《工程材料与成型工艺》教学大纲

1、工程材料与成型工艺教学大纲一、课程基本情况英文名称：Engineering Materials and Forming Process课程编号：F071730002040总 学 时：40 讲课学时：36 实践学时：4总 学 分：2.5课程性质：必修考核方式：考查适用对象：机械设计制造及其自动化专业先修课程：画法几何及机械制图参考文献：1 庞国星.工程材料与成形技术基础（第2版）M.北京：机械工业出版社，20182 齐民.机械工程材料（第10版）M.北京：大连理工大学出版社，20173 艾云龙.工程材料及成形技术M.北京：机械工业出版社，2019二、课程简介与目标本课程是机械设计制造及其自动化专

2、业的必修课程，涉及工程材料、金属学原理以及材料成形方法等相关知识。通过本课程的学习，掌握常用金属材料的成份、组织、性能和用途等基本知识，具备合理选用机械工程材料的初步能力；能理解铁碳合金相图的基本理论和钢的热处理工艺；能综合运用工程材料成型工艺的基本理论知识，初步具备机械零件成型工艺的设计能力。为进一步学习及从事该方向的研究工作打下基础。通过基本成型方法案例向学生展现近年来祖国在工程材料和装备制造领域的巨大发展成就，具有爱国主义情怀。通过本课程的学习，达到如下目标：目标1：掌握工程材料成分、组织、结构与性能、热加工工艺的关系；掌握常用工程材料成分组织性能应用之间关系的一般规律；熟悉常用工程材料

3、的处理工艺过程，具备根据机械零件的服役条件合理选用工程材料的能力。目标2：能够运用工程材料的基本理论，分析常用金属材料成分、组织和性能的关系，能提出合理改变金属组织和性能的热处理工艺方案；初步掌握热加工工艺规程的基本方法，应用于机械工程问题的分析、设计和评价；能够运用材料成形工艺方法，提出机械零件的设计方案；能够利用材料成型技术的工艺原理，对机械零件设计方案的可行性进行分析和论证。目标3：能应用工程材料与成型工艺的基本知识，设计合理的实验方案，安全开展力学性能测试和组织分析实验，正确的采集实验数据，能够对实验数据进行正确处理，得出对应结论。目标4：能运用工程材料与成型工艺的基本理论，考虑机械工

4、程实践对环境、社会可持续发展的影响，进行合理选材，合理评价复杂机械工程问题工程实践的可持续性，评价产安全生命周期中可能对人类和环境造成的损害和隐患。三、课程教学目标与毕业要求关系矩阵 课程教学目标毕业要求目标1目标2目标3目标41-3掌握力学、热流体、电工电子学、材料科学等工程基础知识，能够将相关知识和数学模型方法用于工矿机械设计与制造过程中复杂机械工程问题的推演和分析2-3能够运用机械工程原理、技术和方法，认识到解决复杂机械工程问题有多种方案，能借助文献研究寻找可替代的解决方案，并能分析工程问题的影响因素，获得有效结论。4-3 能够根据实验方案，构建实验系统，安全地开展实验，正确的采集实验数

5、据。7-2能够站在环境保护和可持续发展的角度思考复杂机械工程问题工程实践的可持续性，评价产品全生命周期中可能对人类和环境造成的损害和隐患。四、教学内容、教学方法和手段、学时分配（一）教学内容知识单元1：工程材料分类及其力学性能（支撑课程目标1、3）（建议2学时）教与学要求：能说明工程材料的分类；能解释强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性的概念。教学内容：1-1课程内容、性质和任务介绍。1-2材料与成型的工艺发展史1-3工程材料力学性能重点：工程材料力学性能评价分析。难点：疲劳强度和断裂韧性的概念。知识单元2：金属学基础（支撑课程目标1）（建议4学时）教与学要求：能识别典型金属的晶体结

6、构；能解释实际的晶体结构及其内部的缺陷；能了解金属的结晶规律；能了解合金的结构与合金相图。教学内容：2-1金属的晶体结构。2-2金属的结晶2-3合金结构与合金相图重点：实际的晶体结构及其内部的缺陷。难点：金属的结晶规律。知识单元3：铁碳合金相图（支撑课程目标1、3）（建议6学时）教与学要求：能简单复述 Fe-Fe3C 相图中的基本组成相和点、线及各相区的物理意义；能分析不同成分的铁碳合金的平衡结晶过程及室温组织。教学内容：3-1相图建立及铁碳合金的基本组织。3-2铁碳合金相图分析3-3典型合金结晶过程及铁碳合金的应用重点：铁碳合金的成分-组织-性能关系。难点：铁碳合金的平衡结晶过程。知识单元4

7、：钢的热处理（支撑课程目标1、2、3、4）（建议6学时）教与学要求：能了解钢在加热和冷却时的组织转变；能说明钢的退火、正火、 淬火及回火工艺特点。教学内容：4-1钢的热处理原理。4-2钢的热处理工艺重点：钢的退火、正火、 淬火及回火工艺特点。难点：钢在加热和冷却时的组织转变。知识单元5：钢和铸铁（支撑课程目标1、2、4）（建议6学时）教与学要求：能认识合金钢的牌号、性能特点及选用；能认识铸铁的分类、牌号、性能及主要用途。教学内容：5-1工业用钢。5-2铸铁5-3材料选择重点：合金钢的牌号、性能特点及选用。难点：铸铁的分类、牌号、性能及主要用途。知识单元6：金属铸造成型工艺（支撑课程目标1、2、

8、4）（建议4学时）教与学要求：能描述常用铸造工艺过程；能说明常用特种铸造方法特点和原理；能描述铸件工艺、铸造性能对铸件结构设计的影响。教学内容：6-1合金的铸造性能6-2砂型铸造和特种铸造6-3铸造工艺的制定原则及结构重点：常用铸造工艺过程。难点：特种铸造方法特点和原理。知识单元7：金属压力加工（支撑课程目标1、2、4）（建议4学时）教与学要求：能解释金属塑性变形的基本规律；能简单复述压力加工的工艺特点及成型过程。教学内容：7-1金属塑性成形7-2自由锻造重点：自由锻基本工序特点及工艺。难点：金属塑性变形的基本规律。知识单元8：焊接成型工艺（支撑课程目标1、2、4）（建议4学时）教与学要求：能

9、简单描述常用的焊接方法，陈述焊接工艺。教学内容：8-1焊接成型工艺基础。8-2常用焊接方法8-3常用金属材料的焊接及焊接结构设计重点：手工电弧焊、埋弧焊及气体保护焊等方法的焊接过程、特点。难点：焊接结构设计原则。（二）学时分配教学内容学时课堂教学学时自主学习教与学方法讲授实验上机作业阅读训练知识单元142211案例式教学、多媒体课件、实验操作知识单元2-11111讲授、多媒体课件、阅读知识单元2-211讲授、多媒体课件知识单元2-324讲授、多媒体课件知识单元3-12211讲授、多媒体课件知识单元3-242211讲授、多媒体课件、实验操作知识单元3-32231案例式教学、多媒体课件教学单元4-

10、122讲授、多媒体课件知识单元4-244讲授、多媒体课件、实验操作知识单元5-12422案例式教学、多媒体课件知识单元5-22211案例式教学、多媒体课件知识单元5-32422案例式教学、多媒体课件知识单元6-111案例式教学、多媒体课件知识单元6-21231讲授、多媒体课件知识单元6-323讲授、多媒体课件知识单元7-12231案例式教学、多媒体课件知识单元7-124讲授、多媒体课件知识单元8-11311案例式教学、多媒体课件知识单元8-21211案例式教学、多媒体课件知识单元8-322案例式教学、多媒体课件学时合计403641486五、实践教学环节实验目的：能依据Fe-F3C相图，辨析平衡

11、组织以及组织中的相，并能辨析组织对性能的影响。能说明布氏硬度和洛氏硬度适用范围，具备使用硬度计测试试样硬度的能力。实验内容与要求见下表：（建议4学时）序号实验项目名称实验目的主要内容实验学时实验类型开出要求1铁碳合金平衡组织观察掌握铁碳合金平衡状态下的显微组织；含碳量对铁碳合金显微组织的影响。依据Fe-F3C相图，辨析平衡组织以及组织中的相，辨析组织对性能的影响。2验证必做2材料硬度测试掌握硬度测定的基本原理及应用范围。 使用硬度计测试试样硬度。2验证必做六、成绩构成和评价方法（一）考核方式说明1.以试卷、作业、阅读笔记、实验等形式考核。2.采用闭卷考试，试卷成绩占总成绩70%，作业占总成绩1

12、0%；阅读笔记占总成绩10%；课内实验（含报告）占10%。（二）考核权重分配 考核方式及权重教学内容考试作业阅读笔记实验备注70%10%10%10%知识单元1知识单元2知识单元3知识单元4知识单元5知识单元6知识单元7知识单元8七、成绩评价标准1.平时成绩评价标准（1）作业成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分课程目标4：能运用工程材料与成型工艺的基本理论，考虑机械工程实践对环境、社会可持续发展的影响，进行合理选材，合理评价复杂机械工程问题工程实践的可持续性，评价产安全生命周期中可能对人类和环境造成的损害和隐患。毕业要求指标点7-2运用的概念、理论准确；选材准确；评价合理，准时上交、作业整洁

13、、书写工整。90100运用的概念、理论准确；选材准确；评价较合理，准时上交、作业整洁、书写工整。8990运用的概念、理论准确；选材较为准确；评价较合理，准时上交、作业整洁、书写一般。7089运用的概念、理论较为准确；选材基本合理；评价基本合理，准时上交、作业有涂改、书写潦草。6069运用的概念、理论不准确；选材不准确；评价不合理，；未准时上交、书写潦草。059（2）阅读笔记成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分课程目标1：掌握常用金属材料的成份、组织、性能和用途等基本知识，具备合理选用机械工程材料的初步能力；能理解铁碳合金相图的基本理论和钢的热处理工艺；能综合运用工程材料成型工艺的基本理论知

14、识，初步具备选用毛坯的成型方法毕业要求指标点1-3题目和内容贴切，格式规范，层次清楚，重点突出，有个人观点。表述充分、严谨、正确。文中的附图或附表线条清晰，内容准确，能支持正文。页面整洁或书写较工整，内容没有雷同，准时上交。90100题目和内容较贴切，格式较规范，层次较清楚，有重点，有较少个人观点。表述较充分、正确。文中的附图或附表线条比较清晰，较能支持正文。页面较整洁，内容没有雷同，准时上交。8990题目和内容较贴切，格式一般，层次较清楚，重点不突出，有较少个人观点。表述较充分、正确。文中的附图或附表线条比较清晰，支持正文一般。页面一般，内容没有雷同，准时上交。7089题目和内容基本贴切，格

15、式基本规范，层次不太清楚，重点不突出，无个人观点。表述个别有误。文中的附图或附表线条不清晰，支持正文不强。页面不整洁或书写潦草，内容有少量雷同，准时上交。6069题目和内容不贴切，格式不规范，层次不清楚，重点不突出，没有个人观点。表述错误较多。文中的附图或附表线条不清晰，不能支持正文。内容雷同，未准时上交。059（3）实验成绩评价标准实验成绩占总成绩比例：实验过程占50%，实验报告占50%。基本要求评价标准实际完成情况得分实验过程课程目标3：能应用工程材料与成型工艺基本知识，选择制定正确实验方案，实施硬度测试和显微组织观察相关实验，获得准确的实验数据。毕业要求指标点4-3能够正确运用基本知识，

16、确定实验方案正确；能够独立完成实验过程，实验仪器操作规范，采集数据正确。90100能够正确运用基本知识，确定实验方案较正确；基本能够独立完成实验，实验仪器操作较规范，采集数据基本正确。8089能够正确运用基本知识，确定实验方案较正确；小部分实验需要指导教师协助完成；实验操作较规范、采集数据基本正确。7079能够正确运用基本知识，确定实验方案个别有误，部分实验需要指导教师协助完成；实验操作基本规范、采集数据基本正确。6069不会运用基本知识，需要指导教师全程指导；实验操作不规范、采集数据不正确。059实验报告课程目标3：能够对实验数据进行正确处理，得出对应结论。毕业要求指标点4-3能够根据实际测

17、得数据进行正确的数据处理，能够根据处理结果得出正确结论，数据处理结果和结论一致。90100能够根据实际测得数据进行数据处理，处理结果基本正确，能够根据处理结果得出对应结论，数据处理结果和结论基本一致。8089能够根据实际测得数据进行数据处理，处理结果存在少量错误，数据处理结果与结论基本对应，数据处理结果和所得结论基本一致。7079能够根据实际测得数据进行数据处理，处理结果有部分错误，数据处理结果与结论存在偏差。6069不能够根据实际测得数据进行数据处理，处理结果错误，数据处理结果与所得结论不一致。0592.期末考试评价与评分标准期末考试试卷的评分标准和评价标准的制定见下表，其中评价标准决定评分

18、标准，依据评价标准制定的详细评分标准见考试试卷“标准答案及评分标准”。基本要求评价标准知识掌握情况得分课程目标1：掌握工程材料成分、组织、结构与性能、热加工工艺的关系；掌握常用工程材料成分组织性能应用之间关系的一般规律；熟悉常用工程材料的处理工艺过程，具备根据机械零件的服役条件合理选用工程材料的能力。毕业要求指标点1-3对所学的工程材料与成型工艺的概念、理论等基本知识认知清晰，理解正确90100对所学的工程材料与成型工艺的概念、理论等基本知识认知较清晰，理解较正确。8990对所学的工程材料与成型工艺的概念、理论等基本知识认知较清晰，理解较正确。7089对所学的工程材料与成型工艺的概念、理论等基

19、本知识认知基本清晰，理解部分正确。6069对所学的工程材料与成型工艺的概念、理论等基本知识认知不清晰，理解不正确。059课程目标2：能够运用工程材料的基本理论，分析常用金属材料成分、组织和性能的关系，能提出合理改变金属组织和性能的热处理工艺方案；初步掌握热加工工艺规程的基本方法，应用于机械工程问题的分析、设计和评价；能够运用材料成形工艺方法，提出机械零件的设计方案；能够利用材料成型技术的工艺原理，对机械零件设计方案的可行性进行分析和论证。毕业要求指标点2-3所运用理论方法正确，分析准确。90100所运用理论方法较正确，分析较准确。 8990所运用理论方法较正确，分析较准确。7089所运用理论方法基本正确，分析基本准确。6069所运用理论方法不太透彻，分析不正确。059课程目标4：能运用工程材料与成型工艺的基本理论，考虑机械工程实践对环境、社会可持续发展的影响，进行合理选材，合理评价复杂机械工程问题工程实践的可持续性，评价产安全生命周期中可能对人类和环境造成的损害和隐患。毕业要求指标点7-2运用的理论准确；分析完整，成型方案选则合理。90100运用的理论较准确；分析较完整，成型方案选则合理。8990运用的理论较准确；分析基本完整，成型方案选则较合理。7089运用的理论基本准确，个别有误；分析基本完整，成型方案选择不合理。6069运用的理论不准确；成型方案选择不合理。059