山大《机械工程材料》教学大纲

《机械工程材料》教学大纲课程编号:0152000110课程名称：材料科学基础Ⅰ，也适用：工程材料学(15060000),机械工程材料(15077000)英文名称：FundamentalsofMaterialsScienceⅠ课程类型:□通识必修课□通识核心课□通识选修课□学科基础课☆专业基础课□专业必修课□专业选修课（请将☆号复制到所属类型前）总学时：34讲课学时：30实验学时：4学分：2适用对象:机械类冷加工各专业先修课程：《金属工艺学》一、课程性质、目的和任务《机械工程材料》是理工科高等院校机械类、近机械类（冷加工）各专业的一门必修的技术基础课程。本课程的任务是从机械工程材料的应用角度出发，阐明机械工程材料的基本理论，了解材料的化学组成（成分）、加工工艺、组织、结构与性能之间的关系；介绍常用及新型机械工程材料及其应用等方面的基本知识。本课程的目的，应使学生在掌握机械工程材料基本理论及其基本知识的基础上，具备根据机械零件使用条件和性能要求，对机械零件进行合理选材及制订零件加工工艺路线的初步能力”。本课程的性质：它系一门基于固体物理、材料力学、金相学等基础之上，又与工业实践紧密联系的材料科学。要求学生学习本课程前，应先学完物理、材料力学、金工实习等。本课程内容，根据不同专业需求可作适当调整。二、教学基本要求本课程主要有基础理论，工程材料的强韧化，常用机械工程材料以及机械工程材料的合理选用四部分组成。

（一）《机械工程材料》基础理论部分深刻了解机械工程材料的结构和凝固（结晶）的基本规律及其对材料性能的影响；熟悉机械工程材料在外力作用下的塑性变形及再结晶的基本原理；充分认识二元相图的有关基本知识（相图分析、典型材料平衡结晶过程分析以及相图与性能之间的关系）；熟练地掌握有关铁碳合金相图基本知识，具备分析与应用铁碳合金相图的能力。（二）机械工程材料的强化部分了解强化机械工程材料的基本途径与方法；重点掌握工业用钢的基本强化途径，对于钢的过冷奥氏体等温与连续冷却转变曲线（TTT、CCT曲线）不仅熟练掌握而且应会分析、运用，熟悉其各种转变产物的组织特征与性能；熟悉各种热处理（退火、正火、淬火、回火）工艺及其在零件加工工艺中的应用；了解钢的表面工程技术（特别是新型表面工程技术）的特点及用途，同时对淬透性及淬硬性的概念有一般了解。（三）常用机械工程材料部分掌握常用金属材料的分类、成分、牌号、用途，主要性能特点，常用热处理工艺特点及相应组织等，熟悉新型金属材料的特性、应用及发展前景；但对于特殊性能钢可视不同专业有所侧重；了解常用及新型聚合物材料、陶瓷材料及复合材料的种类、结构、特性和应用，须视教学总学时多少来安排教学。（四）合理选用机械工程材料部分了解机械零件失效与失效分析的有关知识；熟悉合理选材的原则及思路，具有合理安排典型零件加工工艺路线的初步能力；掌握典型零件的选材分析（工作条件—性能要求—常见的失效形式—合理选材—成分特点—制定正确的热处理工艺三、教学内容及要求绪论重点教学内容：材料及材料科学发展简史，工程材料在现代科学技术中的作用，学习本课程的目的、要求和学习方法等等。第一章机械工程材料的结构主要教学内容：晶体与非晶体，纯质材料的晶体结构（包括理想与实际晶体材料）特点以及一般机械工程材料的结构特点。教学重点：三种典型晶格类型（BCC、FCC、HCP）特点及立方晶系晶面、晶向的表示方法，晶体缺陷的分类、主要形式及对性能的影响，合金晶体结构的基本类型、分类、性能特点及在合金中的地位与作用。

3.教学难点：

立方晶系中晶面、晶向指数的求法。第二章材料的制备与相图主要教学内容：纯质材料的凝固与结晶，有关二元相图的基本知识，铁碳合金相图。

2.教学重点：

铁碳合金相图的有关知识。

3.教学难点：

相（相组分）与组织（组织组分）的概念，杠杆定律中二次杠杆的应用。第三章材料的力学行为，塑性变形与再结晶

1.主要教学内容：

材料的常用力学性能简介，塑性变形对材料组织与性能的影响，金属热加工的概念。

2.教学重点：

熟悉金属塑性变形的特点及其微观机制，加工硬化，再结晶的有关概念。

3.教学难点：

有关再结晶的机理，但不作要求。第四章机械工程材料的强韧化

1.主要教学内容：

工程材料的强化方式及其强韧化的基本途径，钢铁材料热处理的原理，常用热处理工艺及表面工程技术的工艺特点、适用范围、相应组织，钢的合金化原理以及聚合物、陶瓷材料的强韧化简介。

2.教学重点：

钢铁热处理原理，特别是共析碳钢TTT、CCT曲线的物理意义、不同冷却速度下转变产物的组织形态与性能特点、淬火钢回火转变的组织与性能、淬透性的概念等。

3.教学难点：

正确分析不同热处理条件下的组织与性能。第五章常用金属材料

1.主要教学内容：

常用工业用钢的用途、主要性能要求、化学成分特点（碳及合金元素的含量范围、主要作用）、主要热处理工艺（名称、工艺特点及相应组织）、典型牌号等；常用铸铁、有色金属及合金。

2.教学重点：

常用工业用钢，其中又以结构钢、工具钢（对热能、热动专业应为耐热钢，对化机专业则为不锈钢）为重点。

3.教学难点：

按用途区分各类钢，每类钢应以典型牌号为例来识记。第六章聚合物、陶瓷与复合材料

1.主要教学内容：

常用聚合物材料、工程陶瓷材料及复合材料简介；新型非金属材料简介。

2.教学重点：

常用与新型工程塑料、工程陶瓷与复合材料的特性及其应用。第七章机械工程材料的合理选用

1.主要教学内容：

选材的一般原则与方法，失效与失效分析的概念，典型零件的选材分析。

2.教学重点：

选材的基本原则，典型零件的选材分析（包括加工工艺路线的制定、主要失效形式的分析、各热处理工艺的作用及相应组织）。

3.教学难点：

区分不同类型的典型零件。四、实践环节可在以下实验中选作：铁碳合金平衡组织的观察（2h）；2.碳钢热处理后的显微组织观察（2h）；3.布氏和洛氏硬度测定（2h）；4.常用金属材料的显微组织分析（2h）；

5.扫描电子显微分析技术（1h）；6.工程材料相变点的测定（1h）；X射线衍射分析技术（1h）；8.透射电子显微分析技术（1h）；9.机械工程材料综合开放实验（8～12h）；10.激光加工技术演示实验（1h）。五、课外习题及课程讨论习题划分为三大类：第一类为课堂与课后练习题，内容包括基本训练题与思考题，采取课堂与课后练习相结合，为满足自学又对典型题型进行例解，以启发帮助学生独立思考；第二类为各章的自测题，用于学生自我检测掌握本章知识的程度；第三类为阶段与综合复习测试试题，用于阶段与本课程复习时学生自我检测掌握知识的熟练程度。学生作业应及时批改，表扬独立完成作业并对某题有独立见解者。六、教学方法与手段教学方法

本课程为技术基础课程，其概念术语多、定性描述经验性总结多、需记忆性东西多，在课堂教学中要注重教学法，既要讲清概念又要倡导自学，使学生把学习的重点放到阅读教材、深刻理解教材的含义（特别是图、表）。同时课堂教学要灵活，采取多种形式调动学生的学习兴趣（例如，启发式、问答式、课堂讨论式教学法等）。教师要定期进行章小结，积极引导学生总结学习方法、由被动变为主动学习。在教学过程中，教师应以身作则，努力做到教书育人。应积极开发CAI教学法，不断进取。

七、各教学环节学时分配章节讲课习题课讨论课实验其他合计合计表格居中，表格宽度基本占满版心，行高设为0.8cm（两行文字的设为1.1cm）。八、考核方式一般为闭卷形式，平时课堂练习、作业、课堂讨论、实验等成绩应视具体情况占据一定的比例（10%～50%）。应积极试行开卷或部分开卷形式等。九、推荐教材和教学参考书1.推荐教材

主教材：《机械工程材料》齐宝森姜江边洁等主编哈尔滨工业大学出版社；

配套教材：《机械工程材料学习方法指导》边洁齐宝森等主编哈尔滨工业大学出版社；

《机械工程材料实验教程》姜江陈如宾耿贵立主编哈尔滨工业大学出版社。

2.主要教学参考书：

（1）《工程材料》郑铭新主编，清华大学出版社；（2）《工程材料》王特典主编