1、 PAGE PAGE 23 / 23工程材料教案總綱一、課程性質及教學目的：工程材料是機械及近機類專業一門重要的技術基礎課。本課程以材料的成分、加工工藝、組織結構與性能之間的關系為主線，重點介紹材料的本質，提出有關的理論和描述，說明材料結構是如何與其成分、加工工藝、性能以及行為相聯系的。學習本課程的目的，是使學生獲得常用工程材料的種類、成分、組織、性能和改性方法的基本知識。通過對基礎科學和知識的綜合和運用，初步具備根據零件的服役條件合理選擇和使用材料，正確制定熱處理工藝方法和妥善安排工藝路線的能力。二、課程內容：11 章?？v觀本課程所含內容可知，其內容較為龐雜。具有三多的特點；即所謂內容頭緒多

2、、原理規律多（個）、概念定義多（名詞、定義三百多個），教，學生感到難學。三、與其它課程的關系：“工程材料”是以化學、物理、材料力學、金屬工藝學和金工教學實習為基礎的課程，在學習時應聯系上述基礎課程的有關內容，以加深對本課程內容的理解。同時本課程的基礎，在今后學習有關專業課程時，還應經常聯系本書的有關內容，以便進一步掌握所學的知識。四、教學對象：機械制造及自動化、汽車工程、測控技術、采礦工程專業的本科生。五、教學指導思想：21 改革精神和世界工程教育思想。意課程內容的準確定位和整體優化。力培養。六、教學重點：典型金屬的晶體結構；晶體缺陷；二元相圖；鐵碳相圖及其應用；塑性變形與再結晶；鋼的熱處理；

3、工業用鋼。典型金屬的晶體結構；晶體缺陷；二元相圖；鐵碳相圖的分析與應用；塑性變形機理與再結晶機制；八、教學方法：采用啟發式、歸納類比法、教學模型、電化教學等傳統教學方法。題的能力，利用電視、計算機等輔助教學手段提高實驗教學效果。正確處理工程材料與基礎課、專業課的關系：即利用基礎課所學過的知識來講授工程材料，結合專業特點講授工程材料。九、學時分配：講課：36 學時實驗：18 總學時：54 學時十、教學過程（見講義主要包括： 1后次復習前次概念；本次講授內容的引入；新教學內容的講授過程；小結；十一、實驗內容2 學時2 學時2 學時2 學時綜合實驗： 2 6綜合實驗：xx 相試樣的制備 2 學時7綜

4、合實驗： 2 8綜合實驗： 2 92 十一、教材及教學參考書工程材料劉天模、徐幸梓主編機械工業出版社第一章工程材料的分類及性能一、教學目的及要求通過本章學習，使學生掌握材料在力學、電學和熱學等方面的性能和特征，為以后各章中研究結構與性能關系打下良好的基礎。二、主要內容機械制造與材料；材料的分類材料的性能。三、學時安排：4 四、教學重點： 1材料的分類；2材料的性能。五、教學難點： 材料的性能。六、教學過程：(見講稿)七、思考作業題：70MPa2000kg 的載荷，它的直徑是多少？11800kg多少。2 80用多少力？359時，鋼軌內產生的應力有多大？0.2（S）b，應以什么情況為依據？ 與 這

5、兩個指標，哪個能更準確地表達材料的塑性？常用的測量硬度的方法有幾種？其應用范圍如何？鋼；有人要改變零件的截面形狀來解決。哪種方法合理？為什么？第二章材料的結構一、教學目的及要求通過本章的學習，使學生掌握三大固體材料的結構特點、性能特點，建立材料結構與性能之間的關系。二、主要內容材料的結合方式；金屬材料的結構；高分子材料的結構特點；三、學時安排：4 學時四、教學重點：典型金屬材料的晶體結構；晶體缺陷及其對性能的影響；合金相結構；五、教學難點：金屬材料的晶體結構；各類缺陷對結構及性能的影響；合金相結構；(見講稿)七、思考作業題：三大固體材料的鍵性如何？金屬的特性是什么？純金屬的晶體結構有幾種類型？

6、合金相結構有幾種？都是什么？金屬材料的性能特點是什么？高分子材料的結構及性能特點是什么？陶瓷材料的結構及性能特點是什么？試說明一個面心立方等于一個體心正方結構。合金相C、Fe3C、CuZn、ZrFe2 屬于何種類型，并指出其結構特點。第三章材料制備的基本知識一、教學目的及要求：通過本章學習，使學生掌握金屬結晶的基本規律、了解高分子材料的合成與陶瓷材料的成形與燒結工藝。二、主要內容：結晶過程；聚合物的合成；三、學時安排：4 學時四、教學重點：結晶的基本過程；合金的結晶；金屬鑄錠的凝固；五、教學難點：結晶的規律；合金的結晶。(見講稿)七、思考作業題：程。細化鑄件晶粒的途徑有那些？為什么？液態金屬結

7、晶時需要過冷，那么固態金屬熔化時是否會出現過熱？金屬結晶的基本規律是什么？結晶過程是怎樣進行的？粒大小有何影響？如果其它條件相同，試比較在下列條件下，鑄件晶粒的大小：砂型鑄造與金屬鑄造；厚壁鑄件與薄壁鑄件；加變質劑與不加變質劑；澆注時振動與不振動。凝固與結晶是不是一回事？影響凝固的因素有哪些？晶粒度等級N m=2N+2 7 級時， 晶粒的實際的平均直徑是多少？聚合物的加成聚合反應與逐步聚合反應有何區別？陶瓷燒結時為什么會產生收縮現象？第四章二元相圖及應用一、教學目的及其要求：通過本章學習，使學生們掌握二元相圖的基本類型、分析和使用，掌握鐵碳合金的基本知識及鐵碳相圖的應用。二、主要內容二元相圖的

8、建立；二元相圖的基本類型及應用；相圖與合金性能之間的關系；鐵碳合金相圖。 三、學時安排：6 四、教學重點：二元相圖的基本類型及應用；五、教學難點： 12鐵碳合金相圖的分析和應用。六、教學過程：(見講稿)七、思考作業題：共析轉變。何為“”？“”的應用范圍及用途。簡述枝晶偏析形成過程和消除方法。何謂相組成物和組織組成物？請舉例說明之。一 個 二 元 共 晶 反 應 如 下 ： （1）WB =50%的合金完全凝固時初晶 與共晶（+）的重量百分數，以及共晶體中 相與 相的重量百分數；（2）若已知顯微組織中 初晶與（+）共晶各占一半，求該合金的成分。別？純鐵的三個同素異構體是什么？晶體結構如何？Fe 和

9、奧氏體有何區別？從組織的角度看，滲碳體有哪幾種基本的形態？有何變化規律？0.45%C，1.2%C 2.3%C 的鐵碳合金的平衡結晶過程，計算室溫下組織組成物的相對量及兩相相對量。12%，鐵素體的體積占88%，試求該合金的碳含量。0.2%、0.77%的鐵碳合金從液態緩冷至室溫時的結0.2%的鐵碳合金在室溫下相的相對量和組織相對量。第五章材料的變形一、教學目的及其要求：通過本章學習，使學生們掌握固體材料變形的基本方式、塑性變形對組織與性能的影響、金屬及合金強化，掌握變形金屬的加熱轉變、回復與再結晶， 掌握高分子材料和陶瓷材料的變形特點。二、主要內容金屬的塑性變形與再結晶；高分子材料的變形；三、學時

10、安排：4 學時四、教學重點：塑性變形對組織與性能的影響；回復與再結晶；五、教學難點： 1塑性變形的機理；回復與再結晶；六、教學過程：(見講稿)七、思考作業題：金屬材料冷塑性變形時，主要的變形方式有那些？滑移與孿生有何異同？何為滑移帶與滑移線？何為交滑移與多滑移？冷塑變對金屬及合金的組織性能有何影響？變化？用位錯理論解釋金屬及合金形變強化。熱固性塑料在拉伸和壓縮變形時，有何不同？20m14mm 12.7mm 的模具拉拔，求：這根棒材拉拔后的尺寸；這根棒材承受的工程應變與真應變。試用多晶體塑變理論解釋，室溫下金屬的晶粒越細強度越高。幾種？第六章鋼的熱處理一、教學目的及其要求：通過本章學習，使學生掌

11、握熱處理的基本概念，掌握鋼的加熱轉變和冷卻轉變的基本類型及其特點，掌握并了解鋼的常用熱處理工藝，并能夠應用過冷奧氏體轉變曲線進行熱處理工藝分析。二、主要內容熱處理基本概念；鋼的加熱與冷卻轉變；鋼的熱處理狀態圖及其應用；常用熱處理工藝；特殊熱處理方法。三、學時安排：5 四、教學重點：鋼的加熱與冷卻轉變；鋼的熱處理狀態圖及其應用；五、教學難點：鋼的加熱與冷卻轉變；六、教學過程：(見講稿)七、思考作業題：不同？體之間在形成條件、組織形態與性能上的差別。什么叫回火脆性？第一類回火脆性產生的原因是什么？如何防止？加熱時奧氏體的形成過程要經過哪幾個階段？什么是淬透性？淬透性對鋼的熱處理工藝有何影響？200

12、、400、回火后得到什么組織？20CrMnTi 制造，其工藝路線為：下料鍛造正火切削加工滲碳淬火低溫回火噴丸 磨削。請說明、四項熱處理工藝的目的及大致工藝參數。在C +氏體等組織的冷卻工藝曲線。第七章工業用鋼一、教學目的及其要求：通過本章學習，使學生熟悉和了解我國的鋼材編號規則，掌握各類鋼種的牌號，熟悉鋼中雜質與合金元素的分布規律及其對鋼材性能的影響，了解和熟悉常用鋼材的牌號、性能及用途。二、主要內容鋼中的常存元素、隱存元素及合金元素對鋼性能的影響；我國的鋼材編號；三、學時安排：3 學時四、教學重點：鋼的合金化原理；我國的鋼材編號；五、教學難點：鋼的合金化原理。六、教學過程：(見講稿)七、思考

13、作業題：鋼中常存的雜質有哪些？硫、磷對鋼的性能有哪些影響？”？如何防止？速箱齒輪又多半用中碳（合金）鋼制造，試分析原因何在？45 T12 45 鋼的工藝，問此時將得到什么組織何性能？25mm 40CrNiMo 棒料毛坯，經正火處理后硬度高很難切削加工，這是什么原因？試設計一個最簡單的熱處理方法以提高其機械加工性能。235、20CrNi、T8、T10A、08Al、16Mn、W6Mo5Cr4V2、Cr12MoV、60Si2Mn。Q235 經調質處理后使用是否合理？為什么？W18Cr4V 鋼制作盤形銑刀，試安排其加工工藝路線，說明各熱加工1280560回火？能否用一次長時間回火代替？織：T8、16M

14、n、40Cr、20CrMnTi、4Cr13、GCr15、3Cr2W8V、9CrSi、1Cr18Ni9Ti。、GCr15、T13、60Si2Mn?，F在要制作銼刀、齒輪、連桿螺栓，試選用材料，并說明應采用何種熱處理方法及使用狀態下的顯微組織。第八章鑄鐵一、教學目的及其要求：通過本章學習，使學生掌握和了解鑄鐵石墨化的一般概念，熟悉和了解常用鑄鐵材料。二、主要內容鑄鐵的石墨化；常用鑄鐵的牌號、組織與性能；鑄鐵的熱處理三、學時安排：2 四、教學重點： 1鑄鐵的石墨化；2常用鑄鐵的牌號、組織與性能。五、教學難點：鑄鐵的石墨化。六、教學過程： (見講稿)七、思考作業題：越高，那么在生產中可采用哪些方法提高灰

15、口鑄鐵中的珠光體數量？及消除的方法。可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵中的石墨形態與形成方式有何不同？零件。藝上如何控制？依據是什么？不同階段石墨化程度對灰口鑄鐵的基體組織有何影響？的數量？第九章有色金屬一、教學目的及其要求：通過本章學習，使學生掌握和了解各種有色金屬的牌號、成分、性能和用途。二、主要內容鋁及鋁合金；銅及銅合金；鎂及鎂合金；鈦及鈦合金；軸承合金。三、學時安排：2 四、教學重點： 1鋁及鋁合金；鎂及鎂合金；軸承合金。鋁合金強韌化。六、教學過程： (見講稿)七、思考作業題：鑄造鋁合金（Al-Si 合金）為何要進行變質處理？Al-Cu 素。表面強化嗎？為什么？原則是什么？銅合金的性能有何特點？銅合金

16、在工業上的主要用途是什么？是怎樣的？14%？軸承合金在性能上有何要求？在組織上有何特點？同。第十章常用非金屬材料 通過本章學習，使學生掌握和了解常用非金屬材料的成分、性能和用途。二、主要內容高分子材料；無機非金屬材料；復合材料。三、學時安排：2 四、教學重點： 1高分子材料；2復合材料。五、教學難點： 復合材料。六、教學過程：(見講稿)七、思考作業題：請選用兩種塑料制造中等載荷的齒輪，說明選材的依據。用全塑料制造的零件有什么優缺點？為什么金屬很少是玻璃態，而高聚物大多是非晶態？橡膠為什么可作減震制品？還有哪些材料可用來制作減震元件？結構陶瓷和功能陶瓷在性能上有何區別，主要表現在哪些方面？陶瓷性

17、能的主要缺點是什么？分析其原因，并指出改進的方法。氮化硅和氮化硼特種陶瓷在應用上有何異同點？復合材料有哪幾種基本類型？其基本性能特點是什么？纖維復合材料有何特點？零件選材的一般原則和方法。二、主要內容零件的失效形式與提高材料性能的途徑；零件選材的一般原則和方法；三、學時安排：2 學時四、教學重點：零件的失效形式與提高材料性能的途徑；五、教學難點：零件的失效形式與提高材料性能的途徑。六、教學過程：(見講稿)七、思考作業題：零件設計不當對熱處理工藝帶來哪些危害？請舉例說明。45 鋼制造。（45 D0=18mm）試擬訂該零件的加工工藝路線；說明每項熱處理工藝的作用；試述軸頸部分從表面到心部的組織變化。某柴油機曲軸技術要求如下：b650MPa，ak15J/cm2HB=240300HRC55，試合理選擇材料，制定生產工藝路線和各熱處理工序的工藝規范。試選擇具有下列要求的切削工具材料，并制定熱處理工藝。奧氏體高錳鋼鑄件的切削加工；鋁合金（Al-Si 系鑄造鋁合金）的切削加工；帶有激冷表面鑄鐵件的切削加工；球化退火狀態碳素工具鋼的切削加工。元素的作用