机械工程材料课程详解：学分、学时、先修课程及适用专业

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    机械工程材料（） 课程代码学分：2.0 学时：32（其中：课堂教学时数：28 实验时数：4 计算机时数：0 课程实践时数：0） 必修课程：金工实习、机械制图、材料力学、理论 适用力学专业：机械专业和近机械专业。教材：《工程材料及其成形基础》，葛晓兰、赵占喜，高等教育出版社，2012.8 一、课程性质及课程目标 （一）课程性质 《机械工程材料》是高等院校机械专业的一门技术基础必修课。和大学。也可作为机械相关专业本科生和研究生的必修课或选修课。通过本课程的学习，培养学生掌握机械工程材料相关的基本理论、基本知识和技能，了解常用机械工程材料的成分、组织结构和工艺对其性能的影响，了解新材料的应用。材料及其在机械领域的发展趋势。具有合理选择机械工程材料和毛坯的能力，能够根据工程材料的相关应用要求对其进行合理的实验设计和测试，为后续专业课程学习、实验以及今后的职业生产打下必要的基础技术工作。根据。 （二）课程目标 课程目标1：掌握机械工程材料相关的基础理论、基本知识和技能。课程目标2：了解常用机械工程材料的成分、组织结构和工艺对性能的影响，能够对材料的性能和工艺原理进行实验测量、分析和加工。

    课程目标3：机械领域的新材料及其发展趋势，合理选择机械工程材料和毛坯的能力，能够根据工程材料的相关应用要求进行合理的实验设计和测试。二、课程内容及教学要求 第0章绪论 （一）课程内容 （1）工程材料与成型方法的发展历史与展望； (2)现代社会材料科学和成型方法的现状； （三）本课程的目的性质、特点、研究对象和方法、目的、任务； (4)本课程的学习方法。 （二）教学要求 1 （1）理解和掌握材料的基本概念和分类方法； (2)了解毛坯的制造工艺和方法； （3）了解材料和成形方法的发展历史； （4）了解本课程的性质、研究对象、方法和任务； (5)激发学生学习本课程的兴趣。 (3)重点难点材料及成型方法的发展历史。第一章 材料性能（一）课程内容（一）力学性能：拉伸性能：弹性、刚度、强度、塑性等，硬度：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、断裂韧性、冲击韧性、疲劳强度等(2)工程材料的物理性能、化学性能和工艺性能。 （二）教学要求 （1）掌握拉伸曲线所反映的材料的各种力学性能指标（弹性、刚度、强度、塑性）； (2)掌握硬度、冲击韧性、断裂韧性和疲劳强度的物理意义； （3）了解工程材料的物理性能、化学性能和工艺性能； （4）具有按要求测量材料力学性能并正确表达和分析实验结果的能力。

    （三）重点和难点 （1）能够正确分析金属材料的拉伸曲线； （2）正确理解工程材料主要力学性能的物理意义，能够掌握力学性能的几种测试方法。第二章材料内部结构 （一）课程内容 （一）固体材料的结构 晶体与非晶材料的概念、联系和区别；晶格、晶胞和晶格常数的含义。 (2)常见金属晶体的结构有体心立方晶格、面心立方晶格、六方密排晶格。 （3）实际金属的晶体结构：单晶的晶体结构、实际金属的晶体结构、晶体缺陷的概念和分类及其对性能的影响。 (4)合金成分和结构相、固溶体、金属化合物、机械混合物和固溶强化的概念。 （5）金属结晶：金属结晶过程、过冷、晶体结构、变质处理、细晶强化、再结晶（以纯铁为例）。 （六）高分子化合物的组成和结构 2、高分子化合物的组成、大分子链的组成和结构、高分子链的聚集结构、线型无定形聚合物的力学状态。 (7)陶瓷材料的成分和结构包括晶相、玻璃相、气相、均相多晶转变。 （二）教学要求 （1）了解金属晶体结构相关的基础知识； （2）掌握常见金属晶体结构类型和金属晶体结构缺陷类型； （3）掌握合金的分类，了解固溶强化的概念和基本原理； （4）掌握纯金属结晶、晶粒、晶粒细化方法、纯铁再结晶过程等概念； （5）能够正确理解实际金属晶体中缺陷与性能的关系； (6)掌握高分子材料的柔韧性和聚集结构。

    （三）重点和难点 （1）典型金属的晶体结构； (2)晶粒细化、固溶强化和弥散强化； (3)纯铁的同素异形转变(再结晶)过程； (4)金属晶体结构缺陷的类型及其对金属性能的影响； (5)高分子材料的柔性和聚集结构。第三章二元合金相图及相变基础知识 （一）课程内容 （一）二元合金相图 合金相图的建立、二元合金相图的基本类型、相图与合金性能的关系； （2）铁碳合金相图：铁碳合金中的基本物相，铁碳合金相图分析，铁碳合金成分、组织和性能之间的关系，铁碳相图应用介绍; (3)钢的固态相变钢受热时发生相变，冷却时发生相变。 （二）教学要求 （1）熟悉二元合金状态图和均质相图、共晶相图、共析相图的结构转变过程； （2）初步掌握铁碳相图的基础知识，掌握铁碳相图。碳合金相图的点、线、区域的意义，并学会利用Fe-Fe C相图分析铁碳合金的成分、结构和性能之间的关系； 3（3）掌握铁碳合金（碳钢部分）的平衡结晶过程；明确相图对于热处理、铸造、压力加工、焊接等的指导意义； (4)掌握碳钢受热时的组织转变过程； （5）初步掌握钢在加热过程中的组织转变和“C”曲线的基本知识，学会利用“C”曲线分析钢在非平衡冷却过程中的组织转变和性能；熟悉各种冷却转变产物的含义、形式、力学性能。

    （三）重点和难点 （1）熟悉均质相图、共晶相图、共析相图的结构转变过程； (2)典型铁碳合金铁碳合金相图及平衡结晶过程分析； (3))共析碳钢过冷奥氏体等温转变的产物及性能。第四章热处理 （一）课程内容 （一）热处理的概念、分类和作用； (2)退火、正火、淬火、回火工艺及组织性能； (3)钢材的表面淬火和化学热处理； (4))先进的热处理技术。 （二）教学要求 （1）了解热处理的发展； （2）掌握退火、正火、淬火、回火的概念、工艺及其操作、结构、性能和应用； （3）了解钢材表面淬火及化学热处理的应用； (4)了解先进的热处理技术。 （三）重点和难点 （一）退火、正火、调质工艺及其组织、性能和应用； （2）理想冷却介质、临界冷却速度、淬火方法、淬透性和淬透性、回火处理等。 第五章工业钢和铸铁 （一）课程内容 （一）钢中常存在的杂质元素对性能的影响钢制； (2)合金元素在钢及钢合金化中的主要作用； （三）分类及编号； (4)碳素钢、合金结构钢、工具钢、特殊性能钢； （五）典型钢种的成分、组织、性能及用途； (6)铸铁的石墨化、铸铁的分类和牌号； (7))常用铸铁及其结构性能。灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁。

    （二）教学要求 （1）了解钢中常存在的杂质元素对钢性能的影响； （2）了解合金元素在钢中的主要作用以及钢的合金化； （3）掌握钢的性能和用途随碳含量的变化规律； （4）熟悉钢材的分类和编号； 4（5））掌握常用钢种（工程结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢、刃具钢、模具钢等）的典型牌号、成分特点、热处理特点及应用.); (6)掌握弹簧、齿轮、轴、切削刀具、模具的生产工艺路线和热处理结构。 （7）掌握铸铁的石墨化、铸铁的分类和牌号； (8)熟悉灰口铸铁的结构性能特点及应用。 （三）重点和难点 （1）钢合金化的原理和作用； （二）钢材的分类和编号； （3）常用钢种（工程结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢、刃具钢、模具钢等）典型牌号、成分特点、热处理特点及用途； （4）弹簧、齿轮、轴、切削刀具的生产工艺路线； (5)铸铁的石墨化、灰铸铁的性能特点、分类及其应用。第六章 有色金属及其合金 （一）课程内容 （一）时效强化的概念及应用； (2)铝及铝合金； (3)铜及铜合金； (4)轴承合金； (5)钛合金及其他。 （二）教学要求 （1）了解常用的有色金属及其合金； （2）掌握金属材料的固溶处理和时效强化； （3）掌握铝合金的分类、牌号，铝硅、铝铜合金的结构、性能及应用； （4）掌握铜及铜合金的分类、牌号，黄铜、青铜等的组织、性能及应用； (5)了解轴承合金及其他有色金属。

    （三）重点和难点 （1）金属材料固溶处理和时效强化的原理和应用； （二）铝铜、铝硅合金的牌号、组织、性能及用途； (3)黄铜、青铜等组织、牌号、性能及用途。第七章非金属材料 （一）课程内容 （一）高分子材料的开发；高分子材料的概念和分类；塑料的分类、特性及应用；橡胶和纤维的特性及应用； 5 (2) ) 陶瓷材料陶瓷材料的概念与发展；陶瓷材料的生产工艺；普通陶瓷和特种陶瓷的典型性能及应用； (3)复合材料复合材料及其组合形式；复合材料的生产工艺；碳纤维复合材料、玻璃纤维的特性及应用。 （二）教学要求 （1）了解高分子材料的发展； （2）掌握高分子材料的概念和分类； （3）掌握常用工程塑料的成分、分类、特性及应用； (4)了解橡胶和纤维的特性及应用； （5）了解陶瓷材料和复合材料的概念和发展； （6）掌握陶瓷材料的生产工艺、普通陶瓷和特种陶瓷的典型性能及应用； (7))掌握复合材料的生产工艺，碳纤维、玻璃纤维等典型复合材料的特性及应用。 （三）重点和难点这部分要求有一个总体的了解，重点是一些基本概念的理解，重点是与金属材料的比较，各自的特点和应用范围。第八章材料和毛坯的选择 （一）课程内容 （1）毛坯的种类、特点概述，机械零件失效的主要原因； （二）保证使用要求的机械零件材料和毛坯的选择原则、经济原则、环境适宜性和安全原则； (3)选择材料成形方法的依据是考虑零件结构及其使用要求、零件的生产批量、现有生产条件以及新工艺、新技术、新材料的应用； (4))轴类零件、套类零件、轮类零件、箱座类零件等常用机械零件的材料和毛坯的选择； (5)机械零件材料和毛坯的选择例如承压气缸、开关阀、单级齿轮减速器等。 、汽车发动机曲柄连杆机构。

    （二）教学要求 （1）掌握机械零件失效的主要原因以及机械零件材料和毛坯的选择原则； (2)了解常用机械零件的材料和毛坯的选择。 （三）重点和难点 （1）机械零件失效的主要原因及机械零件材料和毛坯的选择原则； (2)常用机械零件的材料和毛坯的选择。 6 三、本课程开设的实验项目编号 实验项目名称 学时类型 要求 支持的课程目标 1 金属力学性能综合实验 2 综合必修课程目标 3 铁碳合金和碳的平衡结构观察 2 课程目标 32钢材热处理综合及必填注意事项： 1、“类型”填写验证、综合性、设计等； 2.“”填写必填或可选。 4. 课时分配和教学方法 教学形式和课时分配 第二章 课堂实践 主要教学方法支撑的课程目标 小计 教学测试实践 第 0 章 11 教学方法 第 1 章 224 教学方法目标 1、2 第 2 章 44 讲授方法、基于问题的目标 1 第 3 章 516 讲授法、讨论法目标 1、2 第 4 章 516 讲授法、基于案例的目标 1、 2 第 5 章 55 讲授法、基于案例的目标 1、3 第 6 章 第 22 章 讲授法、基于案例的目标 1 和 3 第 7 章 22 讲授法、基于案例的目标 1 和 3 第 8 章 22 讲授法、讨论法 目标1、3 合计 28 432 注：1、课程实习时数按相关专业培养计划见表； 2、主要教学方法有讲授法、讨论法、演示法、研究性教学法（基于问题、项目、案例等教学方法）等。

    五、课程考核 1、课程考核方式包括期末考试、课堂测试、日常及作业考核、实验考核等。考试形式为闭卷笔试。 2、课程成绩=平时成绩×20%+实验成绩×10%+期末考试成绩×70%。结果具体构成为：考核权支持的课程考核格式、考核要求、过程目标、课程目标采用随机格式。每章内容进行期间或之后，将在课堂上测试问题1-3，主要评估学生的课堂表现。听课效果及课后及时性 10% 目标1 复习消化本章知识的能力，结合平时的随机点名，进行7次综合考核。课后完成20-30道习题，主要考核学生对每日作业10%每章知识点目标1的复习、理解和掌握情况，并计算所有作业的平均分。考试采取闭卷形式。期末试题包括判断题、选择题、填空题、简答题和综合分析应用题。其中，考核工程材料和制造技术基础知识的题目占60%，其中期末考试目标占70%。步骤1、3中材料基础知识约占35%，材料成型相关内容约占25%；考核对工程材料和制造技术等基础问题进行综合分析和验证能力的题型占40%。完成3个实验主要考核学生10%目标2应用工程材料基础知识、进行材料性能实验、分析评价实验结果的能力。

    6. 课程目标达成度评估 课程目标达成度计算表如下： 实际评估结果课程目标对应评估格式（学生达到的平均水平）（平时成绩×20%）/2+测试课程目标对应的期末考试1 平时成绩、期末试题平均分 × 70% 课程目标 2 实验实验平均分 × 10%（平时成绩 × 20%）/2 + 期末考试对应测试 课程目标 3 平时成绩、平均分期末试题得分×70% 七、参考文献及学习资料 1．《工程材料》，刘新甲主编，化学工业出版社，2014年第2版； 2.《材料成形技术基础》，刘新甲主编，化学工业出版社，2014年第2版。 3.《工程材料及其成形基础》，葛晓兰主编，西安电子科技大学出版社，2014年。 8.大纲说明 1.采用多媒体教学方式，配有实例讲解和习题，并适当进行课后辅导。课堂反思问题，保证讲课进度的同时关注学生的掌握情况和课堂气氛； 2、课后必须完成总共约20分钟-30道习题，并可布置一些额外的思考题或作业，以加深学生对所学内容的理解和掌握； 3.本课程实验6小时。具体实验内容参见《工程材料与制造技术基础》课程实验大纲。 82017年11月05日 9 《机械工程材料》课程实验大纲（ ） 课号 课程总学时：32 实验总学时：4 总学分：2.0 必修课程：金工实习、工程制图、材料力学 适用专业：机械专业、近机械专业 一、目的与任务 结合实验和数据的实际操作，加深学生对所学课程的理解能够对实验结果进行处理，并能够运用所学的知识设计实验方案，并应用先进的实验设备，使实验更加直观、方便、易操作，提高学生的实验兴趣，让学生设计和制作实验。独立实施实验，激发学生潜在的积极性和创造力；通过对实验数据的分析和整理，培养学生的创新思维能力、撰写实验报告的能力、处理一般工程设计技术问题的初步能力和务实、科学的态度。二、实验教学基本要求 1、复习相关理论和实验基础知识，认真撰写预习报告； 2、根据要求使用数学工具和软件对实验数据进行处理，得到实验结果； 3、分析存在的问题及改进方法。 3.实验内容、性质、学分分配以及对课程目标的支持。课程程序。实验项目名称。实验内容的类型。目标。备注编号。支持金属机械性能。综合常见材料机械性能，包括硬度、拉伸强度1