spContent=本课程是一门理论性与工程实践性都较强的技术性课程,主要讲述金属学基础及钢制零件的热处理工艺、机械工程中常用的金属材料、非金属材料(高分子材料、陶瓷材料和复合材料),是机械工程专业必修的专业核心课程,更是机械制造领域学科的重要基础课程,尤其在机械零件设计、制造等专业知识体系中本课程占有重要的地位。
本课程是一门理论性与工程实践性都较强的技术性课程,主要讲述金属学基础及钢制零件的热处理工艺、机械工程中常用的金属材料、非金属材料(高分子材料、陶瓷材料和复合材料),是机械工程专业必修的专业核心课程,更是机械制造领域学科的重要基础课程,尤其在机械零件设计、制造等专业知识体系中本课程占有重要的地位。
—— 课程团队
课程概述
通过本课程较为系统地学习机械工程材料的知识,掌握材料的组织、性能、特点和热处理方式,对本科生今后的机械设计和机械制造技术课程学习打下重要的基础,对学生展开机械创新设计、毕业设计等的实物、模型制作有着十分重要的意义。它是培养学生学习能力、技术方案分析能力、实物和模型的制造能力、工程思维能力和综合应用能力的重要途径。通过本课程的学习,树立学生的机械工程专业职业精神,增强社会责任感和环保意识,激发学生的民族自豪感,培养新时代具有爱国情怀的高素质人才。
授课目标
1.掌握工程材料的基本理论和基础知识,使学生能够利用所学,对各类金属零件,能识别、表达和分析。对相应机械工程领域的材料特性,进行分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论,以满足机械工程领域复杂工程的零部件的性能要求。
2.掌握常见金属材料的特性和热处理工艺的基本原理,运用科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究,学会综合利用材料特性、工艺原则、图表数据、典型零件成功生产案例和生产技术常用方法等等,提出零件制造中的变形处理、热处理等工艺的设计方案,解决材料的特性问题。
成绩 要求
考核成绩=期末考试成绩×60%+过程性考评成绩×40%
课程大纲
第一章 概论
课时目标:1.让学生了解材料发展的历史和分类,理解工程材料在我国国民经济中的地位、作用,激发学生对专业的热忱和作为社会主义接班人的担当意识。 2.了解课程的性质、研究思路和基本要求。3.掌握工程材料力学性能指标的概念:强度;塑形;硬度;冲击韧性;疲劳强度和断裂韧性。4.熟悉工程材料的分类和性能用途。5.掌握零件失效的力学性能指标。
1.1 材料发展概况
1.2 材料的力学性能,强度与塑性,硬度,冲击韧性,疲劳强度
1.3 工程材料的分类和性能特点
1.4 机械零件的失效与选材原则
第二章 金属的结构与结晶
课时目标:1.认识晶格、晶胞和晶格常数的概念。2.掌握常用的3种晶格的特点:面心立方晶格、体心立方晶格、密排六方晶格。3.掌握金属晶体的各项异性和晶体的缺陷:点缺陷、线缺陷和面缺陷。4.掌握结晶过程及其对性能的影响。
2.1 纯金属的晶体结构
2.2 金属的实际结构与晶体的缺陷
2.3 金属的结晶与铸锭
第三章金属塑性变形与再结晶
课时目标:1.掌握塑性变形对金属组织和性能的影响,掌握变形金属在加热时组织性能的变化。2.区别热加工和冷加工,了解两者的使用范围和未来的发展趋势,培养学生环保与安全意识。
3.1 金属的塑性变形
3.2 对组织和性能的影响(加工硬化)
3.3 显微组织的变化回复与再结晶
3.4 金属的热加工
第四章 合金的结构与结晶
课时目标:1.掌握固溶体和金属化合物的特点和性能。
第五章 铁碳合金相图
课时目标:1.解释铁碳合金的成分和组织对材料性能的影响。2.掌握含碳量对Fe - C 合金组织的力学性能影响,考虑不同合金的应用情况,培养学生理论联系实际的科学精神。 3.掌握根据铁碳相图在钢铁选材、铸造工艺和热锻热轧工艺方面的应用。4.总结出碳钢、合金钢的牌号、成分特点、组织性能及应用。
5.1 Fe - Fe3C 相图
5.2 含碳量对Fe - C 合金组织及性能的影响
5.3 相图的应用与局限性
5.4 碳钢
第六章 钢的热处理
课时目标:1.掌握钢在加热和冷却时的转变及产物的组织形态和性能。2.掌握钢热处理的概念:退火、正火、淬火和回火。3.能够说出钢在表面热处理、化学热处理的技术,了解钢的热处理新技术,培养学生的创新意识。
6.1 钢在加热时的组织转变和临界温度
6.2 钢在冷却时组织转变,等温转变,连续转变
6.3 钢的退火和正火
6.4 钢的淬火
6.5 钢的回火
6.6 钢的表面淬火和化学热处理
第七章 工业用钢
课时目标:1.掌握合金钢的牌号、成分特点、热处理工艺、组织性能及应用。
7.1 概述
7.2 工程构件用钢
7.3 机械零件用钢
7.4 工具钢
7.5 特殊性能钢
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预备知识
参考资料
1.《机械工程材料》武建军,国防工业出版社,2019
2.《工程材料实验指导书》赖丽娟,华中科技大学出版社,2019