《工程材料及成型技术》教案

阳光家教网~2008学年第1学期学院、系室机械工程系课程名称材料与成型技术专业、年级、班级工业工程06级主讲教师庄哲峰福建农林大学阳光家教网教案编写说明教案又称课时授课计划,是任课教师的教学实施方案。任课教师应遵循专业教学计划制订的培养目标，以教学大纲为依据，在熟悉教材、了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。教案可以按每堂课（指同一主题连续1~4节课）设计编写。教案编写说明如下：1、编号：按施教的顺序标明序号。2、教学课型表示所授课程的类型，请在理论课、实验课、习题课、实践课及其它栏内选择打“√”。3、题目：标明章、节或主题。4、教学内容：是授课的核心。将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排，必要时标以“*”、“#”“？”符号分别表示重点、难点或疑点。5、教学方式、手段既教学方法，如讲授、讨论、示教、指导等。教学媒介指教科书、板书、多媒体、模型、标本、挂图、音像等教学工具。6、讨论、思考题和作业：提出若干问题以供讨论，或作为课后复习时思考，亦可要求学生作为作业来完成，以供考核之用。7、参考书目：列出参考书籍、有关资料。8、日期的填写系指本堂课授课的时间。阳光家教网福建农林大学教案编号：1课时安排：2学时教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□题目绪论第一章工程材料的性能（1学时）教学目的要求：●了解材料及材料技术的发展史，本课程的基本内容、基本框架和基本特点●掌握本课程的学习方法●了解材料的常用性能指标的物理意义及应用教学内容（注明：*重点#难点？疑点）绪论一．材料技术与成形工艺二．课程的专业地位（为什么要学）1．本课程的内容：以材料及成型工艺的选用为主线，内容结构上可分为材料与成型技术的基本原理，基本知识与工程应用三个层次。基本原理主要明确三种关系：①材料的成分——组织、结构——使用性能的关系；②材料改性及强化工艺——成分——组织、结构——性能的关系③材料成型工艺——组织——性能的关系基本知识包括五类问题：①各类工程材料的特点及应用；②材料改性工艺的特点及应用；③各类成型工艺的特点及应用；零件失效分析及质量控制方法；新材料的发展与新工艺进展。工程应用包括零件的材料及成型工艺选择方法和材料及改性成型分析。2．目的①培养合理选择材料的初步能力；②培养正确确定加工方法的能力。阳光家教网三．本课程的特点与学习方法（怎么学）特点方法：①记记忆笔记②抓主线成分——组织，结构——使用性能工艺——组织，结构——使用性能即一个中心两条线③抓比较用—突出特点，优点、应—个性共性④及时复习，归纳，总结第一章工程材料的性能（1学时）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1．铸造性能2．锻造性能3．焊接性能4．切削加工性能教学方式、手段、媒介：课堂讲授，多媒体辅助教学，结合部分板书阳光家教网板书设计：教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：绪论一．材料技术与成形工艺、二.课程的专业地位（为什么要学）＊1、课程的内容：以材料及成型工艺的选用为主线，三个层次①基本原理（明确三种关系）：成分——组织、结构——使用性能工艺——组织、结构——性能的关系②基本知识（包括五类问题）：材料的特点及应用；改性工艺的特点及应用；成型工艺的特点及应用；失效分析及质量控制方法；新材料、新工艺进展。③工程应用、2。学习目的①合理选材能力；②正确确定加工方法的能力。＊三．课程的特点与学习方法（怎么学）：①记记忆笔记②抓主线成分——组织，结构——使用性能工艺——组织，结构——使用性能即一个中心两条线③抓比较用—突出特点，优点、应—个性共性④及时复习，归纳，总结第一章工程材料的性能（1学时）第一节材料的力学性能1．刚度、强度、塑性（画拉伸曲线解析2．疲劳强度3．硬度4．冲击韧性第二节材料的理化性能1．物理性能导电性导热性电阻率磁性阳光家教网化学性能耐腐蚀性第三节材料的工艺性能讨论、思考题、作业：1．概述本课程内容的基本框架。2．比较强度与硬度、塑性与韧性。参考书目：1．吕广庶张远明.材料材料及成形技术基础.北京：高等教育出版社，20012．王焕庭等.机械工程材料.大连：大连理工大学出版社，20013．王俊昌等.工程材料及机械制造基础（热加工工艺基础）.北京：机械工业出版社，20044．严绍华.工程材料及机械制造基础（热加工工艺基础）.北京：高等教育出版社，20045．郑明新.工程材料.北京：清华大学出版社，19926陈培里等，材料及热加工，高等教育出版社，2006。福建农林大学教案编号：2课时安排：2学时教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□题目（教学章、节或主题）：第二章工程材料的结构教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：●熟悉1、材料内部原子的结合方式（结合键）和排列方式（晶体结构）及其对性能的影响；2、晶体缺陷及其对材料性能的影响。阳光家教网教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：1.1、材料的键合方式一、离子键1.2、金属的结构一、基本概念二、基本结构三、晶体缺陷强化金属的途径有二：a.减少晶体缺陷接近理想状态，如单晶，晶须b.增加晶体缺陷，如淬火，冷加工非晶态。1.3．合金的晶体结构一、基本概念二、基本相结构1、固溶体2、合金的性能①固溶体与固溶强化。固溶体在合金中的相对含量大，称为基体相，化合物相对量较少称为第二相。②化合物与第二相强化。利用第二相来提高材料的强度称为第二相强化。当第二相是弥散质点引起的强化称为弥散强化。1.4．高分子材料一．高分子的概念二．高聚物的结构1．大分子链的几何形态2．大分子链的构象及柔顺性3．高聚物的聚集态结构1．5．陶瓷材料的结构特点一．相组成1．晶相2．玻璃相3．气相二．相结构1．氧化物结构2．硅酸盐结构教学方式、手段、媒介：课堂讲授，多媒体辅助教学，结合部分板书阳光家教网板书设计：强化金属的途径有二：a.减少晶体缺陷接近理想状态，如单晶，晶须b.增加晶体缺陷，如淬火，冷加工非晶态。固溶强化：通过加热合金元素（溶质），产生晶格畸变，使材料的强度、硬度提高的方法称为固溶强化。固溶体在合金中的相对含量大，称为基体相，化合物相对量较少称为第二相。第二相强化：通过加入合金元素形成化合物（第二相）来提高材料的强度的方法，称为第二相强化当第二相是弥散质点引起的强化称为弥散强化。讨论、思考题、作业：1、何谓刃型位错？位错密度对材料的力学性能有何影响？2、置换原子与间隙原子的固溶强化效果哪个大些？为什么？3、金属间化合物在结构和性能方面与固溶体有何不同？常见的金属间化合物有几种类型？它们对合金的性能有何影响？参考书目：1、吕广庶张远明.材料及成形技术基础.北京：高等教育出版社，20012、王焕庭等.机械工程材料.大连：大连理工大学出版社，2001福建农林大学教案编号：3课时安排：2学时教学课型：理论课□实验课□习题课□实践课□其它□阳光家教网题目（教学章、节或主题）：第三讲工程材料的强韧化3.1．金属的塑性变形3．2.金属的结晶教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：●掌握1。金属形变强化的本质及其应用；2．金属结晶的规律及细晶强化的途径；3．铁碳合金相图的分析及应用；4．金属的相变强化（热处理）目的、工艺及应用（重点）；●熟悉金属合金化及其应用教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：3.1、金属的塑性变形一、塑性变形的实质1、形式：滑移与孪晶2、本质：位错的运动3．晶界对塑性变形起阻碍作用二、变形过程的组织和性能变化1．组织变化晶粒拉长形变亚结构形变织构2．加工硬化随着变形量的增大，金属的强度、硬度增加，塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。利用增大变形量使金属的强度、硬度增加的方法称为形变强化。3．残余内应力宏观内应力微观内应力晶格内应力三、加热对冷变形金属组织与性能的影响1．回复2．再结晶组织性能变化：无变形晶粒通过形核和长大，取代了变形晶粒。位错密度下降，力学性能恢复到变形前的状态。再结晶温度：T再≈0.4T熔（K）3．2.金属的结晶一、基本概念1、凝固、结晶、相变2、冷却曲线3、过冷度（△T）二、结晶过程1、形核2、长大三、晶粒大小及其控制1、晶粒度的概念2、晶粒大小对金属力学性能的影响（细晶强化）3、控制晶粒大小的途径阳光家教网①控制过冷度②变质处理③搅拌和振动四、合金的结晶1、合金结晶的特点2、合金结晶的规律——相图（1）相图的建立（2）相图的分析方法教学方式、手段、媒介：课堂讲授，多媒体辅助教学，结合部分板书板书设计：3.1、金属的塑性变形一、塑性变形的实质1、形式：滑移与孪晶2、本质：位错的运动3．晶界对塑性变形起阻碍作用二、变形过程的组织和性能变化1．组织变化晶粒拉长形变亚结构形变织构2．加工硬化随着变形量的增大，金属的强度、硬度增加，塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。利用增大变形量使金属的强度、硬度增加的方法称为形变强化。3．残余内应力宏观内应力微观内应力晶格内应力三、加热对冷变形金属组织与性能的影响1．回复2．再结晶组织性能变化：无变形晶粒通过形核和长大，取代了变形晶粒。位错密度下降，力学性能恢复到变形前的状态。再结晶温度：T再≈0.4T熔（K）3．2.金属的结晶一、基本概念1、凝固、结晶、相变2、冷却曲线3、过冷度（△T）二、结晶过程1、形核均质形核异质形核2、长大三、晶粒大小及其控制1、晶粒度的概念2、晶粒大小对金属力学性能的影响细晶强化；通过细化晶粒来提高材料强度和韧性的方法称为细晶强化。3、控制晶粒大小的途径①控制过冷度②变质处理③搅拌和振动阳光家教网四、合金的结晶1、合金结晶的特点（1）结晶在一个温区进行；（2）结晶过程伴随着成分的变化2、合金结晶的规律——相图（1）相图的建立热分析法（2）相图的分析方法--------在对应的成分点上画垂线；--------确定垂线与相图的交点；--------确定相变类型，分析结晶过程。讨论、思考题、作业：1．碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有形变强化现象？为什么？2．分析形变强化现象的利与弊，如何利用或消除形变强化？3．金属结晶的基本规律是什么？晶核的成核率和长大速度受到哪些因素的影响？4．为什么材料一般希望获得细晶粒？细化晶粒的方法有哪些？参考书目：1．吕广庶张远明.材料材料及成形技术基础.北京：高等教育出版社，20012．王焕庭等.机械工程材料.大连：大连理工大学出版社，20013．王俊昌等.工程材料及机械制造基础（热加工工艺基础）.北京：机械工业出版社，20044．严绍华.工程材料及机械制造基础（热加工工艺基础）.北京：高等教育出版社，20045．郑明新.工程材料.北京：清华大学出版社，19926陈培里等，材料及热加工，高等教育出版社，2006。福建农林大学教案编号：4课时安排：2学时教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□其它□阳光家教网题目（教学章、节或主题）：3．3．铁碳合金的平衡态相图3.4．钢的热处理一、钢在加热时的相变教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握1、铁碳合金相图的分析与应用；2、铁碳合金成分组织性能的关系及其变化规律；3、加热对钢的热处理的影响；4．过冷奥氏体转变产物的组织、性能特点及形成条件。教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：3.3．铁碳合金的平衡态相图一、Fe-Fe3C相图1.纯铁的性能及同素异构转变性能：低强度高塑性同素异构转变：-Fe1394r-Fe912-Fe(Bcc)(Fcc)(Bcc)图纯铁的冷却曲线＊2.铁碳合金的基本组织下面五个组织都介绍其定义，成分、结构、性