工程材料及熱加工工程材料及熱加工課程整體情況介紹4/6/20252課程整體情況介紹本課程校內發展的歷史沿革本課程的內容教學內容組織方式與目的教學條件（教材的使用與建設）工學結合課程特色教學隊伍教學效果4/6/202531、本課程校內發展的歷史沿革

材料是人類文明生活的物質基礎。人類歷史所謂石器時代、青銅器時代和鐵器時代就是按生產活動中起主要作用的工具材料來劃分的。可見材料的發展對社會的進步起著極為重要的作用。工程材料及熱加工包括工程材料及熱加工工藝兩部分。它是機械類和近機械類專業的一門專業基礎課。作為一名機械制造的技術人員，在設計和制造零件時，必須熟悉各類材料的牌號，懂得材料的成分、組織和性能之間的關系，對零件毛坯選用的熱加工工藝應有相當的了解。周朝青銅器

商代青銅獸

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本校以前招生是五年制大專生，沒有一套合適的教材，上課所用的是參考教材。要講授的內容包括鐵碳合金、合金鋼、熱處理、壓力加工、鑄造、鑄焊等方面，它的內容涉及的比較廣，每個方面在各大院校都是一門獨立的專業。1994年原金工教研室主任金南威根據原航空航天工業部批準的“工程材料及金屬熱加工基礎”課程教學大綱要求，主編了一本適合工科中專學校的教材。該教材課時多，對五年制大專生分兩個學期教學。工程材料部分在第一學期作為考試課程，熱加工工藝部分在第二學期作為考查課程。該課程設有實驗課，包括金相組織的觀察和熱處理實驗等。4/6/20255

根據學校發展的要求，對實驗室及實習工廠進行改建，其課程的教學也需要進行改革。現在學校招生是三年制大專生，教材的選用是程曉宇主編的面向21世紀高職高專規劃教材《工程材料及熱加工技術》，對課程進行了以下方面的改革：（1）鑒于現在課程改革和課時緊張的情況，將熱處理實驗內容改為認識實習期間參觀熱處理車間，將金相組織的觀察實驗改為在教師的指導下運用課件進行。4/6/20256（2）在教學過程中，配合理論教學，為了使學生對熱加工和材料應用方面有一定的感性認識，采用多媒體課件、采集的視頻等教學方式，提高了教學效果。（3）改變了傳統的以教師為中心的教學方法，充分調動學生學習的積極性，采用互動式、課堂討論式教學，收到了很好的教學效果。（4）加強過程管理，改1次期末考試為“平時成績＋作業＋期末考試”綜合考核評定成績。板條馬氏體

鐵素體

4/6/202572、本課程的內容機械工程系飛機制造技術專業、模具設計與制造專業、機械制造與自動化專業、機電一體化專業（五年制）開設了《工程材料及熱加工》這門課程，該課程是機械類專業的一門專業基礎課，要求學生掌握制造機械零件所必備的有關工程材料及毛坯熱加工方面的知識。該課程的內容包括工程材料基礎和熱加工工藝基礎兩部分曲軸整體熱處理大爐4/6/20258機械工程材料基礎包括以下內容：金屬的力學性能：介紹材料室溫時的力學性能。金屬的晶體結構與結晶：介紹常見金屬的晶體結構。鐵碳相圖：介紹鐵碳合金相圖中典型合金的結晶過程，鐵碳合金的組織和力學性能的關系、相圖在選材方面的應用鋼的熱處理：介紹鋼在加熱和冷卻時的組織轉變，過冷奧氏體轉變產物的組織、形態和性能，以及熱處理工藝的目的、方法、和應用。金屬材料：介紹常用金屬材料（鑄鐵、碳鋼、合金鋼、軸承合金、鋁合金等）的種類、成份、牌號、熱處理、性能特點及其應用。4/6/20259熱加工工藝基礎鑄造：鑄造工藝基礎，鑄造方法，鑄造合金的性能，鑄件結構設計等。鍛壓：介紹金屬的可段性、模鍛、自由鍛及板料沖壓。焊接：電弧焊，其它常用焊接方法，常用金屬材料的焊接，焊接結構工藝性。4/6/2025103、教學內容組織方式與目的以合金滲碳鋼為例1、性能要求(1)表面滲碳層硬度高，以保證優異的耐磨性和接觸疲勞抗力，同時具有適當的塑性和韌性。(2)心部具有高的韌性和足夠高的強度。(3)有良好的熱處理工藝性能。2、成分特點(1)低碳：碳含量一般為0.10%～0.25%。(2)加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。(3)加入阻礙奧氏體晶粒長大的元素：Ti、V、W、Mo等。3、常見鋼種及牌號20Cr低淬透性合金滲碳鋼。20CrMnTi中淬透性合金滲碳鋼。18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金滲碳鋼。4/6/2025114、熱處理和組織性能合金滲碳鋼的熱處理工藝一般都是滲碳后直接淬火，再低溫回火。熱處理后，表面滲碳層的組織為合金滲碳體+回火馬氏體+少量殘余奧氏體組織，硬度為60HRC～62HRC。心部組織與鋼的淬透性及零件截面尺寸有關，完全淬透時為低碳回火馬氏體，硬度為40HRC～48HRC；多數情況下是屈氏體、回火馬氏體和少量鐵素體，硬度為25HRC～40HRC。心部韌性一般都高于700KJ/m2。5、用途主要用于制造汽車、拖拉機中的變速齒輪，內燃機上的凸輪軸、活塞銷等機器零件。變速齒輪撥叉4/6/202512以熔模鑄造為例一、熔模鑄造的工藝過程二、熔模鑄造的特點及應用范圍4/6/202513熔模鑄造有以下優點:1)由于鑄型精密,沒有分型面,型腔表面極光潔,故鑄件的精度及表面質量均優。同時,鑄型在熱態澆注,可以生產出形狀復雜的薄壁鑄件。2)由于型殼是由耐火材料制成,可以適應各種合金的生產,對于生產高熔點合金及難切削加工合金,更顯出其獨特的優越性。3)生產批量不受限制,除常用于成批、大量生產外,也可用于單件生產。熔模鑄造的主要缺點是:材料昂貴、工序多、生產周期長,不宜生產大件等。熔模鑄造廣泛應用于電器儀表、刀具、航空等制造部門。例如,汽輪機和渦輪發動機的葉片,汽車、拖拉機上的小型零件等,已成為少或無切削加工中最重要的工藝方法。4/6/2025144、教學條件（教材的使用與建設）該課程在近幾年的教學中曾使用過原金工教研室金南威主編的《工程材料及熱加工基礎》，該教材的內容較多，不適應現在的課時壓縮要求；選用丁德全主編《金屬工藝學》教材，該教材分為三篇內容：工程材料篇、熱加工工藝篇、機械加工工藝篇。機械加工工藝篇與選用的《金工實習》教材內容發生沖突。2006年選用西安電子科技大學出版社程曉宇主編、我校參編的《工程材料及熱加工技術》這門教材。該教材具有以下特點：該教材適應教學總學時的壓縮，以必須夠用為度，以掌握概念、強化應用為教學重點。以材料與毛坯選擇為目標，以材料應用為主線，將理論教學與實訓教學進行全方位的整合，形成新的課程內容體系，把對學生技術應用能力的培養貫穿到教材內容的各個部分。注重企業生產技術實際案例。將企業實際發生的一些材料方面的技術案例引入到到該教材，讓學生一開始就注意理論與實踐結合，提高學生分析問題的能力。4/6/202515以齒輪為例齒輪類零件選材1.齒輪的工作條件(1)由于傳遞扭矩，齒根承受很大的交變彎曲應力；(2)換擋、啟動或嚙合不均時，齒部承受一定沖擊載荷；(3)齒面相互滾動或滑動接觸，承受很大的接觸壓應力及摩擦力的作用。2.齒輪的失效形式(1)疲勞斷裂主要從根部發生。(2)齒面磨損由于齒面接觸區摩擦，使齒厚變小。(3)齒面接觸疲勞破壞，在交變接觸應力作用下，齒面產生微裂紋，微裂紋的發展，引起點狀剝落。(4)過載斷裂主要是沖擊載荷過大造成的斷齒。4/6/2025163.齒輪的性能要求(1)高的彎曲疲勞強度;(2)高的接觸疲勞強度和耐磨性;(3)較高的強度和沖擊韌性。齒輪材料一般選用低、中碳鋼或其合金鋼，經表面強化處理后，表面強度和硬度高，心部韌性好，工藝性能好，經濟上也較合理。4/6/202517典型齒輪選材舉例

1.機床齒輪

機床變速箱齒輪擔負傳遞動力，改變運動速度和方向的任務。載荷不大，運動平穩，工作條件好。一般可選中碳鋼(45鋼)制造，為了提高淬透性，也可選用中碳合金鋼(40Cr鋼)。工藝路線為：下料→鍛造→正火→粗加工→調質→精加工→輪齒高頻淬火及回火→精磨。沖擊載荷小的低速齒輪也可采用HT250、HT350、QT500-5、QT600-2等鑄鐵制造。4/6/2025182.汽車齒輪汽車齒輪主要分裝在變速箱和差速器中。工作較為繁重，比機床齒輪要求高。一般用合金滲碳鋼20Cr或20CrMnTi制造。滲碳齒輪的工藝路線為：下料→鍛造→正火→切削加工→滲碳、淬火及低溫回火→噴丸→磨削加工4/6/202519制作的在線學習內容豐富，圖文并茂，動畫生動，極大地提高了學生學習的興趣及積極性。舉例（非合金鋼）電子教案：自制的電子教案及采集的視頻，教師可以在多媒體進行授課，將生產的實際情況帶到課堂，縮短了課堂與企業生產的距離，增強學生的感性認識。課程組設計與制作的《金屬工藝學》多媒體課件在2004年我校青年教師多媒體課件競賽中獲一等獎；該課件在2005年陜西省現代教育技術應用研究成果評選活動中獲二等獎，在陜西省高校青年教師多媒體課件競賽中獲優秀獎。4/6/2025205、工學結合教師純粹在黑板上畫餅，沒有實踐教學，不能適應高職教育的發展的要求。本課程教學人員積極組織工學結合教學研究，建設雙師素質和雙師結構的教學團隊。我校機械制造與自動化專業、機電一體化專業、飛機制造技術專業、模具設計與制造專業等在基礎課教學方面開設了工程材料及熱加工課程。在實踐教學方面有計劃的開展校內實習工廠的鉗工實習、機工實習，將理論教學與實踐教學融為一體。校內工廠為工學結合創造了教學條件。為培養學生職業素質，使學生有機會進行崗位體驗，各專業在教學設計方面安排了認識實習。學校企業緊密聯系，建立了深度融合的校企合作關系。穩定的校外實訓基地有多處，如慶安公司、遠東公司、西安發動機公司、西安飛機制造公司等。近幾年來，全體教師在課程教學實踐中積極探索工學結合方式，提高學生的專業技能和就業競爭力，取得了很好的教學效果。其結果使機械系畢業生就業率一直穩定在96%以上。現在畢業生主要就業在航空航天系統、國企、合資企業、外資企業等，有的學生已經取得了可喜的成績。4/6/2025216、課程特色本課程具有實踐性強的特點，在教學過程中重視學生在校學習與實際工作的一致性，充分利用校內外實訓基地資源，采用“理論教學——課內模擬實驗——金工實習——認識實習這種工學結合的教學模式，實現抽象知識與崗位實用技能的轉化，提高學生的技能水平。充分利用信息時代的教育技術，以教材內容為基礎，將課程知識點，制作成融文字、圖片、動畫、聲音為一體的多媒體課件。所制作的課件生動形象，插圖醒目清楚，易于學生理解和掌握，教學效果顯著。組織觀看輔助教學電教片，使學生了解現代制造技術及其發展趨勢，擴大知識面，掌握相關學科的發展前沿采用討論式、互動式教學方法，引導學生將理論知識與工程實例相結合，增強學生的求知欲及工程意識。定期收集學生對于教學過程及教學方法的反饋意見，不斷改進教學方法和教學手段。4/6/2025227、教學隊伍王巧云：西工大雙師型韓敏健：在職碩士研究生。王永鋒:研究生曹靜:研究生王栓強:研究生4/6/202523教學隊伍整體結構

教師隊伍屬于中青年結合，以中年教師為核心，青年教師為主體，梯隊層次清晰合理。現有專職教師5人，其中講師3人，助講2人，碩士研究生3人，碩士研究生在讀1人，教師知識結構涵蓋各層次，符合教學要求。教師隊伍中“雙師型”教師1人；畢業后分配到工廠進行實踐，后來調到教師崗位的教師有2名，他們具有參與實際工程的經歷和豐富的教學實踐經驗。教師隊伍的專職教師均為核心教學人員，自入校以來一直在教學一線工作，承擔著主要課程的教學工作，具有豐富的教學經驗，教學效果良好。近幾年，新畢業的年輕教師利用假期到生產第一線進行培訓，受到了很好的效果。今后隨著課程改革的不斷完善，將培養年輕教師迅速成長，以形成結構更加合理、素質更加優秀的教師隊伍。4/6/2025248、教學效果原金工教研室主任金南威的評價工程材料與熱加工在我校辦專科期間曾經是金屬工藝學系列課程中一門重要的課程，該課程在多年的教學實踐和教學改革中取得了很好的教學效果，特別是近幾年來，形成了獨具特色的教學模式和教學風格。在學時不斷壓縮的情況下，能整合教學內容，形成了一定特色的教學內容體系。注重材料學理論知識的傳授與實際動手能力的培養相結合，著重培養學生分析問題、解決問題的能力。教學質量不斷提高，且受到了同行專家和學生的一致好評，4/6/202525

機械系主任宋文學教授的評價工程材料與熱加工作為一門技術基礎課，課程內容跨越材料工程和機械工程兩大學科，授課難度很大。該課程授課教師很好地把握了兩大學科內容之間的關系，建立了完善的課程內容體系。授課教師態度端正，備課認真，內容熟練，教學方法靈活，善于運用現代教學手段，板書、多媒體課件、錄像、教學模型交替使用，學生喜歡，效果較好。4/6/202526機械基礎教研室韓敏建老