《機械工程材料》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養方案課程代碼：03130021課程性質：學科基礎必修課學分：3學分學時：48學時（理論40學時，實驗8學時）先修課程：大學物理、高等數學C、機械制圖等后續課程：材料力學B、機械原理B、機械設計B等適用專業：車輛工程開課單位：材料科學與工程學院一、課程說明《機械工程材料》是車輛工程專業必修的一門學科基礎課。本課程主要講授金屬學的基本知識、金屬材料的熱處理以及常用金屬材料的牌號、成分、組織、性能及選用等基本理論與方法，注重基本理論知識的深入學習，強調培養運用基礎理論知識解決生產實際問題的能力。通過課程學習，提高學生的理論與實踐相結合的應用能力，培養發現問題、分析問題、解決問題及創新實踐的綜合能力和素質，為后續學習其他相關課程以及今后從事相關技術崗位工作奠定良好基礎。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：了解工程材料的發展歷程及其應用狀況，掌握金屬學的基本知識和基本原理，掌握金屬材料熱處理的基本概念、基本原理及基本方法，掌握常用機械工程材料的牌號、成分、組織、性能和應用，并培養學生的愛國情懷、工匠精神和勞動精神。課程目標2：能正確運用金屬學的基本知識和基本原理，金屬材料熱處理基本概念和基本原理，根據零件的工作條件合理選擇材料，能合理制訂零件的熱處理工藝，并使學生具有分析問題和解決問題的能力，具有嚴謹的、實事求是的科學態度。課程目標3：具備一定的工程材料及熱處理工藝創新設計能力，了解新材料在機類專業的應用現狀；理解與工程材料有關的國家標準、行業標準、企業標準，并培養學生勇于探索、樂于鉆研的創新意識、綠色環保的科學發展觀念和強烈的社會責任感。三、課程目標與畢業要求《機械工程材料》課程教學目標對車輛工程專業畢業要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業要求關系畢業要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.3能夠將車輛工程基礎知識用于分析車輛工程相關復雜工程問題并提出解決方案課程目標1：了解工程材料的發展歷程及其應用狀況，掌握金屬學的基本知識和基本原理，掌握金屬材料熱處理的基本概念、基本原理及基本方法，掌握常用機械工程材料的牌號、成分、組織、性能和應用，并培養學生的愛國情懷、工匠精神和勞動精神。H2.問題分析2.2能根據數學、自然科學和工程科學的基本原理分析車輛領域復雜工程問題，獲得多種解決方案課程目標2：能正確運用金屬學的基本知識和基本原理，金屬材料熱處理基本概念和基本原理，根據零件的工作條件合理選擇材料，能合理制訂零件的熱處理工藝，并使學生具有分析問題和解決問題的能力，具有嚴謹的、實事求是的科學態度。M3.設計/開發解決方案3.1掌握車輛工程設計和產品開發的基本方法和技術，能夠根據需求確定設計目標，并研究確定技術方案。課程目標3：具備一定的工程材料及熱處理工藝創新設計能力，了解新材料在機類專業的應用現狀；理解與工程材料有關的國家標準、行業標準、企業標準，并培養學生勇于探索、樂于鉆研的創新意識和綠色環保的科學發展觀念和強烈的社會責任感。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關畢業要求的關聯度。四、教學內容、基本要求與學時分配1.理論部分理論部分的教學內容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內容、基本要求與學時分配教學內容教學要求，教學重點難點理論學時實驗學時對應的課程目標1.緒論1.1材料的發展及材料科學的形成1.2工程材料的分類1.3課程目的、任務及學習方法教學要求：了解材料的發展歷史以及工程材料在人類社會尤其是機械行業的應用；了解本課程各章節的基本內容和學習方法；熟悉工程材料的分類，了解新材料的發展和應用現狀。重點：工程材料的分類。難點：課程的學習方法。11、2、32.工程材料的力學性能2.1工程材料的剛度、強度、塑性2.2工程材料的硬度2.3工程材料的沖擊韌度、疲勞強度2.4工程材料的斷裂韌度教學要求：掌握拉伸試驗、硬度試驗、沖擊試驗及疲勞強度試驗的概念及應用范圍；了解拉伸試驗、硬度試驗、沖擊試驗及疲勞強度試驗的測試原理。重點：材料的強度、硬度指標。難點：硬度測試的應用范圍。321、23.金屬材料的基礎知識3.1晶體的基本知識3.2金屬的晶體結構及缺陷3.3合金的相結構3.4純金屬的結晶、結晶過程3.5合金的結晶二元合金相圖的基本概念3.6杠桿定律及其應用3.7鐵碳合金相圖各點、線、區的含義，分析典型成分的鐵碳合金的結晶過程3.8鐵碳合金的成分、組織與性能之間的關系，鐵碳相圖的應用教學要求：掌握金屬晶體結構的基本概念；熟悉晶面指數和晶向指數的確定步驟；掌握合金基本相結構和性能；熟悉金屬的結晶過程、控制晶粒度大小的途徑；掌握二元合金相圖的基本知識；熟悉杠桿定律的計算及應用；掌握鐵碳合金相圖的分析；掌握鐵碳合金的成分、組織和性能間的關系。重點：金屬中常見的三種晶格類型；金屬晶體中的晶面指數與晶向指數；實際金屬的晶體結構及缺陷；合金相結構的基本類型；二元合金相圖的基本概念、二元勻晶相圖和二元共晶相圖、杠桿定律；鐵碳合金的基本組織、鐵碳合金相圖分析及典型成分的鐵碳合金的結晶過程；鐵碳合金成分、組織和性能之間的關系及相圖的應用。難點：金屬晶體中的晶面指數與晶向指數、二元勻晶相圖和二元共晶相圖、杠桿定律、鐵碳合金相圖分析及典型成分的鐵碳合金的結晶過程。1121、2、34.金屬的塑性變形與再結晶4.1金屬的塑性變形4.2冷塑性變形對金屬組織和性能的影響4.3回復與再結晶4.4金屬的熱加工與冷加工教學要求：了解金屬塑性變形的微觀機理；熟悉塑性變形對金屬組織和性能的影響；熟悉再結晶對金屬組織和性能的影響。重點：塑性變形、再結晶及對金屬組織和性能的影響。難點：金屬的塑性變形；回復與再結晶。21、25.鋼的熱處理5.1熱處理的定義、目的及分類5.2鋼在加熱時的組織轉變5.3鋼在加冷卻時的組織轉變5.4鋼的退火、正火、淬火與回火5.5鋼的表面熱處理與化學熱處理5.6常見熱處理缺陷及影響因素。5.7熱處理技術條件的標注及工序位置的安排原則教學要求：掌握鋼在加熱時的組織轉變，鋼的奧氏體化；掌握過冷奧氏體的等溫冷卻轉變產物及性能特點，馬氏體的轉變及性能特點；掌握鋼的退火、正火、淬火與回火的目的、工藝及應用；熟悉鋼的表面熱處理與化學熱處理的目的、工藝及應用；了解常見熱處理缺陷及影響因素及熱處理工件的結構工藝性；熟悉熱處理技術條件的標注及工序位置的安排原則。重點：過冷奧氏體的等溫冷卻轉變曲線；馬氏體的轉變；鋼的退火、正火、淬火與回火的定義、目的、工藝特點及應用。難點：鋼加熱時的組織轉變；過冷奧氏體的等溫冷卻轉變；馬氏體的轉變；鋼的淬火與回火的組織及工藝。1141、2、36.金屬材料6.1合金元素在鋼中的作用6.2鋼的分類、牌號及用途6.3鑄鐵的分類、牌號及用途6.4鋁及鋁合金6.5銅及銅合金6.6鈦及鈦合金教學要求：熟悉碳鋼、合金鋼、鑄鐵的種類、牌號、成分、組織、性能、熱處理特點及用途；掌握合金元素在鋼中的作用；了解鋁及鋁合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金牌號、成分、組織、性能、熱處理特點及用途。重點：合金元素在鋼中的作用；碳鋼、合金鋼、鑄鐵的分類及應用；鑄鐵的石墨化過程及影響因素。難點：合金元素在鋼中的作用；鑄鐵的石墨化對鑄鐵性能的影響；鋁合金的熱處理。101、2、37.機械零件的失效與選材7.1機械零件失效的概念7.2機械零件的材料選擇，典型零件的選材、加工工藝路線實例分析教學要求：了解機械零件失效的原因；熟悉典型零件的選材及熱處理工藝。重點：機械零件的材料選擇。難點:不同工作條件下零件材料的選擇，熱處理工藝的設計。22合計4082.實驗部分實驗部分的教學內容、基本要求與學時分配見表3。表3實驗項目、實驗內容與學時實驗項目實驗內容和要求實驗學時對應的課程目標1.金屬材料的硬度試驗實驗內容：學習布氏硬度、洛氏硬度的測量方法。實驗要求：了解布氏硬度計、洛氏硬度計的測試原理，掌握用布氏硬度計、洛氏硬度測量材料硬度的方法。21、2、32.金相顯微鏡的使用及金相試樣的制備實驗內容：學習金相顯微鏡的使用，制備金相試樣。實驗要求：了解金相顯微鏡的基本原理及構造，掌握金相顯微鏡的使用方法；掌握金相試樣的制備過程。21、33.改性處理對45鋼組織的影響及性能分析實驗內容：觀察和分析45鋼退火、正火、淬火組織結構，并測量三種狀態的硬度。實驗要求：掌握通過金相顯微鏡觀察金相組織結構，并分析改性處理對45鋼組織、性能的影響。41、2、3合計8五、教學方法及手段本課程以課堂講授為主，結合播放視頻、課堂提問、討論、案例、實驗等教學手段完成課程教學任務和相關能力的培養。使學生能比較全面地理解并掌握金屬學及金屬的熱處理理論的基本概念、基本原理和基本方法，掌握常用材料的牌號、成分、組織、性能以及用途等之間的關系，能夠根據零件的工作條件、性能要求，合理選擇材料。在實驗教學環節中，通過啟發式教學、討論式教學，使學生驗證了理論課的內容并提高了動手操作能力。使學生了解布氏硬度計、洛氏硬度計的基本結構特點，掌握布氏硬度、洛氏硬度的測量方法及應用范圍；了解并初步掌握金相試樣的制備方法及其過程；熟悉并掌握鐵碳合金在平衡狀態下的組織特征，掌握鋼的熱處理方法及實際操作能力，加深認識鋼的化學成分與熱處理工藝、組織及性能間的關系，為今后零件材料的合理選擇和應用打下良好的基礎。通過實驗，使學生理論與實踐相結合，并培養學生發現問題、分析問題、解決問題及自學新知識的能力，此外，學生在實驗過程中，必須嚴格遵守實驗室安全守則及設備的操作規則，在實驗前學生應復習和掌握與本實驗有關的教學內容、認真閱讀實驗指導書；在實驗中要嚴格遵守實驗紀律，按操作規程使用儀器；實驗結束后，按規定對儀器進行維護保養；每完成一項實驗，要認真完成一份實驗報告。六、課程資源1.推薦教材（1）王正品,李炳.工程材料[M].北京:機械工業出版社,2020.2.參考書（1）王運炎,朱莉.機械工程材料[M].北京:機械工業出版社,2020.（2）張文灼.機械工程材料與熱處理（第2版）[M].北京:機械工業出版社,2019.（3）王章忠.機械工程材料（第3版）[M].北京:機械工業出版社,2019.（4）高紅霞.機械工程材料[M].北京:機械工業出版社,2017.3.期刊（1）任鑫,竇春岳,高志玉等.熱處理數值模擬技術的研究進展[J].材料導報,2021,35(19):19186-19194．（2）曹宇,宋新莉,黃昌虎等.奧氏體化溫度對51CrVNb彈簧鋼組織與力學性能的影響[J].材料熱處理學報,2020,41(12):97-103．（3）楊曉輝,李興東,張繁等.熱處理工藝對04Cr13Ni8Mo2Al鋼逆變奧氏體含量的影響[J].機械工程材料,2018,42(7):23-27．（4）徐躍明,李俏,羅新民.熱處理高端化[J].金屬熱處理,2020,45(4):1-4．（5）彭二寶,杜建根.汽車用51CrV4彈簧鋼回火工藝研究[J].熱加工工藝,2021,50(10):127-129．（6）\t"/kcms2/article/_blank"HuanXue,\t"/kcms2/article/_blank"WenjiePeng,\t"/kcms2/article/_blank"LiYue,etal.Effectofhardenabilityonmicrostructureandpropertyoflowalloyabrasion-resistantsteel[J].MaterialsScience&EngineeringA.2020,793:139901.4.網絡資源（1）陳永楠.工程材料.中國大學慕課2021.10./verify（2）趙亦希.工程材料.中國大學慕課2021.09./verify七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末大作業成績兩部分構成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環節占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現8（1）根據課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√332作業評價8（1）主要考核學生對各章節知識點的復習、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業單獨評分，取各次成績的平均值作為此環節的最終成績。（3）以作業成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√332階段測驗8（1）主要考核學生對各章節知識點的復習、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次測驗單獨評分，取各次成績的平均值作為此環節的最終成績。（3）以測驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√332課程實驗16（1）根據每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環節的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√2122期末大作業60（1）大作業成績100分，以大作業成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）大作業主要考核金屬材料的力學性能、金屬學的基本知識、金屬與合金的結晶、二元合金相圖、杠桿定律、鐵碳合金相圖及應用、鋼在加熱時的組織轉變、鋼在加冷卻時的組織轉變、鋼的普通熱處理、鋼的表面熱處理與化學熱處理、合金元素在鋼中的作用、碳鋼及合金鋼的牌號、性能及用途、鑄鐵的牌號及用途、鋁及鋁合金、銅及銅合金、典型零件的選材及加工工藝路線的制訂等內容。（3）大作業題型為：名詞解釋、簡答題、綜合題等。√√√252510合計：100分364618八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現、作業評價、階段測驗、課程實驗、期末大作業等方式對學生進行考核評價。考核基本要求：考核總成績由期末大作業成績和過程性考核成績組成。其中：大作業成績為100分（權重60%），大作業題型為名詞解釋、簡答題、綜合題等類型，大作業中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合題不低于50%；課堂表現、作業評價、階段測驗、課程實驗等過程性考核成績為100分（權重40%）；過程性考核和大作業試題分值分配應與教學大綱各章節的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準