工程材料教学大纲

《工程材料》教学大纲

课程性质：学科大类专业基础课 课程名称：工程材料 总 学 时：44

适用专业：机械设计制造及其自动化、机械设计及制造、机电一体化、数控技术、计算机辅助设计及制造、检测技术及应用 一、课程的性质、目的和任务

《机械工程材料》课程是机电工程系相关专业必修的学科基础课。课程的重点是研究金属材料的性能与成分、组织及热处理之间的关系，为学习有关课程及合理选用材料奠定必要的基础。学习本课程的目的是使学生通过学习在掌握机械工程材料的基本理论及基本知识的基础上，具备根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理的选材及制定零件工业路线的初步能力。

课程的任务是从机械工程的应用角度出发，阐明机械工程材料的基本理论，了解材料的化学成分、加工工艺、组织、结构与性能之间的关系及其变化规律，了解控制结晶、塑性变形、热处理和合金化等强化材料手段的的基本原理。掌握常用机械工程材料及其应用等基本知识 二、课程教学基本要求

1．了解工程材料的主要力学性能。

2．了解纯金属的晶体结构和结晶，晶体缺陷及其对性能的影响。

3．了解合金的结构和性能、相与组织的概念，熟悉二元合金状态图和铁碳合金状态图及其应用。 4．熟悉金属塑性变形的实质及其对金属组织和性能的影响。

5．熟悉钢在热处理过程中的组织转变及转变产物的形状和性能。掌握退火、正火、淬火、回火及表面热处理的工艺特点和应用

6．掌握碳素钢、合金钢和铸铁的种类、牌号、性能及应用。

7．熟悉常用工程塑料的种类、结构特点、性能和应用。了解橡胶、陶瓷、复合材料等的特点及应用。 8．了解机械零件的主要失效形式。

9．熟悉选用工程材料的基本原则，根据零件的使用要求，材料工艺性及经济性，能合理地选用材料及相应的处理方法 三、教学内容和要求

（一）项目一 工程材料与机械制造过程 1、教学内容和教学要求 教学内容：

⑴ 材料的简要发展过程

⑵ 机械工程材料的分类及发展趋势

1

⑶ 机械制造过程与材料 ⑷ 课程学习指导 教学要求：

1.了解机械工程材料及其分类；

2. 了解机械工程材料的发展过程； 3. 了解机械制造过程；

4. 了解机械工程材料在机械制造过程中的地位和作用 重点：机械工程材料及其分类；机械制造过程； 2、能力培养目标

通过本单元的教学，使学生初步具有识别常见材料类别及加工方法的技能，激起学生的学习热情和学习兴趣；

（二）项目二 螺栓、螺母的选材——碳素结构钢的应用

1、教学内容和教学要求 教学内容：

⑴ 螺纹联接件服役条件分析 ⑵ 材料的力学性能——强度与塑性 ⑶ 材料的晶体结构 ⑷ 金属材料的分类

⑸ 碳素结构钢及螺纹联接件的选材 教学要求：

1.了解分析螺栓、螺母的工作条件 2. 了解分析机械工程材料的力学性能 3. 了解分析金属材料内部的晶体结构特点 4.了解碳素结构钢的种类、牌号、性能与应用 5了解分析螺栓、螺母的选材

教学重点：碳素结构钢的种类、牌号、性能与应用 螺栓、螺母的选材

教学难点：了解分析机械工程材料的力学性能 了解分析金属材料内部的晶体结构特点 2、能力培养目标

通过本单元的教学，使学生能够合理选择螺栓、螺母的材料 （三）项目三 手锯锯条的选材——碳素工具钢的应用 1、教学内容和教学要求

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教学内容：

⑴ 手锯锯条的服役条件分析 ⑵ 材料的力学性能——硬度与韧性 ⑶ 金属的结晶特点与铁碳相图 ⑷ 金属材料的热处理

⑸ 碳素工具钢及手锯锯条的选材 教学要求：

1.了解并分析手锯锯条的工作条件；

2.掌握三种硬度的测定方法的符号、原理和应用。 3．理解硬度概念，明确三种硬度测定方法；

4．理解韧性的意义，明确韧性测定方法，掌握韧性的衡量指标（Ak）； 教学重点：三种硬度的测定方法的符号、原理和应用。 教学难点：三种硬度的测定方法的符号、原理和应用。 2、能力培养目标

通过本单元的教学，使学生能够合理选择手锯锯条的材料 （四）项目四 车床主轴的选材——优质碳素结构钢的应用 1、教学内容和教学要求 教学内容：

⑴ 车床主轴的服役条件分析 ⑵ 材料的力学性能——疲劳极限 ⑶ 钢的表面热处理和热处理新技术 ⑷ 热处理工艺的应用 ⑸ 工程材料的表面处理

⑹ 优质碳素结构钢的种类、牌号、性能及应用及车床主轴的选材 教学要求：

⑴ 了解分析车床主轴的服役条件分析 ⑵ 理解材料的力学性能——疲劳极限的知识 ⑶ 掌握钢的表面热处理和热处理新技术的概念、应用 ⑷ 了解工程材料的表面处理的基础知识

⑸ 掌握优质碳素结构钢的种类、牌号、性能及应用 ⑹ 了解车床主轴的选材 教学重点：

掌握钢的表面热处理和热处理新技术的概念、应用；掌握优质碳素结构钢及车床主轴的选材

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教学难点：掌握钢的表面热处理和热处理新技术的概念、应用 2、能力培养目标

通过本单元的教学，使学生能够合理选择车床主轴的材料 （五）项目五 的选材——低合金钢的应用 1、教学内容和教学要求

教学内容：

⑴ 汽车车架的服役条件分析 ⑵ 合金元素在钢中的作用 ⑶ 合金钢及其钢号的表示方法 ⑷ 汽车车架的选材与低合金钢 教学要求：

⑴ 理解并分析汽车车架的服役条件 ⑵ 掌握合金元素在钢中的作用 ⑶ 掌握合金钢及其钢号的表示方法 ⑷ 了解汽车车架的选材与低合金钢

教学重点：掌握合金元素在钢中的作用；掌握合金钢及其钢号的表示方法 教学难点：掌握合金元素在钢中的作用 2、能力培养目标

通过本单元的教学，使学生能够合理选择汽车车架的材料 （六）项目六 汽车齿轮的选材——合金结构钢的应用 1、教学内容和教学要求 教学内容：

⑴ 汽车齿轮服役条件分析

⑵ 机械结构用合金钢的种类、牌号、性能及应用 ⑶ 汽车齿轮的选材和热处理 教学要求：

⑴ 了解并分析汽车齿轮的工作条件

⑵ 掌握机械结构用合金钢的种类、牌号、性能及应用 ⑶ 掌握汽车齿轮的选材和热处理

教学重点：掌握机械结构用合金钢的种类、牌号、性能及应用 教学难点：掌握汽车齿轮的选材和热处理 2、能力培养目标

通过本单元的教学，使学生能够合理选择汽车齿轮的材料

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（七）项目七 车刀的选材——合金工具钢的应用 1、教学内容和教学要求 教学内容：

⑴ 车刀的服役条件分析

⑵ 合金工具钢和高速工具钢的种类、牌号、性能及应用 ⑶ 车刀的选材和热处理 教学要求：

⑴ 分析车刀的服役条件

⑵ 掌握合金工具钢和高速工具钢的种类、牌号、性能及应用 ⑶ 掌握车刀的选材和热处理

教学重点：掌握合金工具钢和高速工具钢的种类、牌号、性能及应用 教学难点：掌握车刀的选材和热处理 2、能力培养目标

通过本单元的教学，使学生能够合理选择车刀的材料 （八）项目八 叶片的选材——特殊性能钢的应用 1、教学内容和教学要求 教学内容：

⑴ 叶片的服役条件分析 ⑵ 材料的化学性能

⑶ 特殊性能钢的种类、牌号、性能及应用 ⑷ 叶片的选材和热处理 教学要求：

⑴ 了解分析汽轮机叶片的服役条件 ⑵ 了解材料的化学性能

⑶ 掌握特殊性能钢的种类、牌号、性能及应用 ⑷ 理解叶片的选材和热处理

教学重点：掌握特殊性能钢的种类、牌号、性能及应用 教学难点：理解叶片的选材和热处理 2、能力培养目标

通过本单元的教学，使学生能够合理选择叶片的材料 （九）项目九 箱体的选材——铸铁的应用 1、教学内容和教学要求 教学内容：

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⑴ 机床溜板箱箱体的服役条件

⑵ 铸铁及铸钢的种类、牌号、性能及应用 ⑶ 箱体的选材 教学要求：

⑴ 了解分析机床溜板箱箱体的服役条件 ⑵ 掌握铸铁及铸钢的种类、牌号、性能及应用 ⑶ 理解箱体的选

教学重点：掌握铸铁及铸钢的种类、牌号、性能及应用 教学难点：理解箱体的选材 2、能力培养目标

通过本单元的教学，使学生能够合理选择机床溜板箱箱体的材料 （十）项目十 铝合金车轮的选材——非铁金属材料的应用

1、教学内容和教学要求 教学内容：

⑴ 铝合金车轮的服役条件分析 ⑵ 材料的物理性能

⑶ 非铁金属材料的的种类、牌号、性能及应用 ⑷ 其他新型材料 ⑸ 铝合金车轮的选材 教学要求：

⑴ 分析铝合金车轮的服役条件 ⑵ 理解材料的物理性能

⑶ 掌握非铁金属材料的的种类、牌号、性能及应用 ⑷ 了解其他新型材料 ⑸ 掌握铝合金车轮的选材

教学重点：掌握非铁金属材料的的种类、牌号、性能及应用 教学难点：掌握铝合金车轮的选材 2、能力培养目标

通过本单元的教学，使学生能够合理选择铝合金车轮的材料 四、学时分配建议 学时分配建议表：

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学 时 分 配 序 号 教 学 内 容 讲课 4 6 6 4 2 4 4 4 2 4 4 合 计 五、推荐教材与参考资料

教材：《机械工程材料应用》王纪安 陈文娟 主编，北京：机械工业出版社。2010.01 参考书目：

《机械工程材料》 朱莉 主编，北京：机械工业出版社。2005.08 《机械工程材料》崔占全 主编，哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社。2000 《机械工程材料》刘祖其 主编，北京：高等教育出版社。2012 《材料科学基础》石德柯 主编，北京：机械工业出版社。2012

六、说明

1、教学和考核方式

以闭卷考试的方式考核，主要考查学生运用本课程分析问题和解决问题的能力，而不需要死记硬背，成绩评定采用百分制。平时、实验成绩占60％，期末成绩占40％。

2、本课程与其他课程的衔接和分工

本课程属于专业基础课，与《高等数学》、《机械制图与CAD》、《机械设计基础》、《工程力学》、《机械控制工程基础》等课程有密切联系。为数控机床结构原理、机床电气控制等专业课的开设奠定了一定的基础。

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课内 实训 备 注 小计 1 项目一 工程材料与机械制造过程 2 项目二螺栓、螺母的选材——碳素结构钢的应用 3 项目三手锯锯条的选材——碳素工具钢的应用 4 项目四车床主轴的选材——优质碳素结构钢的应用 5 项目五 汽车车架的选材——低合金钢的应用 6 项目六汽车齿轮的选材——合金结构钢的应用 7 项目七 车刀的选材——合金工具钢的应用 8 项目八 叶片的选材——特殊性能钢的应用 9 项目九 箱体的选材——铸铁的应用 10 项目十铝合金车轮选材—非铁金属材料的应用 11 复习考试 44

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