1、工程材料及機械制造基礎課程教學大綱一、課程基本信息課程代碼：03210102課程名稱：工程材料及機械制造基礎課程英文名稱：MaterialsforMachineEngineering&FundamentalofMechanicalManufacture課程所屬單位：機械工程系工訓中心教研室課程面向專業：機械類本科生(機械設計制造及自動化、包裝工程和過程控制及裝備專業)課程類型：必修課先修課程：機械制圖、理論力學、材料力學、機械原理、機械設計和金工實習等課程。學分：4總學時：64(其中理論學時：56實驗學時：8)二、課程性質和目的1課程性質工程材料及機械制造基礎是研究機器零件常用材料和加

2、工方法，即從選擇材料、制造毛坯、直到加工出零件的綜合性課程。它是高等學校機械類專業必修的技術基礎課。2課程目的學生在金工實習的基礎上，通過本課程的學習，獲得常用工程材料及零件加工工藝的知識，培養工藝分析的初步能力，并為學習其它有關課程及以后從事機械設計和加工制造工作奠定必要的基礎。3課程任務(1) 掌握常用工程材料的種類、成分、組織、性能和改性方法，具有選用工程材料的初步能力。(2) 掌握主要加工方法的基本原理和工藝特點，具有選擇毛坯、零件加工方法及工藝分析的初步能力。(3) 具有綜合運用工藝知識、分析零件結構工藝性的初步能力。(4) 了解和本課程有關的新材料、新工藝、新技術及其發展趨勢。三、

3、課程教學內容和要求第一章材料的機械性能1教學內容和要求通過本章的學習，了解工程材料的主要力學性能。掌握材料的各種機械性能指標(強度、塑性、沖擊韌性、硬度HBHRCHV疲勞強度和斷裂韌性)的物理意義和單位，了解材料的工藝性能和物理化學性能以及零件失效分析的一般方法。1.1強度1.2塑性1.3硬度1.4韌性1.5疲勞強度2.教學重難點：金屬材料的機械性能：單向靜拉伸圖及屈服、頸縮現象；掌握強度（抗拉強度、屈服強度、條件屈服強度、疲勞強度）、塑性（延伸率、斷面收縮率）、沖擊韌性、硬度的符號及表示方法、單位、物理意義、工程技術意義。第二章金屬和合金的晶體結構1. 教學內容和要求通過本章的學習，掌握有關

4、晶體結構的基本概念（金屬鍵、晶面、晶向、晶體、晶格、晶粒、單晶體）和三種常見的金屬晶格以及合金相（固溶體、化合物及混合物）結構和性能。晶體缺陷及其對性能的影響。2.1金屬的晶體結構2.2實際金屬的的晶體缺陷2.3金屬中的擴散2. 教學重難點：（1）金屬的晶體結構（晶體學基礎）：晶體結構的描述、晶胞的概念和三種典型金屬晶胞（BCC、FCC、HCP）。（2）合金的晶體結構（合金相結構）：相和組織的概念、固溶體的概念、分類、特點；固溶強化；化合物、機械混合物等概念。第三章金屬和合金的結晶1. 教學內容和要求了解純金屬和合金結晶過程，了解合金相和組織的概念，熟悉二元合金狀態圖和鐵碳合金狀態圖及其使用。

5、3.1金屬和合金的結晶的概念3.2金屬和合金的結晶的過程3.3鐵碳合金相圖及平衡結晶過程3.4鐵碳合金相圖的使用2. 教學重難點：（1）純金屬的結晶和組織：過冷度和冷卻曲線；結晶過程；變質處理；過冷度對結晶過程的影響；晶粒度概念及細化晶粒的途徑（2）二元合金相圖：相圖的建立方法；二元勻晶、共晶相圖的概念、相圖分析、相組成物、相相對量、杠桿原理，相圖和機械性能的關系；相圖和工藝性能的關系。（3）Fe-Fe3C相圖：Fe的同素異構現象；Fe-Fe3C相圖的組元；Fe-Fe3C相圖中的基本相；Fe-Fe3C相圖的重要點線。（4）典型Fe-C合金的平衡結晶過程:工業純鐵、亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼、亞

6、共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵的平衡結晶過程。第四章鋼的熱處理原理1教學內容和要求通過本章的學習，熟悉鋼在熱處理過程中的組織轉變及轉變產物的形態和性能。掌握退火、正火、淬火、回火及表面熱處理的工藝特點和使用。了解常見熱處理缺陷、產生原因及預防措施。4.1鋼在加熱時的轉變4.2鋼在冷卻時的轉變4.3鋼的退火和火4.3鋼的退火和火4.4鋼的淬火4.5鋼的回火4.6鋼的淬透性4.7鋼的表面處理2.教學重難點(1) 鋼在加熱過程中的組織轉變：鋼的臨界點；A化的轉變溫度；共析鋼A化的過程；影響A化的因素；(2) 過冷A等溫轉變曲線(TTT圖)；共析鋼過冷A等溫轉變以及產物組織特征、性能特點；

7、馬氏體轉變的實質和馬氏體轉變的特征；影響C”曲線的因素；過冷A的連續冷卻轉變(CCT圖)；C”曲線的使用。(3) 鋼的退火和正火：完全退火、不完全退火(球化退火)、擴散退火(均勻化退火)、再結晶退火、去應力退火(低溫退火)的溫度、組織和目的；正火的溫度、組織和目的；正火和完全退火的比較。(4) 鋼的淬火和回火：淬透性和淬硬性的概念影響淬透性的因素及淬透性的使用；回火的溫度和組織、性能的關系；調質和正火的區別。第五章金屬的塑性變形和再結晶1. 教學內容和要求熟悉金屬塑性變形的實質及對金屬組織和性能的影響。5.1金屬的塑性變形5.2塑性變形對金屬組織和性能的影響5.3塑性變形對金屬在加熱時組織和性

8、能的變化5.4金屬的熱加工5.5提高材料塑性變形抗力的方法2. 教學重難點(1) 冷塑性變形對金屬組織、性能的影響：纖維組織的概念；加工硬化的概念、實際意義;(2) 回復和再結晶：回復、再結晶、晶粒長大的概念、結果；再結晶退火及再結晶溫度；冷、熱加工的區別。第六章碳素鋼及合金鋼1教學內容和要求通過本章的學習，掌握碳素鋼、合金鋼和鑄鐵的種類、牌號、性能及使用。6.1鋼的分類6.2碳素鋼6.3合金鋼6.4特殊性能鋼6.5鑄鋼2.教學重難點：(1) 鋼中主要元素；鋼中雜質及熱脆、冷脆、蘭脆(氮的失效)、氫脆(白點)；金屬元素在鋼中的存在方式(擴大丫相區元素、擴大a相區元素、強碳化物形成元素)；金屬元

9、素對熱處理的影響；金屬元素對鐵碳相圖的影響；(2) 合金結構鋼、合金工具鋼：低合金高強鋼、合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼、滾珠軸承鋼、低合金刃具鋼和高速鋼的成分特點和合金化原則、性能特點、使用態組織、典型鋼號及其使用、熱處理特點。(3) 特殊性能鋼：金屬腐蝕的方法(化學腐蝕、電化學腐蝕)；金屬腐蝕破壞的方式；金屬抗腐蝕的原理及合金化；不銹鋼的分類和用途；耐熱鋼及合金簡介。第七章鑄鐵1. 教學內容和要求通過本章的學習，了解鑄鐵的石墨化原理，石墨的形態，大小對鑄鐵性能的影響，鑄鐵的性能特點及使用范圍以及各類鑄鐵的成份，組織和性能特點及牌號識別；了解鑄鐵的常用熱處理的方法和目的。7.1鑄鐵的石墨

10、化7.2灰口鑄鐵7.3球墨鑄鐵7.4可鍛鑄鐵7.5特殊性能鑄鐵2. 教學重難點：(1) 鐵石墨相圖及石墨化：石墨化的過程；影響G化的因素；鑄鐵的組織和分類；鑄鐵的性能特點。(2) 常用鑄鐵材料：灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵的石墨形態、成分特點、典型牌號、熱處理特點、性能特點、主要使用。第八章有色金屬及其合金1 教學內容和要求通過本章的學習，掌握有色金屬的性能特點、牌號和強化方法，了解有色金屬的加工工藝及使用范圍。8.1鋁及鋁合金8.2銅及銅合金8.3軸承合金2. 教學重難點：(1) 鋁及鋁合金：鋁合金的分類及牌號；鋁合金的熱處理強化；形變鋁合金的使用；Al-Si鑄造鋁合金的變質處理及其使用。(

11、2) 銅及銅合金：黃銅(單相黃銅、雙相黃銅)的特點及使用；青銅(錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等)特點及使用；第九章非金屬材料1. 教學內容和要求通過本章的學習，了解常用工程塑料的種類、結構特點、性能和使用。了解橡膠、陶瓷、復合材料等的特點及使用。9.1高分子材料基本性能及特點9.2常用高分子材料9.3陶瓷組織和結構9.4常用陶瓷材料9.5復合材料性能特點及使用9.6常用復合材料2. 教學重難點：(1) 高分子材料的性能特點；高分子材料的老化；塑料的基本組成及分類；常用高分子材料簡介。(2) 陶瓷材料的性能；常用陶瓷材料簡介。(3) 復合材料的分類；復合材料的復合法則和復合原則；復合材料的性能特點；復

12、合材料的主要使用簡介。第十章機械設計和選材1. 教學內容和要求通過本章的學習，了解機械零件的主要失效形式。熟悉選用工程材料的基本原則，根據零件的使用要求，材料工藝性及經濟性，能合理地選用材料及相應的處理方法。10.1零件失效和選材原則10.2典型零件的選材和制造工序2. 教學重難點：(1) 失效的概念；機械零件的失效的主要方式和原因。(2) 選材使用性能原則(首要原則)；選材的工藝性能原則；金屬材料的加工工藝路線；選材的經濟性原則(根本原則)。(3) 典型零件的選材分析：齒輪的選材分析；主軸類零件的選材分析。第章鑄造1教學內容和要求(1) .熟悉合金的鑄造性能及其對鑄件質量的影響。(2) 掌握

13、砂型鑄造和常用特種鑄造方法的特點，對典型鑄件具有較合理地選用鑄造方法的能力。(3) 熟悉砂型鑄造澆注位置、分型面及鑄造工藝參數的選擇，能繪制典型鑄件的鑄造工藝簡圖。(4) 了解鑄鐵的石墨化及其對鑄件組織和性能的影響，了解常用鑄造合金的獲得方法及鑄造特點。(5) 具有分析零件鑄造結構工藝性的初步能力。(6) 了解鑄造新工藝、新技術及其發展趨勢。11. 1鑄造工藝基礎2砂型鑄造11. 3常用合金鑄件的生產11.4鑄造結構設計11.5特種鑄造2.教學重難點：(1) 液態合金充型的概念、充型能力對鑄件質量的影響及影響充型能力的因素(2) 鑄件的凝固方式及收縮的概念和影響收縮的主要因素；鑄件缺陷的形成原

14、因及其防止措施。(3) 砂型鑄造造型方法，鑄造工藝圖的繪制(4)鑄造工藝和合金鑄造性能對鑄件結構設計的要求。第十二章鍛造1. 教學內容和要求(1) 熟悉金屬塑性變形及對金屬組織和性能的影響，金屬的鍛造性能及其影響因素。(2) 掌握自由鍛和錘上模鍛的特點及工藝過程，能繪制簡單鍛件圖。了解其它模鍛方法的特點，對典型鍛件具有較合理地選用鍛造方法的能力。(3) 熟悉板料沖壓的特點、工藝過程及使用。(4) 具有分析中小型零件鍛造和沖壓結構工藝性的初步能力。(5) 了解精密模鍛、零件的軋制、擠壓和精密沖壓等加工方法的特點和使用。(6) 了解鍛壓新工藝、新技術及其發展趨勢。12. 1金屬的鍛造性能。11.

15、2自由鍛造3模鍛4板料沖壓12.5其他鍛壓加工方法教學重難點：(1) 自由鍛件的結構工藝性。(2) 錘上模鍛，胎模模鍛其它設備上的模鍛加工方法的特點和使用板料沖壓件結構工藝性，沖模結構第十三章焊接教學內容和要求(1) 熟悉焊接冶金過程和熱過程及其對焊接接頭組織、性能和焊件焊接應力、變形的影響，獲得優質焊件的措施。(2) 掌握常用焊接方法的特點，具有較合理選用焊接方法及相關焊接材料的能力。(3) 了解金屬的焊接性能，熟悉常用金屬的焊接特點。(4) 熟悉常用焊接接頭型式和坡口型式，確定焊縫布置的主要原則。具有分析焊件結構工藝性的初步能力。(5) 了解焊接新工藝、新技術及其發展趨勢。12. 1電弧焊

16、2其它焊接方法12. 3常用金屬材料的焊接4焊接結構工藝設計1. 教學重難點：(1) 焊接電弧、手工電弧焊的焊接過程、電弧焊的冶金特點(2) 電焊條選擇原則、焊接組織性能的變化及對焊縫質量的影響；焊接應力和變形的產生原因及減少應力和變形的方法；(3) 埋弧自動焊、氣體保護焊、電渣焊、電阻焊、摩擦焊、等離子弧焊的焊接原理、特點及使用范圍。(4) 金屬材料的可焊性；碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬的焊接性能及防止焊接缺陷的方法。(5) 焊接工藝設計的內容、步驟。第十四章常用毛坯的制造和選擇教學內容和要求熟悉各類毛坯的特點和選擇毛坯的原則，具有選擇毛坯材料和制造方法的能力。13. 1選擇毛坯制造方法的原

17、則2典型機械零件毛坯制造方法1. 教學重難點：毛坯制造方法的選擇第十五章切削加工1教學內容和要求(1) 了解切削加工的基本原理。(2) 了解常用刀具的結構特點，熟悉車刀的主要角度。(3) 掌握常用加工方法的工藝特點，通過對各種表面加工的分析，具有較合理地選用加工方法的能力。(4) 了解機械加工工藝過程的基本內容，了解制訂加工工藝的原則和方法，具有制訂典型零件加工工藝的初步能力。(5) 具有分析零件機械加工結構工藝性的初步能力。13. 1金屬切削加工基本知識2車床15.3車刀15.4車削、銃削、刨削和磨削15.5.切削加工件結構工藝性。2.教學重難點：(1) 車床的組成、運動、用途及傳動系統。通

18、用車床的型號。(2) 常用車刀的組成和結構，車刀的主要角度及其作用。(3) 車削、銃削、刨削和磨削的加工方法特點及使用范圍。(4) 切削加工件結構工藝性。四、學時分配學時分配表序號教學內容(按章填寫)學時課堂講授實驗課習題課討論課其它1第一章材料的機械性能212第二章金屬和合金的晶體結構313第三章金屬和合金的結晶524第四章鋼的熱處理425第五章金屬的塑性變形和再結晶16第六章碳素鋼及合金鋼427第七章鑄鐵18第八章有色金屬及其合金19第九章非金屬材料310第十章機械設計和選材2(1)11第一早鑄造812第十二章鍛造713第十三章焊接7214第十四章常用毛壞的制造和選擇2(1)15第十五章切削加工6小計568(2)比例合計56五、教學環節和教學要求：在教學過程中要充實和加強以下教學環節：1 積極創造條件開設實驗。2 安排課堂討論、作業練習或工藝設計等。3 充分運用影視教學手段、教具模型和計算機輔助教學等。六、課程考核辦法：1、作業/實驗：25%2、課堂參和：5%3、測試：筆試70%七、教材和主要參考書：1. 陳儀先、王國順機械制造基礎中國水利水電出版社。2005年鄭曉等