《工程材料及成型技术》大纲

工程材料及成型技术课程
（Engineering Material and Processing）
（36学时，工业工程专业适用）
一、简要说明
《工程材料及成型技术》是工业工程专业的必修课，36学时，2学分。

二、课程的性质，地位和任务
《工程材料及成型技术》是研究工程材料及其成形技术的综合性课程，是机械类、工业工程专业必修的技术基础课。

本课程包括工程材料及其选择、材料成形技术及其选择两大部分，使学生通过本课程的学习，达到以下目的：
1．获得工程材料性能及其改性和成型工艺的基本知识；
2．掌握工程材料及其主要成形方法的基本原理和工艺特点，具有合理选择零件材料，零件、毛坯成形方法以及工艺分析的初步能力；
3．具有应用工艺知识考虑零件结构设计工艺性的初步能力；
4．了解现代材料及其成形的新技术和发展方向。

为其它相关课程的学习和将来从事机械制造工作奠定基础。

三、教学基本要求和方法
本课程是一门密切联系工业生产实践的综合性技术基础课，课堂教学之前应具有一定的生产实践知识，因此学习本课程之前或在学习过程中应到机械制造厂进行一次多工种的金工实习，对于主要工种（如铸造、锻压、焊接、热处理、切削加工等）的基本操作应作全面了解和动手实践，以获得零件加工的感性知识。

在学习本课程之前，应先修完工程图学，工程力学，并完成金工实习，可与机械加工技术、机械原理、互换性原理等课程并行开课。

四、授课教材与主要参考书
教材：
材料及热加工，陈培里等，高等教育出版社，2006.8
参考书：
1．工程材料及成型技术基础，吕广庶，张远明主编，高教出版社，2001.8
2．热加工工艺基础张万昌主编，清华大学出版社，
3．材料科学与工程导论王高潮主编，机械工业出版社，2006
4．机械工程材料，沈莲主编，机械工业出版社，2003。

四、学分和学时分配
《工程材料及热处理》36学时，2学分，学时分配如下表。

五、教学内容及学时分配
（一）理论教学(30学时）
绪论（1学时）
1．目的要求：
使学生对材料科学、材料及机械零件的成型技术的发展概况、材料及成型技术与工业工程专业的关系、以及《材料及成型技术》的课程特点及学习方法有总的了解。

2．教学内容：
1．材料科学与成型技术
2．材料及成型技术的种类及应用
3．《材料及成型技术》课程的特点及学习方法
第一章工程材料的性能（1学时）
1．目的要求：
使学生了解材料的常用性能指标的物理意义及应用，这些内容在后续课程还将学习，在本章只保证本课程够用。

2．教学要求
第一节材料的力学性能
1．刚度、强度、塑性
2．疲劳强度
3．硬度
4．冲击韧性
5．断裂韧性
第二节材料的理化性能
1．物理性能
2 . 化学性能
第三节材料的工艺性能
第二章工程材料的结构（2学时）
1．教学要求
使学生熟悉工程材料的结合方式、结构类型、晶体缺陷及其对材料性能的影响。

2．教学内容：
第一节金属的晶体结构（1学时）
1．晶体的基本概念
阳光家教网 2．晶体结构的基本类型
3．晶体缺陷
4．合金的结构
第二节聚合物的结构特点（0.5学时）
1．高分子材料的基本概念
2．高分子化合物的结构
第三节陶瓷的结构特点（0.5学时）
1．陶瓷的概念
2．陶瓷材料的结构
第三章工程材料凝的强韧化（6学时）
1．目的要求：
要求学生掌握金属和合金结晶的基本规律，熟悉细化晶粒的途径和细晶强化的概念，重点掌握铁碳合金成分――温度――组织规律；熟悉形变强化、固溶强化、第二相强化概念及其应用；掌握热处理工艺方法及其应用。

2．教学内容
第一节金属的塑性变形（形变强化）（1学时）
1．金属塑性变形的实质
2．塑性变形后金属的组织和性能
3．回复与再结晶
4. 热变形与钎维组织
5．形变强化的应用
第二节金属的结晶（细晶强化）（1.学时）
1．结晶的概念
2．结晶过程
3 晶粒大小的控制
4. 同素异构转变
5．合金结晶的规律（相图）
6．相图与合金性能的关系
第三节铁碳合金相图（1.学时）
1．铁碳合金的基本组织
2．典型合金的结晶过程
3．含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
第四节钢的热处理（相变强化）（2.学时）
1．概述
2．钢在加热时的转变
3．过冷奥氏体在冷却过程的组织转变
4．钢的热处理工艺 5 影响热处理效果的因素
第五节钢铁的合金化（0.5学时）
1. 固溶强化
2. 第二相强化
第六节高分子材料的增强与改性（0.5学时）
1．高分子材料的增强
2. 高分子材料的改性
3．高分子材料增强与改性的应用
第四章金属材料（6学时）
1．教学要求：
要求学生掌握工业用钢、铸铁、有色金属的种类、牌号表示，性能特点及用途，为合理选择金属材料奠定基础。

2．教学内容
第一节工业用钢概述（0.5学时）
1．钢的分类及牌号表示
2．合金元素对钢的组织与性能的影响
3．合金元素对钢的热处理的影响
第二节结构钢（1.5学时）
1. 渗碳钢
2．调质钢
3．弹簧钢
4. 滚动轴承钢
5．易切削钢
第三节工具钢（1学时）
1．工具钢的特点
2．常用工具钢（碳工钢、低合金刃具钢、高速钢、模具钢）
第四节特殊性能钢（1学时）
1．不锈钢2．耐热钢3．耐磨钢
第五节铸铁（1.学时）
1．概述（铸铁的特点铸铁的石墨化灰口铸铁的分类和牌号）
2．常用灰口铸铁
3．铸铁的热处理
第六节有色金属材料（1.学时）
1．铝及其合金（工业纯铝铝合金（重点Al-Si合金））
2．铜及其合金
3．滑动轴承合金（巴氏合金铜合金铝－锡合金粉末冶金材料）
第五章其它工程材料（2学时）
1．教学要求：
要求学生了解工程塑料、合成橡胶、陶瓷材料的特性及应用，具有合理选择非金属材料的初步能力。

2．教学内容：
第一节高分子材料（1学时）
1．高分子材料的合成
2．高分子材料的结构与性能
3．工程塑料
4．合成橡胶
5．粘接剂
第二节陶瓷材料（0.5学时）
阳光家教网 1．陶瓷材料的特点
2．工程陶瓷及其应用
第三节复合材料（0.5学时）
1．材料复合的基本要求
2．复合材料的性能特点
3．复合材料的种类及其应用
第六章铸造（4学时）
1．目的要求：
掌握铸造工艺的基本理论和常用铸造方法的工艺特点及应用，具有分析铸件缺陷和合理设计铸件结构的基本能力。

2．讲课内容：
第一节铸造工艺基础（2学时）
1．液态金属的充型
2．铸件的凝固和收缩
3．铸造缺陷
4．铸件的质量及其控制
5．基于合金铸造性能的铸件结构设计
第二节砂型铸造工艺（1.5学时）
1．砂型铸造工艺
2．基于砂型铸造工艺的铸件结构设计
第三节特种铸造（0.5学时）
1．熔模铸造
2. 金属型铸造
3. 压力铸造
4．离心铸造
5. 其它铸造方法
第七章锻压（3学时）
1. 目的要求：
掌握金属塑性变形的基本原理和常用压力加工方法的工艺特点及应用，具有合理设计塑性成形零件结构的基本能力
2. 教学内容
第一节概述（0.5 学时）
1．金属锻压成形的特点
2．金属的可锻性
第二节锻造（1学时）
1．自由锻
2．模锻
3 模锻零件的结构设计
第三节板料冲压（1学时）
1．分离工序
2．变形工序
3 冲压零件的结构设计
第四节压力加工先进工艺简介（0.5学时）
1．精密锻造
2．零件的挤压
3．零件的轧制
4．超塑性成形
第八章焊接（3学时）
1、目的要求：
掌握常用焊接方法的基本原理，特点及应用；了解焊接的冶金过程、常用金属材料的焊接性能及焊接件的结构工艺性；了解焊接应力与变形产生的原因与防止措施，具有合理设计焊接构件的基本能力。

2、教学内容
第一节手工电弧焊（1.5学时）
1．手工电弧焊的焊接过程2．电焊条
3．焊接应力与变形 4 焊接结构设计
第二节其它常用焊接方法（1学时）
1．埋弧自动焊
2．气体保护焊
3．电渣焊
4．等离子弧焊
5．电阻焊
6．钎焊
第三节常用金属的焊接（0.5学时）
1．金属材料的可焊性
2．常用金属的焊接
第九章毛坯分析与材料的选择（2学时）
1．教学要求：
要求学生掌握材料选择一般原则及系统分析方法，具有能根据零件性能要求合理选择材料的能力。

2．教学内容：
第一节毛坯成形和材料的选择原则、方法和步骤（1学时）
1．毛坯材料和成形方法选择的一般原则
2．毛坯的材料和成形方法选择的基本步骤
第二节机械零件的成形与选材实例（1学时）
1．机械零件的失效形式及分析方法
2．典型零件的成形及材料选择
（二）实验教学部分（6学时）
1．金属材料的硬度测定（1.5学时）
2．钢铁平衡显微组织观察（1.5学时）
3．钢的热处理工艺及热处理组织分析（3学时）
实验一钢的硬度的测定（1.5学时）
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1、实验目的使学生熟悉硬度计的构造、原理、操作和适用范围。

2、实验方法
3、实验仪器
洛氏硬度计布氏硬度计读数显微镜
4、实验操作方法
⑴测定材料为45钢、工具钢和低碳钢；
⑵分成两组，分别进行布氏和洛氏硬度试验，并相互轮换；按照规定的操作步骤
测定试样的硬度值；
⑶完成实验报告。

实验二铁碳合金的显微组织分析(1.5学时)
1、实验目的
使学生熟悉铁碳合金平衡组织特征，了解金相分析过程和金相显微镜构造、原理。

2、实验方法
3、实验仪器
金相显微镜
4、实验操作方法
⑴在显微镜下观察和分析六类铁碳合金组织，并确定其所属类型；
⑵通过对六类铁碳合金组织的观察和分析，熟悉钢和铸铁的金相组织和形态特征，
以进一步建立成分与组织之间相互关系的概念；
⑶根据显微组织近似地确定一种亚共析钢的平均含碳量；
⑷完成实验报告。

实验三（综合性实验）碳钢的热处理及热处理显微组织分析(3学时)
本实验属综合性实验。

知识内容涉及第三章钢的热处理和第四章结构钢和工具钢，实验方法综合运用实验一的硬度分析方法和实验二的显微分析方法。

1、实验目的. 使学生熟悉热处理工艺操作、热处理工艺对钢的性能的影响。

2、实验方法.
3、实验仪器. 箱式电阻炉洛氏硬度计金相显微镜
4、实验操作方法.
⑴对45钢进行830℃加热的正火、水（油）淬火、低（中、高）温回火；
⑵对45钢进行760℃的亚温淬火；
⑶对上述试样进行硬度测定；
⑷分析加热温度、冷却速度、回火温度对钢的性能的影响；
⑸分析45钢、 T12钢在不同热处理工艺处理后的显微组织；
(6) 通过对显微组织分析，建立成分-组织-性能，工艺-组织-性能的关系；
⑺完成实验报告。

编写人机械系庄哲峰副教授。