材料科学与工程基础教案 第八章 工业用钢
工程材料教案
许昌职业技术学院教案系别：机电工程系学期：2009----2010学年第一学期教研室：机械教研室课程名称：工程材料授课专业：授课班级：教师姓名：宋也黎二00九年九月七日课程说明及教学计划一．课程的性质和任务工程材料与热加工基础是机械类、近机械类各专业学生必修的一门技术基础课。
本课程的任务是:l）工程材料的性能：以力学性能为主，还要考虑物理性能、化学性能及工艺性能；2）金属学基本理论：使学生获得有关工程材料的基本理论和基本知识；常用工程材料成分－组织－性能－应用之间关系的一般规律3）热处理方面：掌握钢的热处理基本原理和工艺，掌握热处理各种工艺方法的目的，以便正确选用热处理工艺方法，合理安排工艺路线。
4）常用工程材料：掌握常用的工业用钢、铸铁、非铁金属及其合金的成分、组织、性能和用途；了解工程塑料、橡胶、陶瓷、复合材料等常用非金属材料的分类、性能和用途，以便合理选用工程材料。
5）热加工基础：掌握铸造、锻压和焊接的特点及应用范围，掌握金属的铸造性能、锻造性能和焊接性能；能初步分析各种热加工零件的结构工艺性，具有初步选择零件毛坯的能力。
6）零件材料与毛坯的选择：熟悉常用工程材料的生产工艺过程，正确选择零件的材料、毛坯，并初步安排热处理在工艺过程中的位置。
合理选用工程材料的初步能力。
二．教学方法本课程内容主要是建立在实验观察和工业实践基础之上,以实质性和规律性的描述为主,涉及面较宽。
l）着重理解教学内容,尽量避免死记硬背。
2）配合实验及多媒体信息,帮助和加深理解教学内容。
3）利用网络交流教学信息,如查阅资料、习题解答等。
课程教学形式包括理论教学、实验教学、课堂讨论、自学、辅导等方式，其中理论教学以CAI为手段主要讲授重点和难点。
三、教学计划绪论 1学时第一章金属材料的性能（5学时）教学内容第一节力学性能有关概念、强度（1学时）第二节塑性、硬度（2学时）第三节韧性与疲劳、金属工艺性（2学时）第二章材料的结构（2学时）第一节纯金属的结构与结晶（1学时）第二节实际金属的晶体结构（1学时）第三章材料的凝固（2学时）第一节基本概念、（1学时）第二节结晶原理（1学时）第四章塑性变形与再结晶（2学时）第一节塑性变形对金属组织和性能的变化（1学时）第二节冷塑性变形在加热时的变化、热变形加工（1学时）第五章铁碳合金相图（8学时）第一节合金的晶体结构（2学时）第二节二元合金相图（2学时）第三节铁碳合金相图、分析（2学时）第四节典型成分的结晶、铁碳相图应用（2学时）第六章钢的热处理（8学时）第一节钢在加热、冷却时的转变（2学时）第二节退火、正火、淬火（2学时）第三节回火、表面与化学热处理（2学时）第四节质量分析、工序位置安排（2学时）第七章非合金钢（2学时）第一节杂质元素对钢的影响、非合金钢的分类（1学时）第二节常用的牌号及用途（1学时）第八章合金钢（4学时）第一节合金元素的作用、合金钢的分类（2学时）第二节常用的低合金钢、合金钢的牌号与用途（2学时）第九章铸铁（2学时）第一节铸铁的分类、石墨化（1学时）第二节常用铸铁的牌号、用途（1学时）第十章有色金属（4学时）第一节铝及铝合金、铜及铜合金（2学时）第二节轴承合金、粉末冶金（2学时）第十一章非金属材料（2学时）第一节高分子材料（1学时）第二节陶瓷、复合材料（1学时）第十二章新型材料的发展动态（2学时）四、学时分配1．讲课 48学时2．实验 4学时3．课堂讨论 4学时总学时 56学时五、教学过程(见讲义)六、教材及教学参考书1．工程材料崔占全、孙振国机械工业出版社 2003年3月2．工程材料学习指导崔占全、孙振国机械工业出版社 2003年3月3．工程材料崔占全、邱平善哈尔滨工程大学出版社 2001年5月4．工程材料辅助教材邱平善哈尔滨工程大学出版社 2001年5月5、. 工程材料朱张校清华大学出版社 2000年5月6、工程材料习题集郑明新清华大学出版社 1993年6月7、机械工程材料沈莲机械工业出版社 2000年7月8、机械工程材料杨瑞成重庆大学出版社 2000年7月绪论一、教学目标1、理解工程材料的含义及其地位2、本学科的重点及内容体系二、教学重点、难点1、掌握机械工程材料的内容体系三、教学方法：讲授法、讨论法四、教学时数：2学时五、教学内容材料的发展1.新石器时代的仰韶文化已开始炼制和应用黄铜2.商周时期，青铜冶炼、铸造技术已达到很高的水平商代晚期，青铜业进入了鼎盛时期。
上海交通大学材料科学基础教学金属材料及热处理_钢中合金元素
金属材料及热处理
材料？工艺？微观组织 结构？性能？应用？ ?……?
刘国权教授主讲
课程复习
性能：
使用性能
力学性能
工艺性能
物理性能
其它性能
结构材料
结构组织敏感性能 结构组织不敏感性能
功能材料
金属材料及热处理
材料？工艺？微观组织 结构？性能？应用？ ?……?
刘国权教授主讲
复习：第九章 第三节铁碳复线平衡相图
金属材料及热处理
刘国权教授主讲
金属材料及热处理
刘国权教授主讲
吴承建 等编著： 金属材料学，第一章 钢铁中的合金元素
第五节 合金元素对铁碳相图的影响
一、合金元素对钢临界点的影响 从对奥氏体相区大小、形状和位置的影响进而推知：
1. 对临界点 A1 (共析温度)的影响 2. 对临界点 A3 的影响 3. 对共析碳量的影响:所有合金元素均降低共析碳含量 二、合金元素是否导致出现特殊碳化物相？ 1. Fe-C-碳化物形成元素： 可能会出现不同的特殊碳化物 2. Fe-C-非碳化物形成元素：不形成该合金元素的特殊碳化物
刘国权教授主讲
吴承建 陈国良 强文江 编著： 金属材料学，冶金工业出版社， 2000
第一章 钢铁中的合金元素
重要术语（第一至四节）：
合金钢 （为什么要生产和应用合金钢？） 奥氏体形成元素，铁素体形成元素；（例子？） 晶界偏聚，柯垂耳气团，共偏聚 （产生的主要原因？） 钢中的强、中强、弱、非碳化物形成元素 （例子？ ） 间隙化合物；原子半径比值(rx/rM) 氮化物，碳氮化物； 金属间化合物(相、AB2拉维斯相、 AB3有序相)
金属基复合材料；等等
无机非金属材料；高聚物材料；复合材料等
金属材料及热处理
《材料科学与工程基础》教案.doc
川大学教案【理、工科】掌握疲劳 强度的概念4.1.8.3疲劳极限和疲劳强度图 4-49 难点了解并理 解疲劳断 裂机理高分了材料宏观疲劳断裂过程:2()DTA ——差热分析Fig 17.2图 4-51难点（2）与温度T 相关T —TgCp 发生突变DSC ——示差扫描量热仪 测试原理示意图。
比热容与温度 比热容与相变 一级相变，二级相变3. 比热容（C P ）或Cv定义：IKg 质量的固体（或液体）升高（或降低）PC 时，所增加 （或减少）的（振动能量）热量。
固体多用Cp。
单位：J - mol'1 - K 」。
Cp 〉Cv。
比热=热容/原子量,单位J ・Kg-I ・K 1比热容的大小：主要取决于化学结构 等容热容 内能对温度的曲线上的斜率等压热容：嬉对温度的曲线 上的斜率 同体热容理论 经典理论 量了理论 原子的振动---晶格的振动 谐振了 随机振动 德拜模型 金属C P <1,容易加热、容易冷却。
单原子 晶体24.9；银24.3；铝25.1。
银 C P =0.25Fe C P =0.50热容小，很快冷要点 区分：热 容和比热Fig17.1高分子 C P 1.0〜2.0例 / HDPELDPE PS天然橡胶PVC环氧树脂热容大2.31 1.90 1.20 1.92 1.05 1.05影响高分了比热容Cp 的因素（1）分了链柔顺性温度的升高是由于分子过 其间内摩擦引起的，柔性 链，运动单元小内摩擦小, 反上升慢，热高量大，热 能动能难点:理解 热容的宏 观效应，及 影响因素4.2.2热膨胀性(1)热膨胀材料的体积随温度升高而增大的现象 原因：原子或分子的热运动晶体：原子在晶格内平衡位是附近震动，T t ,振幅f,原子平均间 距个 非晶体：原子的振动和转变。
动；(2)热膨胀类型，单位：K 1线膨胀 a z =(l//)d//dT化 高分了沿主振动；链节、链段，转自由体积一运动的空间一维，温度升高1度，线尺寸相对变体膨胀 a v =(l/V)d V/dT热膨胀系数a 不是常数，其影响因素: %1 温度 %1 结构三维，温度升高1度，体积相对变化T 升高，a 增大键能大，a 减小取向 交联度 a 减小柔顺性结晶度刚性， 柔性，a at20Fig 17.3图 4-54表4・13难点无机材料 金属 高分子a 小,I (y5~i (y6中，1 〜3Xl (y5 大，2.5~25Xl (y54-2-2耐热性 1.概念 耐热性一一指在受负荷下，材料失去其物理机械性能而发生永久 变形的温度。
工程材料教案
工程材料》教案总纲一、课程性质及教学目的：《工程材料》是机械及近机类专业一门重要的技术基础课。
本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线，重点介绍材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。
学习本课程的目的，是使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识。
通过对基础科学和知识的综合和运用，初步具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料，正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。
二、课程内容：包含工程材料的分类及性能、材料的结构、材料制备的基本知识、二元相图及应用、材料的变形、钢的热处理、工业用钢、铸铁、有色金属、常用非金属材料、工程材料的选用等11章。
纵观本课程所含内容可知，其内容较为庞杂。
具有三多的特点；即所谓内容头绪多、原理规律多（涉及原理、规律几十个）、概念定义多（名词、定义三百多个），由于该课程具有上述特点，加之有些微观结构看不见、摸不到，而且课程内容枯燥、乏味，因此，教师感到难教，学生感到难学。
三、与其它课程的关系：“工程材料”是以化学、物理、材料力学、金属工艺学和金工教学实习为基础的课程，在学习时应联系上述基础课程的有关内容，以加深对本课程内容的理解。
同时本课程的基础，在今后学习有关专业课程时，还应经常联系本书的有关内容，以便进一步掌握所学的知识。
四、教学对象：机械制造及自动化、汽车工程、测控技术、采矿工程专业的本科生。
五、教学指导思想：1. 从材料应用的角度出发讲授《工程材料》，体现21世纪教学理念、教学改革精神和世界工程教育思想。
2. 严格按《工程材料》教学大纲及《工程材料实验教学大纲》进行教学，注意课程内容的准确定位和整体优化。
3. 开设的实验及课堂讨论应有利于学生分析问题、解决问题的能力及创新能力培养。
六、教学重点：1．典型金属的晶体结构；2．晶体缺陷；3．二元相图；4．铁碳相图及其应用；5．塑性变形与再结晶；6．钢的热处理；7．工业用钢。
《材料工程基础》教案
《材料工程基础》教案第一章材料的制备与合成1.制备材料的3种途径：⑴第一个途径：通过原材料熔化精炼提纯，冷凝成固体（多晶、单晶或非晶的结构）的途径。
⑵第二个途径：用多种方法制成备用的高纯粉末（单相或合金、化合物）原料，使其进一步加工固结成材的粉末冶金技术。
⑶第三个途径：从石油、天然气裂解产物中或煤炭等物质中获得化合物单体，将低分子的单体经过聚合反应合成为高分子聚合物，以块状或粉体等形式存在。
2.高炉炼铁高炉原料：⑴铁矿石；⑵熔剂；⑶燃料：常用的燃料主要是焦炭。
高炉炉渣：主要由SiO2、Al2O3和CaO组成，并含有少量的MnO、FeO和CaS等。
3.铝的生产流程电解法制备金属铝必须包括两个环节：一是从含铝的矿石中制取纯净的氧化铝；二是采用熔盐电解氧化铝得到纯铝。
4.炼铝过程中为什么要加入冰晶石？①氧化铝的熔点（2050℃）太高，对电解设备的耐高温性能要求过高。
②当用冰晶石（熔点1010℃）作熔剂时，氧化铝溶解于其中（溶解度约10%），将与=938℃），这时可在1000℃以下进行电解。
氧化铝形成低熔点共晶（T共通常的电解温度是950-970℃。
5.单晶制备方法⑴熔体法：①提拉法；②坩埚下降法；③泡生法；④水平区熔法；⑤浮区法。
⑵常温溶液法：①降温法；②流动法；③蒸发法；④电解溶剂法；⑤凝胶法。
⑶高温溶液法：①缓冷法；②助熔剂挥发法；③籽晶降温法；④溶液提拉法；⑤移动溶剂熔区法。
第二章粉末材料制备1.机械制粉方法⑴机械研磨法；⑵气流研磨法；2.物理制粉方法⑴雾化法；⑵物理蒸发冷凝法；3.化学制粉方法⑴化学气相沉积法；⑵还原－化合法；⑶电化学法；4.粒度测定⑴筛分析法；目数的定义：筛网上1英寸（25.4mm）长度内的网孔数。
200目：74μm325目：47μm⑵激光衍射法；⑶沉降法。
第三章高分子材料的聚合四种自由基聚合方法的比较第四章材料的成形与加工1.五个方面的加工成形技术①将熔化或重熔的高纯金属或合金的溶液，直接铸造成精密零件和制品的液态加工；②用多种典型的塑料加工方法，将坯锭制成不同形状和尺寸的成品；③将制取的各种粉末材料通过压制、烧结或胶凝固结为制品；④从聚合反应和高分子化学反应生产的高分子聚合物，必须经过加工成形和后处理才能成为高分子材料；⑤当各类材料制成之后，根据应用和功能要求，将两种同类或异类材料进行连接。
《工程材料》教学大纲
《工程材料》教学大纲一、课程概述《工程材料》是一门涉及工程领域中各类材料的性能、应用和选择的重要基础课程。
通过本课程的学习，学生将掌握工程材料的基本理论和知识，具备合理选择和使用材料的能力，为后续的专业课程学习和实际工程应用打下坚实的基础。
二、课程目标1、知识目标（1）了解工程材料的分类、性能特点和应用范围。
（2）掌握金属材料的晶体结构、相图、热处理等基本原理。
（3）熟悉常用金属材料（如碳钢、合金钢、铸铁等）的性能和用途。
（4）了解非金属材料（如高分子材料、陶瓷材料、复合材料等）的特点和应用。
2、能力目标（1）能够根据工程要求，合理选择材料。
（2）具备分析材料性能和制定材料加工工艺的能力。
（3）能够运用所学知识解决工程实际中与材料相关的问题。
3、素质目标（1）培养学生的工程意识和创新思维。
（2）提高学生的科学素养和实践能力。
（3）培养学生严谨的治学态度和团队合作精神。
三、课程内容1、工程材料的基本概念（1）材料的分类：金属材料、非金属材料、复合材料。
（2）材料的性能：力学性能、物理性能、化学性能。
2、金属材料的结构与性能（1）金属的晶体结构：体心立方、面心立方、密排六方。
（2）金属的实际晶体结构：晶体缺陷。
（3）金属的塑性变形与再结晶。
3、金属材料的热处理（1）热处理的基本原理：钢在加热和冷却时的组织转变。
（2）退火、正火、淬火、回火等常规热处理工艺。
（3）表面热处理和化学热处理。
4、钢铁材料（1）碳钢：分类、牌号、性能和用途。
（2）合金钢：合金元素的作用，合金钢的分类、牌号、性能和用途。
（3）铸铁：分类、组织、性能和用途。
5、有色金属及其合金（1）铝及铝合金：性能、分类和用途。
（2）铜及铜合金：性能、分类和用途。
（3）钛及钛合金：性能、分类和用途。
6、非金属材料（1）高分子材料：塑料、橡胶、纤维的性能和应用。
（2）陶瓷材料：结构陶瓷、功能陶瓷的性能和应用。
（3）复合材料：分类、性能和应用。
7、材料的失效分析与选材（1）材料的失效形式：疲劳断裂、磨损、腐蚀等。
工程化学教案第八章
工程化学教案——第八章化学与工程材料主讲教师：董文魁、许力、李静萍等使用教材：许力等编著，《工程化学》，兰州大学出版社授课对象：非化学类各专业学生第八章化学与工程材料（讲授时数: 14学时）一．学习目的和要求1．了解材料性能的内在存依据。
2．了解常见金属材料的基本性质。
3．了解常见无机非金属材料的基本性质。
4. 了解常见有机材料的基本性质。
5.了解常见复合材料的基本性质。
6.了解材料设计的一些理念。
二．本章节重点、难点材料性能的内在存依据、常见金属材料的基本性质、常见无机非金属材料的基本性质、常见有机材料的基本性质、常见复合材料的基本性质、材料设计的一些理念。
三．学时分配1．材料性能的内在存依据、了解常见金属材料的基本性质、常见无机非金属材料的基本性质（1学时）。
2.常见有机材料的基本性质、了解常见复合材料的基本性质、材料设计的一些理念。
四．教学内容：材料是指经过某种加工（包括开采和运输），具有一定的组分、结构和性能，适合于一定用途的物质，它是人类生活和生产活动的重要物质基础，一切工业过程都离不开材料，在工程技术中应用的材料，通称工程材料。
从使用角度看，它又分结构材料和功能材料两大类。
结构材料是主要以其力学机械性能满足使用要求的材料，即强度、硬度、韧性等性能优良的材料。
功能材料则是具有光、声、热、电、磁等特殊效应和功能的材料，如半导体材料、超导材料、磁性材料和光导材料等。
现代工程技术人员应有丰富的材料科学的知识和材料化学的基本观点，才能合理地选材、用材和节材，在工作中有所创造，有所前进。
第一节材料性能的内在依据一、材料的重要性和分类人类对材料的认识和利用，经历了一个漫长的探索、发展的历史过程。
最初，人类依靠大自然的恩赐，主要是从天然物中取得所需的材料，石器、骨器等成为人类利用的第一代材料，随着金属冶炼技术的发展，青铜、钢铁相继登上材料世界的舞台，各种合金材料的相继问世，使金属材料成为主导材料。
20世纪初发展起来的高分子材料，扩大了材料的品种和范围，推动了许多新技术的发展，使人类进入了合成材料的时代。
材料科学与工程(新能源材料)专业实验指导书
材料科学与工程（新能源材料）专业实验指导书材料科学与工程（新能源材料）教研室2014年01月目录新能源材料基础实验实验一绪论 (1)实验二水热法制备二氧化钛纳米材料 (9)实验三粉体粒度分布的测定 (11)实验四再沉淀制备有机半导体微粒 (13)实验五材料紫外可见光谱测试 (18)实验六材料红外性能测试 (22)实验七溶胶-凝胶法制备TiO2纳米薄膜材料 (27)实验八钢铁表面化学镀镍工艺实验 (30)实验九电化学方法沉积镍工艺实验 (32)实验十铝膜的热蒸发沉积 (34)实验十一磁控溅射制备氧化物薄膜 (40)实验十二线性电位扫描法测定银在KOH溶液中的电化学行为 (44)实验十三交流阻抗法测量电极过程参数 (46)新能源材料专业实验实验一敏化太阳能电池制备及性能测试 (48)实验二硅太阳电池制备及性能测试 (54)实验三锂电池电极材料的制备及性能表征 (57)实验一绪论一、实验目的1、了解实验的基本程序2、了解实验室安全知识3、掌握实验数据处理方法二、实验的基本程序1、实验预习实验前要理解实验原理、了解实验过程和步骤、主要仪器的使用方法和注意事项，写好预习报告。
预习报告要求包括完成实验报告的四个部分，包括是实验目的、实验原理、实验步骤、列出相关数据表格。
只有写好预习报告才允许进入实验室进行实验。
实验前的充分准备是做好实验的前提。
2、实验操作在了解仪器的操作原理与使用方法及注意事项的基础上，根据实验原理与要求调整仪器，进行仪器观察和测量，并将原始数据记录在预先设计的数据表上，实验后将其整理写入报告。
对异常现象要特别关注，遇到一些不能解释的现象要多加探讨。
如果操作中出现不正常现象（如烧焦味、异常声音等）要及时向指导老师报告。
操作完毕，得到指导老师对测试数据认可，并把所用的实验仪器整理好以后，方可离开实验室。
3、实验报告完成实验报告是一个实验成功的最后一步，仅有完整的测量数据不一定能顺利地得出预期的结果。
材料科学与工程基础
材料科学与工程基础《材料科学与工程基础》是2006年机械工业出版社出版的图书，作者是史密斯。
1内容简介本书由williamF.Smith和JavedHashemi编写的《材料科学与工程基础》第5版于2008年由McGraw-Hill出版。
2006年机械工业出版社影印该书第4版，获得好评，相对第4版，第5版有很多大的改进：对原子结构和结合键部分重新编写，更精确，更新颖，更加有利于教学；纳米技术贯穿于各章节中；对习题也有较大改进，进行科学分类，有利于学生和教师实现教学计划所要求的目标和校准。
希望引进该书第5版能使老师的教学和学生的使用更加方便。
[2]2目录出版说明第5版影印前言第4版影印前言Perface第1章材料科学与工程引论211材料与工程312材料科学与工程613材料的种类8131金属材料8132聚合物材料10133陶瓷材料11134复合材料13135电子材料1414材料间的竞争1515材料科学与技术的最新进展和未来趋势17 151智能材料17152纳米材料1916材料设计与选择1917第1章小结2018定义2119习题22第2章原子结构与键合2421原子结构和亚原子粒子2522原子序数、质量数和相对原子质量2823原子的电子结构31231普朗克量子理论和电磁辐射31232氢原子的玻尔理论34233不确定原理和薛定谔波函数37234量子数、能级和原子轨道40235多电子原子的能态43236量子力学模型和元素周期表4424原子尺寸、离化能和电子亲合力的周期性变化49241原子尺寸的变化趋势49242离化能的变化趋势49243电子亲和力的变化趋势52 244金属、类金属和非金属5225一次键54251离子键55252共价键61253金属键68254混合键7026二次键7127第2章小结7428定义7529习题77第3章材料中的晶体结构和非晶态结构84 31空间点阵和晶胞8532晶系与布拉菲点阵8633主要的金属晶体结构87331体心立方（BCC）晶体结构89 332面心立方（FCC）晶体结构92 333密排六方（HCP）晶体结构93 34立方晶胞中的原子位置9535立方晶胞中的晶向9636立方晶胞中晶面的米勒指数10037密排六方晶体结构中的晶面和晶向105 371HCP晶胞中的晶面指数105372HCP晶胞中的晶向指数10638FCC、HCP和BCC晶体结构的比较108 381FCC和HCP晶体结构108382BCC晶体结构11039体密度、面密度以及线密度的晶胞计算110 391体密度110392面密度111393线密度113310多晶型或同素异构114311晶体结构分析1153111X光源1163112X光衍射1173113晶体结构的X光衍射分析119312非晶态材料125313第3章小结126314定义127315习题128材料科学与工程基础目录第4章凝固和晶体缺陷13641金属的凝固137411液态金属中稳定晶核的形成139 412液态金属中晶体生长与晶粒结构的形成144413工业铸件中的晶粒结构14542单晶体的凝固14643金属固溶体150431置换式固溶体151432间隙式固溶体15344晶体缺陷155441点缺陷155442线缺陷（位错）156443面缺陷159444体缺陷16245鉴别微观结构和缺陷的实验技术163 451光学金相、ASTM晶粒尺寸和晶粒直径的确定163452扫描电子显微镜（SEM）168 453透射电子显微镜（TEM）169 454高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）170445扫描探针显微镜和原子分辨率173 46第4章小结17647定义17748习题178第5章热激活过程和固体中的扩散18651固体中的速率过程18752固体中的原子扩散191521固体中的扩散概述191522扩散机制191523稳态扩散193524非稳态扩散19653扩散过程的工业应用198531气体渗碳使钢铁表面硬化198 532集成电路用硅晶圆的杂质扩散202 54温度对固体扩散的影响20455第5章小结20856定义20857习题209第6章金属的力学性能(Ⅰ)21461金属与合金的成形加工215611金属和合金的铸造215612金属和合金的热轧和冷轧217613金属和合金的挤压221614锻造222615其他的金属成形工艺22462金属材料中的应力和应变225621弹性变形和塑性变形225622工程应力和工程应变226623泊松比228624切应力与切应变22863拉伸试验和工程应力应变图230631由拉伸试验和工程应力应变图获得的力学性能数据232632部分合金的工程应力应变曲线的比较23763 3 真应力和真应变23764硬度与硬度测试23965金属单晶体的塑性形变240651金属晶体表面的滑移带与滑移线240 652金属晶体由滑移机制造成的塑性形变242653滑移系统244654金属单晶体的临界切应力249655施密特定律250656孪生25266多晶金属的塑性形变254661晶界对金属强度的影响254662塑性形变对晶粒形状和位错分布的影响256663冷塑性形变对金属强度增加的影响258 67金属的固溶强化25968塑性形变金属的回复和再结晶261681深冷加工金属再加热之前的结构262 682回复263683再结晶26469金属中的超塑性268610纳米晶金属270611第6章小结271612定义272613习题273第7章金属的力学性能(Ⅱ)28071金属的断裂281711韧性断裂282712脆性断裂283713韧度和冲击试验286714韧性脆性转变温度286715断裂韧度28972金属的疲劳291721周期应力295722韧性金属在疲劳过程中发生的基本结构变化296723影响金属疲劳强度的几个主要因素297 73疲劳裂纹扩展速率298731疲劳裂纹扩展与应力、裂纹长度的关系298732疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子范围作图300733疲劳寿命计算30274金属的蠕变和应力断裂304741金属的蠕变304742蠕变试验306743蠕变断裂试验30775第7章小结30876定义30977习题309第8章相图31681纯物质的相图31782吉布斯相律31983冷却曲线32084二元匀晶合金系统32185杠杆定律32486合金的非平衡凝固32887二元共晶合金系统33188二元包晶合金系统33989二元偏晶系统344810不变反应345811有中间相和中间化合物的相图347 812三元相图351813第8章小结354814定义355815习题357第9章工程合金36691铁和钢的生产368911高炉中的生铁生产368912炼钢和主要钢铁产品形式的加工369 92铁碳系统371921铁铁碳化物相图371922Fe Fe3C相图中的固相371923Fe Fe3C相图中的不变反应372 924碳素钢的缓慢冷却37493普通碳素钢的热处理381931马氏体381932奥氏体的等温分解386933共析碳素钢的连续冷却转变曲线391 934碳素钢的退火与正火394935碳素钢的回火395936碳素钢的分类与典型的力学性能399 94低合金钢400941合金钢的分类400942合金钢中合金元素的分布402943合金元素对钢的共析温度影响403 944淬硬性404945低合金钢典型的力学性能和应用409 95铝合金409951析出强化（硬化）411952铝及其产品的一般性能418953锻造铝合金419954铸造铝合金42496第9章小结42697定义42798习题428第10章聚合物材料436101概述4371011热塑性塑料4381012热固性塑料438102聚合反应4391021单个乙烯分子的共价键结构439 1022一个活化乙烯分子的共价键结构440 1023聚乙烯聚合的整体反应和聚合度441 1024链式聚合步骤4411025热塑性塑料的平均相对分子质量443 1026单体的官能度4441027非晶体线性聚合物的结构444 1028乙烯基树脂与亚乙烯基树脂446 1029均聚物与共聚物44710210其他聚合方法450103工业用聚合方法452104一些热塑性塑料的结晶度与立体异构现象4541041非晶态热塑性塑料的凝固454 1042半晶态热塑性塑料的凝固454 1043半晶态热塑性塑料的结构456 1044热塑性塑料的立体异构现象457 1045齐格勒（Ziegler）催化剂与纳塔（Natta）催化剂458105塑料的加工4591051用于热塑性塑料的加工工艺460 1052用于热固性塑料的加工工艺464 106通用热塑性塑料4661061聚乙烯4681062聚氯乙烯均聚物与共聚物471 1063聚丙乙烯4731064聚苯乙烯4731065聚丙烯腈4741066苯乙烯丙烯腈（SAN）4751067ABS4751068聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）477 1069氟塑料478107工程热塑性塑料4791071聚酰胺（尼龙）4801072聚碳酸酯4831073苯氧基树脂4841074聚甲醛4851075热塑性聚酯4861076聚苯硫醚4871077聚醚酰亚胺4881078聚合物合金488108热固性塑料（热固性树脂）4891081酚醛塑料4911082环氧树脂4921083不饱和聚酯4941084氨基树脂（尿素塑料和三聚氰胺）495109第10章小结4971010定义4981011习题500第11章陶瓷材料510111概述511112简单陶瓷的晶体结构5131121简单陶瓷化合物中的离子键和共价键5131122存在于离子键固体中的简单离子排列5141123氯化铯晶体（CsCl）结构517 1124氯化钠晶体（NaCl）结构518 1125FCC与HCP晶格中的间隙位置522 1126闪锌矿晶体（ZnS）结构524 1127氟石晶体（CaF2）结构526 1128反氟石晶体结构5281129刚玉晶体（Al2O3）结构528 11210尖晶石（MgAl2O4）晶体结构528 11211钙钛矿（CaTiO3）晶体结构528 11212碳和它的同素异形体529113硅酸盐结构5331131硅酸盐结构的基本结构单元533 1132硅酸盐的岛状结构、链状结构及环状结构5331133硅酸盐的片状结构5331134硅酸盐的网络结构535114陶瓷制备过程5361141材料准备5371142成形5371143热处理542115传统陶瓷和工程陶瓷5441151传统陶瓷5441152工程陶瓷547116陶瓷的力学性能5491161概述5491162陶瓷材料变形的机制5491163影响陶瓷材料强度的因素550 1164陶瓷材料的韧度5511165部分稳定氧化锆（PSZ）的相变增韧5531166陶瓷的疲劳失效5531167陶瓷研磨剂材料555117陶瓷材料的热学性能5561171陶瓷耐火材料5571172酸性耐火材料5581173碱性耐火材料5581174航天航空器用陶瓷瓦绝热片558 118玻璃5581181玻璃的定义5601182玻璃的转变温度5601183玻璃的结构5611184玻璃的组成5621185玻璃的粘性变形5641186玻璃的形成方法5661187钢化玻璃5681188化学强化玻璃568119陶瓷涂层和表面工程5701191硅酸盐玻璃涂层5701192氧化物和碳化物涂层570 1110纳米技术和陶瓷5711111第11章小结5731112定义5741113习题575第12章复合材料582121概述583122增强塑料类复合材料用纤维5841221增强塑料用玻璃纤维5841222增强塑料用碳纤维5871223增强塑料用的芳族聚酰胺纤维589 1224增强塑料类复合材料用的碳纤维、芳族聚酰胺纤维和玻璃纤维的力学性能比较589123纤维增强塑料类复合材料5911231纤维增强塑料的基体材料5911232纤维增强塑料5921233在等应变、等应力情况下的片状连续纤维塑料基体复合材料的弹性模量方程596124纤维增强塑料的开式模塑加工工艺601 1241手铺成型工艺6011242喷射铺展成型工艺6011243真空包热压成型工艺6021244绕丝成型工艺603125纤维增强塑料的闭式模塑加工工艺604 1251压塑与注射成型加工工艺604 1252片状模塑复合材料（SMC）加工工艺6051253连续挤压成型加工工艺606126金属基和陶瓷基复合材料6061261金属基复合材料（MMCs）606 1262陶瓷基复合材料（CMCs）608 127第12章小结613128定义614129习题616第13章材料的电学性能624131金属的电导6251311金属电导现象的经典模型625 1312欧姆定律6271313金属导体中电子的漂移速度631 1314金属的电阻率632132电导性的能带模型6361321金属的能带模型6361322绝缘体的能带模型638133本征半导体6381331本征半导体的电导机制6381332纯硅晶体点阵中的电荷输运639 1333元素本征半导体的能带图640 1334元素本征半导体电导的定量关系641 1335温度对本征半导体的影响643134非本征半导体6451341n型（负型）非本征半导体645 1342p型（正型）非本征半导体647 1343非本征硅半导体材料的掺杂剂649 1344掺杂剂对非本征半导体中的载流子浓度的影响6491345在室温条件下总电离杂质浓度对硅中载流子迁移率的影响6521346温度对非本征半导体电导率的影响653135半导体器件6551351pn结6561352pn结型二极管的一些应用659 1353双极性结型晶体管660136微电子学6621361微电子平面双极性晶体管662 1362微电子平面场效应晶体管663 1363微电子集成电路的制作666137化合物半导体673138陶瓷的电学性能6761381介电体的基本特性676 1382陶瓷绝缘体材料678 1383陶瓷电容器材料679 1384陶瓷半导体6801385铁电陶瓷682139纳电子学6851310第13章小结6861311定义6871312习题690第14章光学性质与超导材料696 141概述697142光谱和电磁波频谱697143光的折射6991431折射率6991432光折射的斯涅耳定律701 144光的吸收、辐射和反射702 1441金属7021442硅酸盐玻璃7031443塑料7041444半导体706145发光7071451光致发光7081452阴极发光708146射线的受激发射和激光710147光导纤维7141471光导纤维中的光损失714 1472单模和多模光导纤维715 1473光导纤维的加工7161474现代光导纤维通信系统718 148超导材料7191481超导态7191482超导体的磁学性质7201483超导体中的电流和磁场722 1484高电流、高磁场超导体723 1485高临界温度(Tc)超导氧化物725 149定义7271410习题728第15章磁学性能732151概述733152磁场和参量7331521磁场7331522磁感应7361523磁导率7361524磁化率738153磁性的类型7381531反磁性7391532顺磁性7391533铁磁性7391534原子的单个未成对电子的磁矩741 1535反铁磁性7431536亚铁磁性743154温度对铁磁性的影响743155铁磁畴744156决定铁磁畴结构的能量类型746 1561交换能量7461562静磁能量7471563磁晶各向异性能7471564畴壁能量7481565磁致伸缩能量749157铁磁性金属的磁化和退磁751158软磁材料7521581软磁材料的理想性能7531582软磁材料的能量损失7531583铁硅合金7541584金属玻璃7551585镍铁合金756159硬磁材料7591591硬磁材料的性能759 1592铝镍钴（Alnico）合金761 1593稀土合金7631594钕铁硼磁合金765 1595铁铬钴磁合金765 1510铁氧体76715101软磁铁氧体76715102硬磁铁氧体7711511第15章小结7711512定义7721513习题775附录Ⅰ：部分元素的一些性质780附录Ⅱ：元素的离子半径782习题解答784。
《工程材料学》
《工程材料学》课程教学大纲课程名称：工程材料学课程代码：150201519学分/学时：3学分/48学时（其中理论40学时、实验8学时）开课学期：第4学期适用专业：材料成型及控制工程专业、焊接技术与工程先修课程：机械制图A、材料成型热力学后续课程：材料成型传输原理、材料成型测试及控制技术基础、金属液态成型理论与技术基础、金属塑性成型理论与技术基础课程负责人：向军开课单位：材料科学与工程学院一、课程性质与课程目标课程性质：材料成型及控制工程专业的学科基础必修课。
课程目标：1.掌握材料组织结构、塑性变形、热处理工艺与性能的有关基础知识。
了解常用工业用钢、铸铁、有色金属、非金属材料和复合材料的基本性能与特点。
初步具备工程材料组织结构分析能力。
初步具备合理制定工业用钢热处理工艺的能力。
2. 掌握硬度测试、组织观察、热处理工艺实验原理和方法，初步具备材料性能测试、组织分析和热处理工艺设计的能力。
3.掌握工程制件选材的原则和基本方法。
结合环保意识和可持续发展意识，能力理解和评价工件选材、识材与用材等对环境、社会可持续发展的影响。
四、课程教学内容及学时分配五、课程教学方法1、课堂讲授(1) 采用启发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。
(2) 采用多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。
(3) 充分发挥校园网络课程资源的作用，充分体现教学的开放性和交互性。
2、实验教学本课程共有8个学时4个实验，通过实验，加深学生对课堂理论知识的理解，使学生掌握有关工程材料的基本知识，熟悉材料硬度试验、显微组织观察以及热处理工艺设计的基本方法。
实验按照实验指导书要求，学生独立或分组完成，并提交实验报告。
六、课程目标达成度评价1、课程目标1的达成度通过考试成绩、平时成绩综合考评。
2、课程目标2的达成度通过实验成绩考评。
《材料科学与工程基础》教案
Strength
stress(tensile,compression and shear)
flexural, torsional and impact
Fracture
Brittle Fracture,
金属，
摆锤式冲击试验测定试样冲断的冲击吸收功，
试样夏比（Charpy）V型缺口
夏比U型缺口。
冲击韧性值，
冲击吸收功除以缺口底部横截面积得到的商值。
金属——韧脆转变——冲击韧性随温度的下降、显著降低。
冷脆转变曲线，韧脆转变温度。
(4)抗扭强度Torsional strength
抗扭强度表征材料抵抗扭曲的能力。
扭转试验机上测定。
A在一定的扭矩M作用下，产生扭转角，
B扭矩M和扭转角之间的关系曲线。
C材料的抗扭强度b=Mb/W
表4-5
图4-27
例题
From the tensile stress–strain behavior for the brass specimen shown inFigure7.12,determinethe following:
(d) InEquation 7.2, it is first necessary to determine the strain that is produced by a stress of345 MPa. This is accomplished by locating the stress point on the stress–strain curve,pointA, and reading thecorresponding strainwhich is approximately0.06.Inasmuch asl0=250 mm, we have
金属材料学__第八章_工模具用钢
62-64
锉刀、刮 刀、刻刀
60-62
同上
61-63 61-62
丝锥、板 牙、钻头、
铰刀
拉刀、长丝 锥、长铰刀
60-62 64-65
丝锥、板 牙、铰刀
低速切削硬 金属刃具， 如车刀、铣刀
第八章 工模具用钢
9SiCr：
材料学—西安理工大学材料学院
① Si / Cr淬透性↑ ，D油<40mm； ② Si/ Cr回稳性↑ ，~250℃回火，>60HRC； ③ K细小、均 匀→不容易崩刃； ④ 分级淬火或等温淬火处理，变形较小； ⑤ Si使钢的脱碳倾向较大。
第八章 工模具用钢
材料学—西安理工大学材料学院
一、 工具钢成分、组织与性能特点 ——合金元素
高C，获得大量碳化物，保证耐磨、热稳定性
主加合金元素：强碳化物或中强碳化物形成元素，
如： Cr、W、Mo、V等。
作用：↑耐磨性、热稳定性和淬透性 ；
辅加元素：Mn、Si等能提高淬透性和回火稳定性 的元素
第八章 工模具用钢
第八章 工模具用钢
材料学—西安理工大学材料学院
碳素工具钢的热加工与热处理
锻造：锻造性好。锻造过程中注意表面脱碳，故 时间尽量短；锻压比要大于4
球化退火：退火温度730～800℃
最终热处理：淬火+低温回火 淬火加热温度：760～800 ℃，防止过热 淬火冷却方式常用水-油双液淬火、分级淬火. 回火温度：180～210 ℃（常用）；
具钢。 Ω模具钢：热作模具钢、冷作模具钢和塑料
模具钢。 Ω量具钢用来制作量规、卡尺、样板等．用
来测量工件尺寸和形状.
第八章 工模具用钢
材料学—西安理工大学材料学院
工程材料学工程构件用钢优秀课件
205
410～510
B
Q275
275
265
255 245 235
225
490～610
冲击试验
伸长率δ5 /%
V型 温度 冲击
钢材厚度（直径）/mm
/℃
功
≤16
16 40 60 100 >150
～～ ～ ～
40 60 100 150
（纵 向）
/J
不小于
33
32
不小 于
31
30
29 2 27
26
8
20
27
b.给冷变形工艺造成困难：硬，脆，继续加工难 度大，有的无法加工。
控制：
a. C,N↓（用低C钢），加入碳化物形成元素（Al， V，Ti，Mo），可控制或消除应变时效。
b.冶炼方法，浇铸方法：平炉钢的时效敏感性＜侧吹 转炉钢镇静钢的时效敏感性＜沸腾钢
衡定指标：应变时效前后的ak、 HRB值差与原值相 比的百分数。
60～ 100～ 100 150
拉伸试验
>150
抗拉 强度
σb /MPa
不小于
Q195
(195) (185)
315～390
Q215 A 215
205
195 185 175
165
335～410
B
Q235 A
235
225
215 205 195
185
375～460
B
C
D
Q255 A 255
245
235 225 215
Q255 A级 B级（做常温冲击试验，V型缺口）
Q275不分等级，化学成分和力学性能均须保证
《工程材料》教案
掌握材料的各个力学性能
重点
材料的各个力学性能
难点
疲劳强度
作业布置
思考题1-1，1-2
02—第二章晶体结构与结晶
授课学时
4
授课内
容概要
第一节金属的晶体结构
第二节实际金属结构
第三节非金属晶体
第四节金属的结晶
目的要求
1.掌握金属的晶体结构
2.掌握实际金属结构
3.了解非金属晶体
4.掌握金属的结晶
重点
授课学时
4
授课内
容概要
第一节高分子材料的基础知识
第二节高分子材料
第三节陶瓷
第四节复合材料
目的要求
了解高分子材料、陶瓷、复合材料
重点
高分子材料
难点
高分子材料
作业布置
思考题
11—第十一章材料的选用
授课学时
2
授课内
容概要
第一节选材的一般原则
第二节零件的失效与选材
第三节典型零件的选材与工艺
目的要求
1.了解选材的一般原则
第三节碳钢
目的要求
1.掌握铁碳合金的相结构与性能
2.掌握铁碳合金相图
3.了解碳钢
重点
1.铁碳合金的相结构与性能
2.铁碳合金相图
难点
铁碳合金相图
作业布置
思考题5-1,5-2,5-3,5-4,5-7
06—第六章钢的热处理
授课学时
8
授课内
容概要
第一节概述
第二节钢在加热时的转变
第三节钢在冷却时的转变
第四节钢的退火与正火
2.掌握零件的失效与选材
3.了解典型零件的选材与工艺
重点
零件的失效与选材