工程材料教案

1、 PAGE PAGE 23 / 23工程材料教案总纲一、课程性质及教学目的：工程材料是机械及近机类专业一门重要的技术基础课。本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线，重点介绍材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。学习本课程的目的，是使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识。通过对基础科学和知识的综合和运用，初步具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料，正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。二、课程内容：11 章。纵观本课程所含内容可知，其内容较为庞杂。具有三多的特点；即所谓内容头绪多

2、、原理规律多（个）、概念定义多（名词、定义三百多个），教，学生感到难学。三、与其它课程的关系：“工程材料”是以化学、物理、材料力学、金属工艺学和金工教学实习为基础的课程，在学习时应联系上述基础课程的有关内容，以加深对本课程内容的理解。同时本课程的基础，在今后学习有关专业课程时，还应经常联系本书的有关内容，以便进一步掌握所学的知识。四、教学对象：机械制造及自动化、汽车工程、测控技术、采矿工程专业的本科生。五、教学指导思想：21 改革精神和世界工程教育思想。意课程内容的准确定位和整体优化。力培养。六、教学重点：典型金属的晶体结构；晶体缺陷；二元相图；铁碳相图及其应用；塑性变形与再结晶；钢的热处理；

3、工业用钢。典型金属的晶体结构；晶体缺陷；二元相图；铁碳相图的分析与应用；塑性变形机理与再结晶机制；八、教学方法：采用启发式、归纳类比法、教学模型、电化教学等传统教学方法。题的能力，利用电视、计算机等辅助教学手段提高实验教学效果。正确处理工程材料与基础课、专业课的关系：即利用基础课所学过的知识来讲授工程材料，结合专业特点讲授工程材料。九、学时分配：讲课：36 学时实验：18 总学时：54 学时十、教学过程（见讲义主要包括： 1后次复习前次概念；本次讲授内容的引入；新教学内容的讲授过程；小结；十一、实验内容2 学时2 学时2 学时2 学时综合实验： 2 6综合实验：xx 相试样的制备 2 学时7综

4、合实验： 2 8综合实验： 2 92 十一、教材及教学参考书工程材料刘天模、徐幸梓主编机械工业出版社第一章工程材料的分类及性能一、教学目的及要求通过本章学习，使学生掌握材料在力学、电学和热学等方面的性能和特征，为以后各章中研究结构与性能关系打下良好的基础。二、主要内容机械制造与材料；材料的分类材料的性能。三、学时安排：4 四、教学重点： 1材料的分类；2材料的性能。五、教学难点： 材料的性能。六、教学过程：(见讲稿)七、思考作业题：70MPa2000kg 的载荷，它的直径是多少？11800kg多少。2 80用多少力？359时，钢轨内产生的应力有多大？0.2（S）b，应以什么情况为依据？ 与 这

5、两个指标，哪个能更准确地表达材料的塑性？常用的测量硬度的方法有几种？其应用范围如何？钢；有人要改变零件的截面形状来解决。哪种方法合理？为什么？第二章材料的结构一、教学目的及要求通过本章的学习，使学生掌握三大固体材料的结构特点、性能特点，建立材料结构与性能之间的关系。二、主要内容材料的结合方式；金属材料的结构；高分子材料的结构特点；三、学时安排：4 学时四、教学重点：典型金属材料的晶体结构；晶体缺陷及其对性能的影响；合金相结构；五、教学难点：金属材料的晶体结构；各类缺陷对结构及性能的影响；合金相结构；(见讲稿)七、思考作业题：三大固体材料的键性如何？金属的特性是什么？纯金属的晶体结构有几种类型？

6、合金相结构有几种？都是什么？金属材料的性能特点是什么？高分子材料的结构及性能特点是什么？陶瓷材料的结构及性能特点是什么？试说明一个面心立方等于一个体心正方结构。合金相C、Fe3C、CuZn、ZrFe2 属于何种类型，并指出其结构特点。第三章材料制备的基本知识一、教学目的及要求：通过本章学习，使学生掌握金属结晶的基本规律、了解高分子材料的合成与陶瓷材料的成形与烧结工艺。二、主要内容：结晶过程；聚合物的合成；三、学时安排：4 学时四、教学重点：结晶的基本过程；合金的结晶；金属铸锭的凝固；五、教学难点：结晶的规律；合金的结晶。(见讲稿)七、思考作业题：程。细化铸件晶粒的途径有那些？为什么？液态金属结

7、晶时需要过冷，那么固态金属熔化时是否会出现过热？金属结晶的基本规律是什么？结晶过程是怎样进行的？粒大小有何影响？如果其它条件相同，试比较在下列条件下，铸件晶粒的大小：砂型铸造与金属铸造；厚壁铸件与薄壁铸件；加变质剂与不加变质剂；浇注时振动与不振动。凝固与结晶是不是一回事？影响凝固的因素有哪些？晶粒度等级N m=2N+2 7 级时， 晶粒的实际的平均直径是多少？聚合物的加成聚合反应与逐步聚合反应有何区别？陶瓷烧结时为什么会产生收缩现象？第四章二元相图及应用一、教学目的及其要求：通过本章学习，使学生们掌握二元相图的基本类型、分析和使用，掌握铁碳合金的基本知识及铁碳相图的应用。二、主要内容二元相图的

8、建立；二元相图的基本类型及应用；相图与合金性能之间的关系；铁碳合金相图。 三、学时安排：6 四、教学重点：二元相图的基本类型及应用；五、教学难点： 12铁碳合金相图的分析和应用。六、教学过程：(见讲稿)七、思考作业题：共析转变。何为“”？“”的应用范围及用途。简述枝晶偏析形成过程和消除方法。何谓相组成物和组织组成物？请举例说明之。一 个 二 元 共 晶 反 应 如 下 ： （1）WB =50%的合金完全凝固时初晶 与共晶（+）的重量百分数，以及共晶体中 相与 相的重量百分数；（2）若已知显微组织中 初晶与（+）共晶各占一半，求该合金的成分。别？纯铁的三个同素异构体是什么？晶体结构如何？Fe 和

9、奥氏体有何区别？从组织的角度看，渗碳体有哪几种基本的形态？有何变化规律？0.45%C，1.2%C 2.3%C 的铁碳合金的平衡结晶过程，计算室温下组织组成物的相对量及两相相对量。12%，铁素体的体积占88%，试求该合金的碳含量。0.2%、0.77%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结0.2%的铁碳合金在室温下相的相对量和组织相对量。第五章材料的变形一、教学目的及其要求：通过本章学习，使学生们掌握固体材料变形的基本方式、塑性变形对组织与性能的影响、金属及合金强化，掌握变形金属的加热转变、回复与再结晶， 掌握高分子材料和陶瓷材料的变形特点。二、主要内容金属的塑性变形与再结晶；高分子材料的变形；三、学时

10、安排：4 学时四、教学重点：塑性变形对组织与性能的影响；回复与再结晶；五、教学难点： 1塑性变形的机理；回复与再结晶；六、教学过程：(见讲稿)七、思考作业题：金属材料冷塑性变形时，主要的变形方式有那些？滑移与孪生有何异同？何为滑移带与滑移线？何为交滑移与多滑移？冷塑变对金属及合金的组织性能有何影响？变化？用位错理论解释金属及合金形变强化。热固性塑料在拉伸和压缩变形时，有何不同？20m14mm 12.7mm 的模具拉拔，求：这根棒材拉拔后的尺寸；这根棒材承受的工程应变与真应变。试用多晶体塑变理论解释，室温下金属的晶粒越细强度越高。几种？第六章钢的热处理一、教学目的及其要求：通过本章学习，使学生掌

11、握热处理的基本概念，掌握钢的加热转变和冷却转变的基本类型及其特点，掌握并了解钢的常用热处理工艺，并能够应用过冷奥氏体转变曲线进行热处理工艺分析。二、主要内容热处理基本概念；钢的加热与冷却转变；钢的热处理状态图及其应用；常用热处理工艺；特殊热处理方法。三、学时安排：5 四、教学重点：钢的加热与冷却转变；钢的热处理状态图及其应用；五、教学难点：钢的加热与冷却转变；六、教学过程：(见讲稿)七、思考作业题：不同？体之间在形成条件、组织形态与性能上的差别。什么叫回火脆性？第一类回火脆性产生的原因是什么？如何防止？加热时奥氏体的形成过程要经过哪几个阶段？什么是淬透性？淬透性对钢的热处理工艺有何影响？200

12、、400、回火后得到什么组织？20CrMnTi 制造，其工艺路线为：下料锻造正火切削加工渗碳淬火低温回火喷丸 磨削。请说明、四项热处理工艺的目的及大致工艺参数。在C +氏体等组织的冷却工艺曲线。第七章工业用钢一、教学目的及其要求：通过本章学习，使学生熟悉和了解我国的钢材编号规则，掌握各类钢种的牌号，熟悉钢中杂质与合金元素的分布规律及其对钢材性能的影响，了解和熟悉常用钢材的牌号、性能及用途。二、主要内容钢中的常存元素、隐存元素及合金元素对钢性能的影响；我国的钢材编号；三、学时安排：3 学时四、教学重点：钢的合金化原理；我国的钢材编号；五、教学难点：钢的合金化原理。六、教学过程：(见讲稿)七、思考

13、作业题：钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些影响？”？如何防止？速箱齿轮又多半用中碳（合金）钢制造，试分析原因何在？45 T12 45 钢的工艺，问此时将得到什么组织何性能？25mm 40CrNiMo 棒料毛坯，经正火处理后硬度高很难切削加工，这是什么原因？试设计一个最简单的热处理方法以提高其机械加工性能。235、20CrNi、T8、T10A、08Al、16Mn、W6Mo5Cr4V2、Cr12MoV、60Si2Mn。Q235 经调质处理后使用是否合理？为什么？W18Cr4V 钢制作盘形铣刀，试安排其加工工艺路线，说明各热加工1280560回火？能否用一次长时间回火代替？织：T8、16M

14、n、40Cr、20CrMnTi、4Cr13、GCr15、3Cr2W8V、9CrSi、1Cr18Ni9Ti。、GCr15、T13、60Si2Mn。现在要制作锉刀、齿轮、连杆螺栓，试选用材料，并说明应采用何种热处理方法及使用状态下的显微组织。第八章铸铁一、教学目的及其要求：通过本章学习，使学生掌握和了解铸铁石墨化的一般概念，熟悉和了解常用铸铁材料。二、主要内容铸铁的石墨化；常用铸铁的牌号、组织与性能；铸铁的热处理三、学时安排：2 四、教学重点： 1铸铁的石墨化；2常用铸铁的牌号、组织与性能。五、教学难点：铸铁的石墨化。六、教学过程： (见讲稿)七、思考作业题：越高，那么在生产中可采用哪些方法提高灰

15、口铸铁中的珠光体数量？及消除的方法。可锻铸铁和球墨铸铁中的石墨形态与形成方式有何不同？零件。艺上如何控制？依据是什么？不同阶段石墨化程度对灰口铸铁的基体组织有何影响？的数量？第九章有色金属一、教学目的及其要求：通过本章学习，使学生掌握和了解各种有色金属的牌号、成分、性能和用途。二、主要内容铝及铝合金；铜及铜合金；镁及镁合金；钛及钛合金；轴承合金。三、学时安排：2 四、教学重点： 1铝及铝合金；镁及镁合金；轴承合金。铝合金强韧化。六、教学过程： (见讲稿)七、思考作业题：铸造铝合金（Al-Si 合金）为何要进行变质处理？Al-Cu 素。表面强化吗？为什么？原则是什么？铜合金的性能有何特点？铜合金

16、在工业上的主要用途是什么？是怎样的？14%？轴承合金在性能上有何要求？在组织上有何特点？同。第十章常用非金属材料 通过本章学习，使学生掌握和了解常用非金属材料的成分、性能和用途。二、主要内容高分子材料；无机非金属材料；复合材料。三、学时安排：2 四、教学重点： 1高分子材料；2复合材料。五、教学难点： 复合材料。六、教学过程：(见讲稿)七、思考作业题：请选用两种塑料制造中等载荷的齿轮，说明选材的依据。用全塑料制造的零件有什么优缺点？为什么金属很少是玻璃态，而高聚物大多是非晶态？橡胶为什么可作减震制品？还有哪些材料可用来制作减震元件？结构陶瓷和功能陶瓷在性能上有何区别，主要表现在哪些方面？陶瓷性

17、能的主要缺点是什么？分析其原因，并指出改进的方法。氮化硅和氮化硼特种陶瓷在应用上有何异同点？复合材料有哪几种基本类型？其基本性能特点是什么？纤维复合材料有何特点？零件选材的一般原则和方法。二、主要内容零件的失效形式与提高材料性能的途径；零件选材的一般原则和方法；三、学时安排：2 学时四、教学重点：零件的失效形式与提高材料性能的途径；五、教学难点：零件的失效形式与提高材料性能的途径。六、教学过程：(见讲稿)七、思考作业题：零件设计不当对热处理工艺带来哪些危害？请举例说明。45 钢制造。（45 D0=18mm）试拟订该零件的加工工艺路线；说明每项热处理工艺的作用；试述轴颈部分从表面到心部的组织变化。某柴油机曲轴技术要求如下：b650MPa，ak15J/cm2HB=240300HRC55，试合理选择材料，制定生产工艺路线和各热处理工序的工艺规范。试选择具有下列要求的切削工具材料，并制定热处理工艺。奥氏体高锰钢铸件的切削加工；铝合金（Al-Si 系铸造铝合金）的切削加工；带有激冷表面铸铁件的切削加工；球化退火状态碳素工具钢的切削加工。元素的作用