《工程材料》课程教学大纲

《工程材料》课程教学大纲

课程名称：工程材料课程代码：MEAU2012

英文名称：Engineering Materials

课程性质：大类基础课程（专业基础

学分/学时：2学分/36学时

必修课程）

开课学期：第4学期

适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、工业设计等专业

先修课程：材料力学、物理化学、传热学、有机化学

后续课程：无

开课单位：机电工程学院课程负责人：陈长军

大纲执笔人：陈长军大纲审核人：倪俊芳

一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平）

课程性质：本课程是机械设计及其自动化、过程装备与控制工程、热能与动力工程、理论与应用力学专业的技术基础课程之一。使学生获得有关工程结构和机械零件常用的金属材料和非金属材料的基本理论和性能特点，并使其初步具备合理选择与使用材料、正确制定零件的冷热加工工艺路线的能力。

教学目标：工程材料为工程学基础课。作为工程技术人员，必须具有合理选择、正确使用材料的能力。因此，通过本课程的学习，使学生掌握必要的材料方面的基本理论，具有解决工程实践中关于如何选用材料、确定热处理方法、安排某零件的工艺路线等问题的能力。

本课程的具体教学目标如下：

1）掌握金属材料的成分、组织、性能之间的关系

2）了解强化材料的基本方法

3）初步掌握钢的热处理原理及基本工艺

4）熟悉钢的牌号、性能、用途，正确选用材料的基本原则

教学目标与毕业要求的对应关系：

二、课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容。重点内容：★；难点内容：∆）

1、绪论（1学时）

➢目标及要求：

1)材料与社会经济发展的关系；工程材料及其分类；

2)课程目的、任务与学习方法；课程内容，了解课程的主要教学内容、学

习方法和主要参考资料。

➢讨论内容：

讨论材料与社会经济发展的关系

➢作业内容：

掌握材料的概念及其基本的分类。

2、第一章工程材料的性能（2学时）

1.1静载时材料的力学性能

1.2动载时材料的力学性能

1.3断裂韧性

➢目标及要求：

1)掌握材料的拉伸强度指标，硬度的表达方法；

2)了解材料的冲击韧度与疲劳强度；

3)了解材料的断裂韧性；

➢讨论内容：

不同材料的拉伸曲线形状的差异。

➢作业内容：

绘制低碳退火钢的拉伸曲线以及相应的强度指标。

➢自学拓展：

查看压缩及弯曲的强度指标。

3、第二章晶体结构与结晶（6学时）

2.1金属的晶体结构

2.2实际晶体结构

2.3非金属晶体

2.4金属的结晶

➢目标及要求：

1)掌握晶体和特点，了解理想晶体的晶体结构；

2)理解实际晶体中的晶体缺陷；

3)了解非金属晶体；

4)理解结晶的条件和结晶的过程。

➢讨论内容：

理想晶体和实际晶体的区别和联系，金属结晶的条件和方式。

➢作业内容：

1)常用金属的三种典型晶体结构的表达方式；

2)细化晶粒的方法以及金属铸锭的组织特点。

➢自学拓展：

实际晶体的强度为何比理想晶体要大，细晶强化的原理。

4、第三章金属的塑性变形（3学时）

3.1单晶体、多晶体的塑性变形

3.2塑性变形对金属组织和性能的影响

3.3变形金属在加热时的组织和性能的变化

3.4金属的热加工

3.5超塑性

➢目标及要求：

1)理解单晶体和多晶体塑性变形的基本方式、特点及实质，掌握细化晶粒

的强化方式的原理★；

2)了解塑性变形对金属组织和性能有哪些主要影响；

3)了解变形金属在加热时回复、再结晶以及晶粒长大的过程中组织和性能

的变化★。

4)金属冷热加工的概念及区别

➢讨论内容：

结合单晶体的变形特点讨论多晶体变形过程以及细化晶粒的原理。

➢作业内容：

单晶体是如何发生塑性变形的。

➢自学拓展：

晶体在塑性变形中是如何转动的。

5、第四章二元合金（4学时）

4.1 合金的相结构

4.2 二元合金相图

4.3相图与性能的关系

➢目标及要求：

1)了解合金、组元、相以及组织的概念；

2)掌握合金的相结构，了解固溶体和化合物的分类★；

3)理解相图的建立并掌握杠杆定律★∆。

4)理解二元合金相图的匀晶相图、共晶相图、包晶相图中合金的平衡结晶

过程以及结晶过程中各个温度的相组成和组织组成。

5)了解相图与性能之间的关系

➢讨论内容：

共析相图中不同合金系列的合金的平衡结晶过程和相、组织的变化情况。

➢作业内容：

计算Pb-Sn共晶相图中过共晶钢中的室温下的相和组织组成。

➢自学拓展：

学习一些具有稳定化合物的二元合金相图的基本组成。

6、第五章铁碳合金（6学时）

5.1 铁碳合金的相结构与性能

5.2 铁碳合金相图

5.3 碳钢

➢目标及要求：

1）掌握铁碳合金的主要相结构和组织以及相应的性能；

2）掌握整个铁碳相图的结构；

3）理解铁碳相图并能根据相图对七种典型合金的平衡结晶过程以及判断每种合金的室温相组成和组织组成；

4）利用杠杆定律计算七种合金的简单室温相组成和组织组成；

5）了解碳钢的分类方法。

➢讨论内容：

七种不同合金系列的合金的室温性能及主要区别。

➢作业内容：

计算过共晶白口铸铁以及过共析钢中的室温下的相和组织组成。

➢自学拓展：