《机械工程材料》教学大纲

《机械工程材料》教学大纲

大纲说明

课程代码：3325041

总学时：32学时（讲课26学时，实验6学时）

总学分：2

课程类别：学科基础课，必修

适用专业：机械设计制造及其自动化专业

预修要求：化学，物理学，工程图学等。

一、课程的性质、目的、任务：

1、课程的性质

本课程是机械工程专业的一门学科基础课。

2、课程的目的与任务

(1)使学生在获得有关金属学，热处理的基本理论和机械工程材料的一般知识的基础上了解常用机

械工程材料的成份、组织和性能之间的关系及其热处理工艺和用途。

(2)使学生在学完本课程后，应具有常用机械工程材料的正确选择，合理使用及其主要处理工艺方

案和工艺路线安排等方面也应具有相关的基础，并为学习其他有关课程和将来从事技术工作准备必要的条件

二、课程教学的基本要求：

1、理解金属和合金组织结构和结晶过程以及二元合金相图。

2、掌握铁碳合金相图的基本理论。

3、掌握常用的碳钢、合金钢、铜合金、轴承合金等金属材料（其中钢铁材料为主）的成分、组织、性能和用途基本知识具有合理选用机械工程材料的初步能力。

4、理解和掌握钢铁材料的热处理基本原理，工艺特点和应用范围，初步具有合理选用材料和热处理方法，确定零件生产过程中热处理工序位置的能力。

5、教学方法及现代化教学手段的运用

a．为了弥补学生实践经验少，实际条件差的不足，课堂教学中配以多媒体教学。

b．习题课和习题的要求

由于课时紧张不单独安排习题课，对于作业中出现的问题，在课堂上及时予以解决。每次课后布置1-3题作业，以书中习题为主。

三、大纲的使用说明：

本大纲适用于机械设计制造及其自动化专业的本科学生。

大纲正文

第一章金属的力学性能学时：3学时（讲课1学时，实验2学时）

本章讲授要点：掌握强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性的概念。

重点：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性的概念。

§1.1 强度和塑性

一、强度

二、塑性

§1.2 硬度

一、布氏硬度试验法

二、洛氏硬度试验法

三、维氏硬度试验法

§1.3 冲击韧性

一、摆锤式一次冲击试验

二、多次冲击试验

§1.4 疲劳强度

§1.5 断裂韧性

第二章金属与合金的晶体结构学时：2学时（讲课2学时，实验0学时）本章讲授要点：掌握金属与合金的晶体结构以及实际的晶体结构；掌握合金晶体结构的基本概念；理解合金的相结构。

重点：金属与合金的晶体结构以及实际的晶体结构；合金晶体结构的基本概念。

难点：合金的相结构。

§2.1 金属的晶体结构

一、晶体与非晶体

二、晶体结构的基本知识

三、晶体的各向异性

§2.2 金属的实际晶体结构

一、多晶体结构与亚晶粒

二、晶体缺陷

§2.3 合金的晶体结构

一、基本概念

二、合金的相结构

第三章纯金属与合金的结晶学时：2学时（讲课2学时，实验0学时）本章讲授要点：掌握纯金属结晶的过程及其基本规律；理解纯金属结晶后的组织；掌握二元合金相图基本类型及合金的冷却过程；掌握合金性能与相图的关系。

重点：纯金属以及合金的结晶过程和它们的相图；合金的性能与相图的关系。

难点：合金的性能与相图的关系。

§3.1 纯金属的结晶

一、冷却曲线与过冷度

二、结晶过程及其基本规律

三、金属结晶后的晶粒大小

四、铸锭的组织

§3.2 合金的结晶

一、二元合金相图

二、二元合金相图的基本类型及合金的冷却过程

§3.3 合金性能与相图的关系

一、合金力学性能与相图的关系

二、合金铸造性能与相图的关系

第四章金属的塑性变形与再结晶学时：2学时（讲课2学时，实验0学时）本章讲授要点：掌握金属塑性变形的理论；掌握金属塑性变形对金属组织和性能的影响；掌握塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化。

重点：金属塑性变形的理论；金属塑性变形对金属组织和性能的影响；塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化。

难点：金属塑性变形通过形变机理的讨论，引入了材料的形变抗力概念，可以加深学生对机械性能指标的理解和对材料强化的理解，同时也为零件的失效分析，提供必要的基础知识。掌握塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化，为金属的热加工提供必要的基础知识。所以本章是本书的一个重点，也是难点。

§4.1 金属的塑性变形

一、单晶体的塑性变形

二、多晶体的塑性变形

§4.2 塑性变形对金属组织和性能的影响

一、晶粒沿变形方向被拉长，性能趋于各向异性

二、晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化

三、晶粒择优取向，形成变形织构

四、产生残余应力

§4.3 塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化

一、回复

二、再结晶

三、晶粒长大

四、再结晶后的晶粒大小

§4.4 金属的热变形加工

一、热变形加工的概念

二、热变形加工对金属组织和性能的影响

第五章铁碳合金相图与碳钢学时：6学时（讲课4学时，实验2学时）本章讲授要点：掌握铁碳合金的基本组织；掌握铁碳合金相图；了解常用碳钢分类、牌号、性能和用途。

重点：铁碳合金的基本组织和铁碳合金相图。

难点：铁碳合金相图是研究铁碳合金的基础，要求在掌握铁碳合金中各种组织性能特点的基础上，会熟练地分析和运用铁碳合金相图。即要求会熟练分析不同成分的铁碳合金在结晶过程中的组织变化，以及