《机械工程材料》课程教学大纲（本科）.docx

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1、机械工程材料(Mechanical Engineering Materials)课程代码：03410050学分：2.0学时：32 （其中：课堂教学学时：28实验学时：4 上机学时：0课程实践学时：0）先修课程：金工实习、机械制图、材料力学、理论力学适用专业：机械类专业、近机械类专业教材：工程材料及其成型基础，戈晓岚、赵占西，高等教育出版社，2012.8一、课程性质与课程目标（一）课程性质机械工程材料是高等学校机械类专业的一门技术基础必修课程，也可作为近机械类相关专 业本科生、研究生的必修课、选修课。通过本课程的学习，培养学生掌握有关机械工程材料的基本 理论、基本知识和技能，了解常用机械工程材料

2、的成分、组织结构及工艺对性能的影响，了解机械 领域的新材料及其发展趋势，具备合理选用机械工程材料、毛坯的能力，并根据工程材料的相关应 用要求，具备对其进行合理实验设计和测试的能力，为后续专业课程学习、实验环节和将来从事专 业生产技术工作奠定必要的基础。（二）课程目标课程目标1:掌握有关机械工程材料的基本理论、基本知识和技能。课程目标2：理解常用机械工程材料的成分、组织结构及工艺对性能的影响，能对材料的性能 和工艺原理进行实验和测量，并进行分析与处理。课程目标3：机械领域的新材料及其发展趋势，具备合理选用机械工程材料、毛坯的能力，并 根据工程材料的相关应用要求，具备对其进行合理实验设计和测试的能

3、力。二、课程内容与教学要求第0章绪论（-）课程内容（1）工程材料及成型方法的发展历程和展望：（2）材料科学及成型方法在现代社会的地位；（3）本课程的性质、特点、研究对象与方法、目的、任务；（4）本课程的学习方法。（二）教学要求机械工程材料课程实验教学大纲(Mechanical Engineering Materials)课程编号：03410050课程教学总学时：32实验总学时：4总学分：2.0先修课程：金工实习、工程图学、材料力学适用专业：机械类专业、近机械类专业一、目的与任务通过结合实验的实际操作和实验结果的数据处理，加深学生对所学课程的了解，并能运用已学 过的知识进行实验方案的设计，应用先

4、进实验设备让实验更直观、更方便、易于操作，提高学生对 实验的兴趣，让学生自主发挥设计和实施实验，发挥出学生潜在的积极性和创造性；通过对实验数 据的分析、整理，培养学生创新思维和编写实验报告的能力，处理一般工程设计技术问题的初步能 力及实事求是的科学态度。二、实睑教学的基本要求1、复习实验相关理论和基础知识，认真写好预习报告；2、利用数学工具软件根据要求实现实验数据的处理，获得实验结果；3、分析存在的问题及改进的方法。三、实验内容、性质、学时分配及对课程目标的支撑序 号实验项目名称实验内容学时对课程 目标的 支撑类型备注1金属力学性能综 合实验常见的材料力学性能，包括硬度、拉 伸、冲击韧性等2目

5、标3综合性必做2铁碳合金的平衡 组织观察及碳钢 的热处理金相显微镜的使用，铁碳合金的平衡 组织观察；碳钢的淬火、回火处理， 硬度测试2目标3综合性必做四、教学管理模式与注意事项1、学生在实验前必须认真复习课程有关内容，预习实验指导书，实验目的明确。实验时态度认 真，遵守纪律，注意安全。2、指导教师适当提示实验要求、实验设备的结构、性能及注意事项，并检查预习情况。3、实验小组人数为2-4人，每个实验的时间为2小时。4、要求学生了解仪器设备的原理及使用方法，逐项记录数据，并完成实验报告。5、写实验报告时，对实验原理的透彻理解，实验曲线、实验数据及结果说明的问题要充分解释,实验结论清楚准确。五、实验

6、成绩的考核与评定方法1、指导教师根据每个学生实验预习情况、必做实验完成情况、实验数据的准确性以及对实验报 告的批改，进行评分，并将成绩记录在册。2、实验成绩含各单项实验成绩和实验总评成绩，按百分制的形式给出。3、此实验不单独算学分，将实验成绩报给任课教师，按教学大纲规定的比例纳入课程的总成绩。六、参考资料1.工程材料实验指导书，吴晶，化学工业出版社，2013o2017年11月05日(1) 了解并掌握材料的基本概念和分类方法；了解毛坯制造过程及方法；(2) 了解材料及成型方法的发展历程；了解本课程的性质、研究对象与方法、任务；(5)激发学生学习本课程的兴趣。(三)重点与难点材料及成型方法的发展历

7、程。第一章材料的性能(-)课程内容(1)力学性能拉伸性能：弹性、刚度、强度、塑性等，硬度：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度，断裂韧性、 冲击韧性、疲劳强度等。(2)工程材料的物理性能、化学性能和工艺性能。(二)教学要求(1)掌握拉伸曲线所反映的材料的各项力学性能指标(弹性、刚度、强度、塑性)；(2)掌握硬度、冲击韧性、断裂韧度及疲劳强度的物理意义；(3) 了解工程材料的物理性能、化学性能和工艺性能；(4)具有按要求测量材料力学性能并正确地表达和分析实验结果的能力。(三)重点与难点(1)能正确分析金属材料的拉伸曲线；(2)正确理解工程材料主要力学性能的物理意义，能掌握几种力学性能的测试方法。第二章材

8、料的内部结构(-)课程内容(1)固体材料的结构晶体、非晶体的概念、联系和区别；晶格、晶胞和晶格常数的含义。(2)常见金属晶体的结构体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。(3)实际金属的晶体结构单晶体的晶体结构，实际金属的晶体结构，晶体缺陷的概念、分类及对性能的影响。(4)合金的组成与结构相的概念，固溶体、金属化合物、机械混合物，固溶强化。(5)金属的结晶金属结晶过程，过冷度，结晶组织、变质处理、细晶强化，重结晶(以纯铁为例)。(6)高分子化合物的组成与结构高分子化合物的组成，大分子链的组成与结构，高分子链的聚集态结构，线型无定形高聚物的 力学状态。(7)陶瓷材料的组成与结构晶体相、玻璃相、

9、气相，同质多晶转变。(二)教学要求(1) 了解金属晶体结构相关基本知识；(2)掌握常见金属晶体结构的类型和金属晶体结构缺陷种类；(3)掌握合金的分类，理解固溶强化的概念和基本原理；(4)掌握纯金属结晶、晶粒的概念、晶粒细化方法，以及纯铁的重结晶过程；(5)能正确理解实际金属晶体中缺陷与性能之间的关系；(6)掌握高分子材料的柔顺性和聚集态结构。(三)重点与难点(1)典型金属的晶体结构；(2)晶粒细化、固溶强化和弥散强化；(3)纯铁的同素异构转变(重结晶)过程；(4)金属晶体结构缺陷种类及对金属性能的影响；(5)高分子材料的柔顺性和聚集态结构。第三章二元合金相图及相变基础知识(-)课程内容(1)二

10、元合金相图合金相图的建立，二元合金相图的基本类型，相图与合金性能的关系；(2)铁碳合金相图铁碳合金中的基本相，铁碳合金相图分析，铁碳合金成分、组织与性能的关系，铁 碳相图的应 用简介；(3)钢的固态相变钢在加热时的转变，钢在冷却时的转变。(二)教学要求(1)熟悉二元合金状态图及其匀晶相图、共晶相图、共析相图的组织转变过程；(2)初步掌握铁碳相图的基本知识，掌握铁碳合金相图的点、线及各个区域的意义，学会利用 Fe-Fe3c相图来分析铁碳合金的成分、组织与性能间的关系；(3)掌握铁碳合金(碳钢部分)的平衡结晶过程；明确对相图对热处理、铸造、压力加工、焊 接的指导意义；(4)掌握碳钢在加热时的组织转

11、变过程；(5)初步掌握钢在加热时的组织转变和曲线的基本知识，学会利用曲线来分析钢在非平衡冷却时的组织转变及其性能；熟悉各种冷却转变产物的含义、形态、力学性能。(三)重点与难点(1)熟悉匀晶相图、共晶相图、共析相图的组织转变过程；(2)铁碳合金相图分析，典型铁碳合金的平衡结晶过程；(3)共析碳钢过冷奥氏体等温转变的产物与性能。第四章热处理(-)课程内容(1)热处理的概念、分类与作用；(2)退火、正火、淬火、回火工艺与组织性能；(3)钢的表面淬火和化学热处理；(4)先进热处理技术。(二)教学要求了解热处理的发展；(2)掌握退火、正火、淬火、回火的概念和工艺，及其操作、组织、性能及应用;了解钢的表面

12、淬火和化学热处理；(3) 了解先进热处理技术。(三)重点与难点(1)退火、正火、淬火、回火的工艺，及其组织、性能及应用；(2)理想冷却介质、临界冷却速度、淬火方法、淬硬性与淬透性、调质处理等。第五章工业用钢及铸铁(-)课程内容(1)钢中常存杂质元素对钢性能的影响；(2)合金元素在钢中的主要作用及钢合金化；(3)钢的分类与编号；(4)碳钢、合金结构钢、工具钢、特殊性能钢；(5)典型钢种的成分、组织、性能及应用；(6)铸铁的石墨化，铸铁的分类与牌号；(7)常用铸铁及其组织性能。灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁。(二)教学要求了解钢中常存杂质元素对钢性能的影响；(1) 了解合金元素在钢

13、中的主要作用及钢合金化；(3)掌握钢的性能及其应用随含碳量变化的规律；(4)熟悉钢的分类与编号；(5)掌握常用钢种(工程结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢、刃具钢、模具钢等)的 典型牌号、成分特点、热处理特点及其应用；(6)掌握弹簧、齿轮、轴、刀具、模具的生产工艺路线，热处理组织。(7)掌握铸铁的石墨化，铸铁的分类与牌号；(8)熟悉灰口铸铁的组织性能特点及其应用。(三)重点与难点(1)钢合金化的原理与作用；(2)钢的分类与编号；(3)常用钢种(工程结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢、刃具钢、模具钢等)的典型 牌号、成分特点、热处理特点及其应用；(4)弹簧、齿轮、轴、刀具的生产工艺路线；

14、(5)铸铁的石墨化，灰口铸铁的性能特点、分类及其应用。第六章有色金属及其合金(一)课程内容(1)时效强化的概念及应用；(2)铝及铝合金；(3)铜及铜合金；(4)轴承合金；(5)钛合金及其他。(二)教学要求(1)认识常用有色金属及其合金；(2)掌握金属材料的固溶处理和时效强化；(3)掌握铝合金的分类、牌号，铝硅、铝铜合金的组织，性能及应用；(4)掌握铜及铜合金的分类、牌号，黄铜、青铜等及的组织，性能及应用；了解轴承合金及其它有色金属。(三)重点与难点(1)金属材料的固溶处理和时效强化原理与应用；(2)铝铜、铝硅合金的牌号、组织、性能及应用；(3)黄铜、青铜等及的组织、牌号、性能及应用。第七章非金

15、属材料(-)课程内容(1)高分子材料高分子材料的发展；高分子材料的概念，分类；塑料的分类、特点及应用；橡胶、纤维的特点 及应用;（2）陶瓷材料陶瓷材料的概念和发展；陶瓷材料的生产工艺；典型的普通陶瓷、特种陶瓷性能及应用；（3）复合材料复合材料及其组合形式；复合材料的生产工艺；碳纤维复合材料、玻璃钢等的特点及应用。（二）教学要求了解高分子材料的发展；（1） 掌握高分子材料的概念、分类；掌握常用工程塑料的组成、分类、特点及应用；（2） 了解橡胶、纤维的特点及应用；了解陶瓷材料、复合材料的概念和发展；（6）掌握陶瓷材料的生产工艺，典型的普通陶瓷、特种陶瓷性能及应用；（7）掌握复合材料的生产工艺，碳纤

16、维、玻璃钢等典型复合材料的特点及应用。（三）重点与难点本部分要求作一般了解，重在一些基本概念的认识，重在与金属材料比较，它们各自的特点及 其应用范围。第八章材料及毛坯的选择（一）课程内容（1）概述毛坯的种类及特点，机械零件失效的主要原因；（2）机械零件用材与毛坯选择原则保证使用要求，经济性原则，环境相宜及安全原则；（3）材料成形方法选择的依据考虑零件结构及其使用要求，考虑零件的生产批量，考虑现有生产条件，新工艺新技术新材料 的应用；（4）常用机械零件用材与毛坯选择轴杆类零件，套筒类零件，轮盘类零件，箱座类零件；（5）机械零件用材与毛坯选择实例承压油缸，开关阀，单级齿轮减速器，汽车发动机曲柄连杆

17、机构。（二）教学要求（1）掌握机械零件失效的主要原因及机械零件用材与毛坯选择原则；（2） 了解常用机械零件用材与毛坯选择。（三）重点与难点（1）机械零件失效的主要原因及机械零件用材与毛坯选择原则；（2）常用机械零件用材与毛坯选择。三、本课程开设的实验项目注：1.“类型”填验证性、综合性、设计性等;编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1金属力学性能综合实验2综合性必做课程目标32铁碳合金的平衡组织观察及碳 钢的热处理2综合性必做课程目标32.“要求”填必做、选做。四、学时分配及教学方法注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格;章教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实

18、 验上机课程 实践小计第。章11讲授法笫1章224讲授法目标1、2第2章44讲授法、问题式目标1第3章516讲授法、讨论法目标1、2第4章516讲授法、案例式目标1、2第5章55讲授法、案例式目标1、3第6章22讲授法、案例式目标1、3第7章22讲授法、案例式目标1、3第8章22讲授法、讨论法目标1、3合计284322.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例 等教学方法）等。五 课程考核1、课程考核方式包括期末考试、随堂测试、平时及作业情况考核和实验情况考核，考试采用闭 卷笔试。2、课程成绩=平时成绩x20%+实验成绩xlO%+期末考试成绩X70%。成绩的

19、具体构成如下:考核形式考核要求考核权 重支撑的课 程目标备注课堂表现以随机的形式，在每章内容进行中或结束后，随堂测 试1-3题，主要考核学生课堂的听课效果和课后及时 复习消化本章知识的能力，结合平时的随机点名，进10%目标1行综合考核。平时作业课后完成20-30个习题，主要考核学生对每章知识点 的复习、理解和掌握程度,计算全部作业的平均成绩。10%目标1期末考试采用闭卷考试，期末考试试卷题型包括判断题、选择 题、填充题、简答题和综合分析应用题等，其中考核 工程材料及制造技术基础知识型题目占60%,包括工 程材料基础知识占35%左右，材料成型相关内容占 25%左右；考核针对工程材料及制造技术基础

20、问题综 合分析与验证的能力题目占40%o70%目标1、3实验完成3个实验，主要考核学生应用工程材料基础知识 实施材料性能实验，并对实验结果进行分析与评价的 能力。10%目标2六、课程目标达成度评价课程目标达成度计算表如下:课程目标对应考核形式实际评测结果（学生达到的平均水平）课程目标1平时成绩、期末考试（平时成绩义20%） /2+期末考试对应试 题平均分X 70%课程目标2实验实验平均分X 10%课程目标3平时成绩、期末考试（平时成绩X 20%） /2+期末考试对应试 题平均分义70%七、参考书目及学习资料1 .工程材料，刘新佳主编，化工出版社，2014年第二版；2 .材料成型工艺基础，刘新佳主编 化工出版社，2014年第二版。3 .工程材料及其成型基础，戈晓岚主编，西安电子科技大学出版社，2014o八、大纲说明1、采用多媒体教学手段，配合例题和习题的讲解及适当的课后思考题，保证讲课进度的同时， 注意学生的掌握程度和课堂的气氛；2、课后共需完成约20-30个习题，可另行布置一些思考题或大作业，以加深学生对所学内容的理解和掌握；3、本课程有6个学时的实验，具体实验内容见工程材料及制造技术基础课程实验教学大纲。2017年11月05日