《工程材料及成型技术基础》教学大纲

《工程材料及成型技术基础》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：01130391课程性质：学科基础必修课学分：3学分学时：48学时（理论40学时，实验8学时）先修课程：大学物理、高等数学、机械制图等后续课程：机械原理、机械设计、机械制造技术基础等适用专业：机械设计制造及其自动化开课单位：机械工程学院一、课程说明《工程材料及成型技术基础》是机械设计制造及其自动化专业的一门学科基础课程。本课程主要传授工程材料及成形技术的基本知识，注重基本知识的应用，强调培养运用基本理论知识解决生产实际中问题的能力，兼顾新材料、新工艺、新技术及发展概况的介绍，为学习其他有关课程及以后从事技术工作打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握工程材料、铁碳合金相图、热处理工艺和成形技术相关的基础知识，并能将其应用于解决机械产品设计过程中工程材料选型及毛坯成形方法选择等方面的复杂问题，培养客观分析、学以致用的能力。课程目标2：能够运用工程材料、热处理及铸锻焊成形工艺的基本原理及选择原则，针对具体工程问题，根据机械零件的服役条件和失效形式，分析零件的性能要求，提出多种技术方案，分析影响因素，并对能够对各方案进行对比、论证和优化，合理选择工程材料、热处理工艺及成形工艺，培养认真负责的工作态度和科学严谨的工作作风。三、课程目标与毕业要求《工程材料及成型技术基础》课程教学目标对机械设计制造及其自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.3掌握专业基础知识，能够将机械工程领域的相关知识和数学模型用于推演和分析，并将该能力用于解决机械工程中的复杂问题。课程目标1：掌握工程材料、铁碳合金相图、热处理工艺和成形技术相关的基础知识，并能将其应用于解决机械产品设计过程中工程材料选型及毛坯成形方法选择等方面的复杂问题，培养客观分析、学以致用的能力。M2.问题分析2.3能运用基本原理，借助文献研究，分析过程的影响因素，获得有效结论。课程目标2：能够运用工程材料、热处理及铸锻焊成形工艺的基本原理及选择原则，针对具体工程问题，根据机械零件的服役条件和失效形式，分析零件的性能要求，提出多种技术方案，分析影响因素，并对能够对各方案进行对比、论证和优化，合理选择工程材料、热处理工艺及成形工艺，培养认真负责的工作态度和科学严谨的工作作风。H注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标绪论教学要求：了解材料的发展历史以及工程材料在人类社会尤其是机械行业的应用；了解本课程各章节的基本内容和学习方法；了解新材料的发展和应用现状。重点：传统产品的制造流程。难点：课程的学习方法。121.工程材料的分类与性能工程材料的分类材料的力学性能材料的工艺性能教学要求：熟悉工程材料的分类；掌握拉伸试验、硬度试验、冲击试验及疲劳强度试验的概念及应用范围；掌握材料工艺性能的概念；了解拉伸试验、硬度试验、冲击试验及疲劳强度试验的测试原理。重点：金属材料力学性能指标的含义及物理意义，材料工艺性能的概念。难点：材料力学性能指标的理解。3222.金属与合金的晶体结构和二元合金相图2.1纯金属的晶体结构2.2金属的结晶与同素异晶转变2.3合金的相结构、结晶与二元相图2.4铁碳合金相图教学要求：使学生了解金属和合金结晶、晶体的基本概念，金属的结晶过程及其影响因素，理解结晶的过程和现象。熟悉典型金属及合金的晶体结构特征、不同金属的晶体结构特征、晶体缺陷以及细化晶粒的方法。掌握铁碳相图的基本相、分类、组织的特征和性能；掌握铁碳相图中各点、线、区的意义。重点：铁碳合金的基本组织、铁碳合金相图分析及典型成分的铁碳合金的结晶过程；铁碳合金成分、组织和性能之间的关系及相图的应用。难点：杠杆定律、铁碳合金相图分析及典型成分的铁碳合金的结晶过程。621、23.钢的热处理3.1钢的热处理基础3.2钢的普通热处理3.3钢的表面热处理3.4热处理工艺的应用教学要求：使学生了解钢在加热与冷却时的组织转变；掌握四种常见基本热处理方式（退火、正火、淬火和回火）的工艺措施、目的及适用范围；了解表面热处理的原理及应用；了解热处理工艺在工程中的应用。重点：奥氏体的形成过程；过冷奥氏体转变产物的组织形态与性能；TTT曲线；钢的退火、正火、淬火与回火的定义、目的、工艺特点及应用。难点：钢加热时的组织转变；过冷奥氏体的等温冷却转变；马氏体的转变；钢的淬火与回火的组织及工艺。621、24.工业用钢4.1工业用钢基础知识4.2工程结构用钢4.3机械结构用钢4.4滚动轴承钢4.5工具钢教学要求：掌握合金化的基本原理以及钢的分类、编号；掌握常用结构钢的类别、特点及用途；掌握常用工具钢的类别、特点及应用；了解滚动轴承钢的类型、特点及应用。重点：合金化的基本原理；结构钢的化学成分、组织、热处理特点及编号；工具钢的化学成分、组织、热处理特点及编号。难点：合金化的基本原理；常用结构钢和工具钢的性能和热处理特点。41、25.铸铁5.1铸铁的分类及性能5.2铸铁的石墨化5.3一般工程用铸铁教学要求：掌握铸铁的分类，铸铁中石墨形态及铸铁的石墨化过程；掌握常用铸铁的种类，石墨的形态、特点及应用。重点：铸铁石墨化过程；铸铁的化学成分、组织和性能特点；常用铸铁的特点及应用。难点：铸铁石墨化过程。221、26.非铁金属材料与硬质合金6.1铝及铝合金6.2铜及铜合金6.3滑动轴承合金6.4粉末冶金与硬质合金教学要求：掌握常用有色金属及合金的特点、种类及用途；了解常见粉末冶金材料的特点、性能及用途；掌握硬质合金材料的特点及用途。重点：常用有色金属及合金的种类及应用；硬质合金材料的性能及用途。难点：无。21、27.非金属材料与新型材料7.1高聚物材料7.2陶瓷材料7.3新型工程材料简介教学要求：了解高聚物材料的力学状态及性能特点，掌握常用工程塑料和橡胶的性能特点及用途；了解常用陶瓷材料的结构、分类与性能；了解新型工程材料的种类及用途。重点：常用工程塑料和橡胶的性能特点及用途；陶瓷材料的分类和性能。难点：无。21、28.铸造成形8.1铸造成形理论基础8.2砂型铸造8.3特种铸造教学要求：掌握铸造成形理论基础，了解砂型铸造和特种铸造的特点及应用范围；掌握铸造工艺的制订。重点：铸造工艺图的制订；特种铸造的工艺特点及应用范围。难点：铸造工艺图的制订。41、29.金属压力加工成形9.1压力加工理论基础9.2自由锻9.3模锻教学要求：掌握锻压成形理论基础，了解常见锻压工艺的特点；掌握锻件图的绘制方法。重点：塑性变形对金属组织和性能的影响；自由锻锻件图的绘制；模锻的类型及特点。难点：塑性变形对金属组织和性能的影响；自由锻锻件图的绘制。41、210.焊接10.1焊接工程理论基础10.2常用焊接方法10.3常用金属材料的焊接教学要求：掌握焊接工程理论基础，了解金属熔焊、压力焊和钎焊等焊接方法的特点及应用；了解金属材料的焊接性和常用金属材料的焊接。重点：金属熔焊、压力焊和钎焊等焊接方法的过程及特点；常见金属材料的焊接工艺特点。难点：焊接接头的组织和性能，焊接应力与变形。41、211.材料及成形工艺选择11.1机械零件的失效分析11.2材料与成形工艺的选择原则11.3材料与成形工艺选择的步骤与方法11.4典型零件的材料与成形工艺选择教学要求：了解机械零件的失效形式及特点；掌握材料与成形工艺的选择原则、方法和步骤。重点：材料与成形工艺的选择原则、方法和步骤。难点:典型零件的材料与成形工艺选择。22合计4082.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.金属材料的硬度试验实验内容：学习布氏硬度、洛氏硬度的测量方法。实验要求：了解布氏硬度计、洛氏硬度计的测试原理，掌握用布氏硬度计、洛氏硬度测量材料硬度的方法。222.金相显微镜的使用及金相试样的制备实验内容：学习金相显微镜的使用，制备金相试样。实验要求：了解金相显微镜的基本原理及构造，掌握金相显微镜的使用方法；掌握金相试样的制备过程。223.铁碳合金平衡组织观察实验内容：观察和分析铁碳合金平衡组织结构。实验要求：掌握通过金相显微镜观察和分析铁碳合金平衡组织。224.铸铁显微组织观察实验内容：观察和分析铸铁显微组织特征。实验要求：掌握通过金相显微镜观察和研究灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁及蠕墨铸铁的显微组织特征。22合计8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合视频资源共享、课堂提问、讨论、案例等教学手段，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练；安排习题课，巩固课堂所学知识。在实验教学环节中，采用教师讲授和学生动手操作的方法。在实验前学生预习并了解与本实验有关的教学内容，认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用仪器；实验结束后，将仪器设备放置于指定位置；每完成一项实验，学生完成一份实验报告。六、课程资源1.推荐教材：庞国星.工程材料及成形技术基础.机械工业出版社.2018.8.2.参考书：（1）孙康宁、张景德等.工程材料与机械制造基础（上册）第3版.高等教育出版社.2019.10.（2）沈莲.机械工程材料.机械工业出版社.2018.8.（3）王正品、李炳.工程材料.机械工业出版社.2020.9.（4）高红霞.机械工程材料.机械工业出版社.2017.8.3.期刊：（1）中国机械总院集团北京机电研究所有限公司,中国机械工程学会热处理分会.金属热处理.ISSN：0254-6051.（2）上海材料研究所.机械工程材料.ISSN：1000-3738.（3）中国船舶重工集团公司热加工工艺研究所.热加工工艺.ISSN：1001-3814.（4）中国钢研科技集团有限公司.JournalofIronandSteelResearch(International).ISSN：1006-706X.4.网络资源：（1）山东大学张景德等.工程材料及机械制造基础./learn/SDU-306001.（2）西安交通大学王继萍等.工程材料基础./course/XJTU-1003729003.（3）合肥工业大学郑红梅等.材料成形基础./course/HFUT-1452936169.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标12过程性考核课堂表现10（1）根据课堂回答问题、参与讨论情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√55课后作业10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√46课程测验10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次测验单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以测验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√46课程实验20（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√20期末考核50（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核金属材料的力学性能、金属学的基本知识、金属与合金的结晶、二元合金相图、杠杆定律、铁碳合金相图及应用、钢在加热时的组织转变、钢在加冷却时的组织转变、钢的普通热处理、钢的表面热处理与化学热处理、合金元素在钢中的作用、碳钢及合金钢的牌号、性能及用途、铸铁的牌号及用途、铝及铝合金、铜及铜合金、典型零件的选材及加工工艺路线的制订等内容。（3）考试题型为：填空题、选择题、判断题、简答题、计算题和分析题等。√√2030合计：100分3367八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、课后作业、课程测验、课程实验、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重50%），试题类型为选择题、填空题、判断题、简答题和分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、课后作业、课程测验和课程实验等过程性考核成绩为100分（权重50%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现20积