x2040251工程材料及成型技术基础课程教学大纲

x2040251工程材料及成型技术基础课程教学大纲课程名称：工程材料及成型技术基础英文名称：EngineeringMaterialsandMouldingTechnologyFoundation课程编码：x2040251学时数：48其中实践学时数：4课外学时数：学分数：3.0适用专业：机械设计制造及其自动化机械电子工程机械工程过程装备与控制工程一、课程简介《工程材料及成型技术基础》是机械类专业学生的一门重要专业基础课，与先修课程《工程训练》、后续课程《机械制造技术基础》共同探讨机械制造全过程——即从选择材料、制造毛坯、直到加工出零件所涉及的各个方面内容。要求学生了解机械工程材料的一般知识，掌握常用材料的成分、组织、性能与加工工艺之间的关系及其用途，使学生具有合理选用材料、正确确定加工方法的能力，并初步掌握零件的结构工艺性，为学生今后的学习、设计、工作打下必备的基础。二、课程目标与毕业要求关系表课程目标毕业要求（1）掌握工程材料和成型技术基本理论知识,明确材料成分、组织、性能与工艺之间具有一定对应的关系1-3掌握机械设计制造及其自动化专业的专业知识，能将其应用于解决复杂机械设计制造及其自动化领域工程问题。（2）掌握各种成形零件的结构工艺性1-3掌握机械设计制造及其自动化专业的专业知识，能将其应用于解决复杂机械设计制造及其自动化领域工程问题（3）掌握钢铁材料的分类、性能特点和热处理工艺方法，掌握铸造、锻造、板料冲压及焊接的特点和应用场合，具备合理而经济地对机械典型零件进行材料、热处理工艺和毛坯成型工艺的选择能力2-3能够综合运用机械专业基础理论和研究方法，借助文献寻求机械设计制造及其自动化专业领域中复杂工程问题解决方案，并获得有效结论三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）工程材料的结构与性能1.教学内容晶体材料的原子排列；合金的晶体结构；工程材料的性能2.基本要求（1）了解部分：晶体结构及缺陷的形式；单晶体和多晶体；相与组织之间的关系；固溶体和化合物性能；机械性能的概念；材料物理化学性能的概念；陶瓷和高聚物的结构（2）理解部分：刚度、强度、塑性、韧性与材料之间的关系应用；材料工艺性能的含义（3）掌握部分：晶体结构缺陷与材料性能之间的关系；合金的相的种类及对性能的影响；硬度的测量、表示方法及应用（4）熟练掌握：材料强化方式3.重点和难点（1）重点：金属的三种典型晶体结构；实际金属中的三类晶体缺陷；合金的相结构；材料的力学性能指标σS、σb、δ、αk、HB、HRC及与材料之间的关系（2）难点：材料强化方式（二）金属材料的凝固与固态相变1.教学内容金属结晶过程的基本规律；二元合金相图的分析；铁碳相图的分析；钢在加热和冷却时的转变2.基本要求（1）了解部分：金属结晶过程的基本规律及影响因素；铁的同素异构转变；二元相图的意义和基本类型；钢在加热时的转变（2）理解部分：细化晶粒的方法；二元相图的基本类型和结晶过程特点；相图与材料使用性能和工艺性能之间关系；连续冷却转变曲线；钢在冷却时的转变产物及性能特点（3）掌握部分：杠杆定律；匀晶相图；共晶转变；包晶转变；共析转变（4）熟练掌握：铁碳相图的规律及应用3.重点和难点（1）重点：铁碳合金的基本相；碳钢室温下的平衡组织组成；含碳量对铁碳合金的组织及性能的影响；铁碳相图的应用（2）难点：铁碳相图（三）金属材料的塑性变形1.教学内容金属的塑性变形；塑性变形对金属组织和性能的影响；回复与再结晶；冷、热变形；金属的可锻性2.基本要求（1）了解部分：单晶体与多晶体金属的塑性变形特点；加工硬化现象；残余应力的危害及消除（2）理解部分：塑性变形金属在加热时组织与性能的变化；金属可锻性的概念及影响因素（3）掌握部分：加工硬化现象的应用；回复与再结晶的特点；冷、热变形的对比；纤维组织对性能的影响及应用（4）熟练掌握：无3.重点和难点（1）重点：加工硬化现象的应用；回复与再结晶的应用；冷、热变形的选择；纤维组织对性能的应用（2）难点：无（四）金属材料热处理1.教学内容钢的热处理工艺（退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火）2.基本要求（1）了解部分：热处理的分类及工序安排；固溶处理和时效强化；热处理零件结构工艺性；先进热处理工艺；渗氮的特点和应用（2）理解部分：退火、正火、淬火、回火的工艺；感应加热表面淬火的参数选择；渗碳过程（3）掌握部分：退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火的目的、组织及应用（4）熟练掌握：退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火的目的、组织及应用3.重点和难点（1）重点：退火、正火、淬火、回火、渗碳、感应加热表面淬火的目的，组织和应用（2）难点：无（五）金属表面改性处理1.教学内容金属表面改性处理的目的、意义、特点和方法2.基本要求（1）了解部分：金属表面改性处理的意义（2）理解部分：转化膜、电镀、离子沉积、热喷涂、涂装、表面着色等工艺的特点和应用场合（3）掌握部分：无（4）熟练掌握：无3.重点和难点（1）重点：无（2）难点：无（六）金属材料1.教学内容合金钢的概述；合金元素的作用；结构钢；工具钢；特殊性能钢；铸铁2.基本要求（1）了解部分：合金钢的分类、编号方法、化学成分和主要用途；特殊性能钢（主要是不锈钢）的性能特点、热处理工艺及主要用途；有色金属和新型金属材料（2）理解部分：合金元素对钢的组织和性能影响规律（3）掌握部分：工具钢、灰铸铁的性能特点及应用；弹簧钢、轴承钢、易切削钢成分、性能特点及主要用途（4）熟练掌握：普通碳素结构钢和普通低合金结构钢、调质钢、渗碳钢成分、性能特点、热处理工艺、典型牌号及应用3.重点和难点（1）重点：普通碳素结构钢和普通低合金结构钢、调质钢、渗碳钢成分、性能特点、热处理工艺、典型牌号及应用（2）难点：无（七）铸造1.教学内容合金铸造性能；砂型铸造工艺；特种铸造；铸件结构设计；常用合金铸造生产2.基本要求（1）了解部分：特种铸造的特点和应用；铸造技术新进展（2）理解部分：砂型铸造工艺选择（3）掌握部分：砂型铸造工艺和常用合金的铸造生产（4）熟练掌握：合金的铸造性能；灰铸铁的铸造性能；铸件结构设计3.重点和难点（1）重点：合金的铸造性能；灰铸铁的铸造生产；铸件结构设计（2）难点：无（八）压力加工1.教学内容自由锻；模锻；板料冲压；压力加工件结构设计2.基本要求（1）了解部分：自由锻的工序；模锻的工序；挤压、轧制、拉拔方法；塑性加工新进展（2）理解部分：自由锻、模锻的特点及应用；板料冲压的工序、特点及应用（3）掌握部分：自由锻工艺规程制订；模锻工艺规程制订（4）熟练掌握：压力加工件结构设计3.重点和难点（1）重点：压力加工件结构设计（2）难点：无（九）焊接1.教学内容电弧焊；电阻焊；摩擦焊；焊接件结构工艺性；常用金属材料的焊接2.基本要求（1）了解部分：电阻焊、摩擦焊、压力焊的特点；焊接技术新进展（2）理解部分：电弧焊接基本原理；焊接接头形式；铸铁的焊接；铜、铝合金的焊接（3）掌握部分：电弧焊方法及应用；碳钢和合金钢的焊接性（4）熟练掌握：焊接结构设计3.重点和难点（1）重点：电弧焊方法及应用；碳钢和合金钢的焊接性；焊接结构设计（2）难点：无（十）机械零件材料及成型工艺的选用1.教学内容工程材料及成型工艺选用的基本原则；具体成型方法及改性工艺的选用；典型零件的材料及成型工艺选择2.基本要求（1）了解部分：无（2）理解部分：无（3）掌握部分：工程材料及成型工艺选用的基本原则；具体成型方法及改性工艺的选用（4）熟练掌握：典型零件的材料及成型工艺选择3.重点和难点（1）重点：典型零件的材料及成型工艺选择（2）难点：无四、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例一1工程材料的性能与结构1.1材料原子的相互作用1.2晶体材料的原子排列1.3合金的晶体结构1.4工程材料的性能课堂教学+自学41:0.5二2金属材料的凝固与固态相变2.1纯金属的结晶2.2合金的凝固2.3铁碳合金平衡态的相变基础2.4钢在加热时的转变2.5钢在冷却时的转变课堂教学71:0.533金属材料的塑性变形3.1单晶体和多晶体的塑性变形3.2金属的形变强化3.3塑性变形金属在加热时组织和性能的变化3.4塑性加工性能及影响因素课堂教学31:0.5四4金属材料热处理4.1退火与正火4.2钢的淬火和回火4.3钢的表面淬火4.4钢的回火4.5钢的淬透性4.6钢的化学热处理课堂教学+自学41:0.5五5金属材料表面改性处理5.1转化膜处理5.2电镀5.3离子沉积5.4热喷涂5.5涂装5.6表面着色和染色课堂教学+自学41:0.5六6金属材料6.1工业用钢概述6.2合金元素在钢中的作用6.3结构钢6.4工具钢6.5特殊性能钢6.6铸铁课堂教学51:0.5七7铸造7.1砂型铸造及其工艺设计7.2特种铸造7.3金属或合金的铸造性能7.4铸件结构工艺性7.5常用合金铸件的制造课堂教学+自学61:0.5八8塑性加工8.1锻造成型8.2板料冲压成型8.3挤压、轧制、拉拔成型8.4塑性加工零件的结构工艺性课堂教学41:0.5九9焊接9.1电弧焊9.2电阻焊9.3摩擦焊、钎焊9.4焊接件结构工艺性9.5常用金属材料的焊接课堂教学51:0.5十10机械零件材料及成型工艺的选用10.1工程材料及成型工艺选用的基本原则；10.2具体成型方法及改性工艺的选用；10.3典型零件的材料及成型工艺选择课堂教学+自学21:0.5十一实验教学实验41:0.5五、课程其他教学环节要求（一）实验教学课：实验一铁碳合金平衡组织的显微分析要求：观察和识别铁碳合金在平衡状态下的显微组织，掌握铁碳合金的成分、组织和性能之间的对应关系实验二碳钢热处理的性能与组织分析要求：掌握钢的退火、正火、淬火、回火工艺；掌握含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；了解碳钢热处理的基本组织。（二）作业序号主要内容学时布置作业题数及类型作图题简答题综合题1工程材料的性能与结构4312金属材料的凝固与固态相变72513金属材料的塑性变形3314金属材料热处理4615表面改性处理416金属材料5417铸造6568塑性加工4539焊接55810机械零件材料及成型工艺的选用204六、本课程与其他课程的联系（一）先修课程：画法几何及机械制图工程训练材料力学（二）后续课程：机械设计机械制造技术基础机械制造工艺学生产实习毕业实习等七、建议教材及教学参考书目（一）推荐教材：《工程材料及成形技术基础》吕广庶主编高等教育出版社2011年第2版（二）推荐参考书：《金属工艺学》邓文英主编高等教育出版社2011年第5版《工程材料与成形技术基础》鞠鲁粤主编高等教育出版社2007年第1版《机械工程材料》付广艳主编北京理工大学出版社2014年第1版《实用机械工程材料及选用》张正贵主编机械工业出版社2014年第1版八、课程考核方式与成绩评定办法（一）课程考核方式为：考试课程（二）成绩评定方法：考核采用结构分：总成绩100％＝期末闭卷考试成绩70％＋实验考核成绩10％＋平时考核成绩（包括作业完成情况、课堂小测验情况、出勤情况和课堂纪律等）20％评价项目评价环节课程目标平时成绩（20分）作业，课堂测验、出勤等（20分）（1）掌握工程材料和成型技术基本理论知识,明确材料成分、组织、性能与工艺之间具有一定对应的关系实验成绩（10分）实验报告（10分）（1）掌握工程材料和成型技术基本理论知识,明确材料成分、组织、性能与工艺之间具有一定对应的关系课程考试（70分）填空题、选择题、简答题（41分）（1）掌握工程材料和成型技术基本理论知识,明确材料成分、组织、性能与工艺之间具有一定对应的关系（3）具备合理而经济地对机械典型零件进行材料、热处理工艺和毛坯成型工艺的选择能力作图题（9分）（2）掌握各种成形零件的结构工艺性综合题（20分）（3）具备合理而经济地对机械典型零件进行材料、热处理工艺和毛坯成型工艺的选择能力大纲撰写人：燕峰大纲审阅人：韩冰负责人：刘健