工程材料

工程材料

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.

七、教学难点:

1.典型金属的晶体结构;

2.晶体缺陷;

3.二元相图;

4.铁碳相图的分析与应用;

5.塑性变形机理与再结晶机制;

6.钢的热处理.

八、教学方法:

1.采用启发式、归纳类比法、教学模型、电化教学等传统教学方法.

2.改革实验内容及方法,注重理论联系实际及培养学生分析问题、解决问题的能力,利用电视、计算机等辅助教学手段提高实验教学效果.

3.正确处理《工程材料》与基础课、专业课的关系:即利用基础课所学过的知识来讲授《工程材料》,结合专业特点讲授《工程材料》.

九、学时分配:

1.讲课:36学时

2.实验:18学时

总学时:54学时

十、教学过程(见讲义):

主要包括:

1. 后次复习前次概念;

2. 本次讲授内容的引入;

3. 新教学内容的讲授过程;

4. 小结;

5. 思考作业题.

十一、实验内容

1.材料密度的测定2学时

2.材料电阻温度系数测定2学时

3.铁碳合金平衡组织观察2学时

4.铁碳合金非平衡组织观察2学时

5.综合实验:钢的热处理2学时

6.综合实验:金相试样的制备2学时

7.综合实验:显微摄影2学时

8.综合实验:暗室技术2学时

9.常用材料组织观察2学时

十一、教材及教学参考书

1.《工程材料》刘天模、徐幸梓主编机械工业出版社

2.《机械工程材料》王焕庭、李矛华主编大连理工大学出版社

第一章工程材料的分类及性能

一、教学目的及要求

通过本章学习,使学生掌握材料在力学、电学和热学等方面的性能和特征,为以后各章中研究结构与性能关系打下良好的基础.

二、主要内容

1. 机械制造与材料;

2. 材料的分类

3. 材料的性能.

三、学时安排:4学时

四、教学重点:

1. 材料的分类;

2. 材料的性能.

五、教学难点:

材料的性能.

六、教学过程:(见讲稿)

七、思考作业题:

1. 一铜棒的最大拉应力为70MPa,若要承受2000kg的载荷,它的直径是多少?

2. 有一钢棒在无塑性变形时所能承受的最大载荷11800kg,问它的强度是多少.

3. 1根2米长的黄铜棒温度升高80℃,要使该棒有同样的伸长,问需要作用多少力?

4. 一根焊接钢轨在35℃时铺设并固定,因此不能发生收缩.问当温度下降到9℃时,钢轨内产生的应力有多大?

5. 零件设计时,选取σ0.2(σS)还是选取σb,应以什么情况为依据?

6. δ与ψ这两个指标,哪个能更准确地表达材料的塑性?

7. 常用的测量硬度的方法有几种?其应用范围如何?

8. 有一碳钢制支架刚性不足,有人要用热处理强化方法;有人要另选合金钢;有人要改变零件的截面形状来解决.哪种方法合理?为什么?

9. 举例说明机器设备选材中物理性能、化学性能、工艺性能的重要性.

第二章材料的结构

一、教学目的及要求

通过本章的学习,使学生掌握三大固体材料的结构特点、性能特点,建立材料结构与性能之间的关系.

二、主要内容

1. 材料的结合方式;

2. 金属材料的结构;

3. 高分子材料的结构特点;

4. 陶瓷材料的结构特点.

三、学时安排:4学时

四、教学重点:

1. 典型金属材料的晶体结构;

2. 晶体缺陷及其对性能的影响;

3. 合金相结构;

4. 高分子材料及陶瓷材料的结构及性能特点.

五、教学难点:

1. 金属材料的晶体结构;

2. 各类缺陷对结构及性能的影响;

3. 合金相结构;

4. 高分子材料、陶瓷材料的结构特点.

六、教学过程:(见讲稿)

七、思考作业题:

1. 三大固体材料的键性如何?

2. 金属的特性是什么?

3. 纯金属的晶体结构有几种类型?

4. 合金相结构有几种?都是什么?

5. 金属材料的性能特点是什么?

6. 高分子材料的结构及性能特点是什么?

7. 陶瓷材料的结构及性能特点是什么?

8. 试说明一个面心立方等于一个体心正方结构.

9. 合金相VC、Fe3C、CuZn、ZrFe2属于何种类型,并指出其结构特点.

第三章材料制备的基本知识

一、教学目的及要求:

通过本章学习,使学生掌握金属结晶的基本规律、了解高分子材料的合成与陶瓷材料的成形与烧结工艺.

二、主要内容:

1. 结晶过程;

2. 聚合物的合成;

3. 陶瓷材料的制备过程;

三、学时安排:4学时

四、教学重点:

1. 结晶的基本过程;

2. 合金的结晶;

3. 金属铸锭的凝固;