滚动轴承钢I合金弹簧钢二。滚动轴承钢7.5合金工具钢和高速工具钢合金切削工具钢第二，高速工具钢三。合金模具钢四、合金轨距钢7.6特殊性能钢I .不锈钢第二，耐热钢三、耐磨钢第八章铸铁课时：1课时(1课时讲课，0课时实验)本章要点：了解铸铁的石墨化，熟悉常用铸铁(灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁)的品牌、结构、性能和用途，了解合金铸铁。要点：普通铸铁(灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁)的品牌、结构、性能和应用。困难：铸铁的石墨化。8.1铸铁的石墨化8.2普通铸铁8.3合金铸铁第九章有色金属课时：2课时(2课时讲课，0课时实验)本章要点：了解铝及其合金以及铜及其合金的性能和应用。9.1铝及其合金一.纯铝二。铝合金9.2铜及其合金一.纯铜二。铜合金第十章工程材料的选择：2小时(讲座2小时，实验0小时)本章的要点是：掌握零件失效的原因；掌握选材的一般原则、方法和步骤；了解典型零件的材料选择和工艺。要点：选材的一般原则、方法和步骤。难点：理解材料性能和初步学习材料选择是本课程的主要目的之一，也是本课程所有内容的综合应用。由于金属材料的多样性，学生不容易掌握。针对学生对零件使用条件缺乏实践经验和感性认识的情况，要求学生重视金工工艺的学习和实践，重视所有实践环节。本课程强调学生学会运用构成过程、组织结构和表现之间的关系来理解金属材料，并组织课堂讨论，进行合理的材料选择和部件工艺路线分析，以全面总结和应用整个课程内容。工艺路线分析是本课程的重要组成部分，因为热处理是调整材料性能的过程10.2选择材料的一般原则、方法和程序一、选材的一般原则二、选择方法和步骤10.3典型零件的材料选择和工艺本课程对学生自学的要求由于金属材料的多样性，学生不易掌握，并且缺乏对零件使用条件的实践经验和感性认识，要求学生重视所有的实践环节。针对课程内容超过一个课时的情况，要求学生做好课前预习后的复习工作。课时分配表序号内体积学习时间演讲实物试验小仪表1金属的机械性能1232金属和合金的晶体结构223纯金属和合金的结晶224金属的塑性变形和再结晶。225铁碳合金和碳钢的相图4266钢的热处理6287合金钢448铸铁119有色金属2210工程材料的选择22组合仪表26632评估方法和要求课程考试为期末考试进行一次，形式为闭卷考试。推荐教科书和书目1、工程材料与机械制造基础()工程材料，戴主编，高等教育出版社。2.工程材料与成形技术基础，卢广书等主编，高等教育出版社。3.机械工程材料，许德柱主编，高等教育出版社。4.工程材料，郑明新主编，清华大学出版社5.工程材料，丁厚福等主编，武汉理工大学出版社。机械工程材料实验大纲一.一般规定本大纲的适用范围与本教学大纲相关的课程名称和课程属性课程名称：机械工程材料课程属性：学科基础课程本大纲的适用范围机械设计、制造和自动化专业总实验时数6小时本计划的目的和要求掌握测试金属材料硬度的方法；学会使用金相显微镜观察金相显微组织；观察和鉴定平衡状态下的铁-碳合金(碳钢和白口铁)的显微组织；分析了铁碳合金的成分(碳含量)、组织和性能之间的关系。了解钢的基本热处理工艺和操作过程，以及金相显微样品的制备。本实验课程的重点和内容铁-碳合金(碳钢和白口铁)在平衡状态下的显微组织，钢的基本热处理工艺和操作过程。本大纲所需的实验设备布氏硬度计、洛氏硬度计、金相显微镜、碳铁合金金相试样、电阻加热炉、抛光机。二、实验项目和课时安排1.实验项目金属材料的硬度测试1