《材料综合实验》实验教学大纲

《材料综合实验》实验教学大纲课程代码：03130082课程性质：学科基础必修课学时：16学时学分：1学分先修课程：机械制图（1）、材料成型导论、机械设计基础（上）等后续课程：材料成型工艺基础A、材料成形设计综合实验、模具制造工艺学等适用专业：材料成型及控制工程开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明材料综合实验是材料成型及控制工程专业的学科基础必修课。其任务是通过综合实验，培养学生的动手能力及分析能力，提高学生从不同角度、运用不同方法发现问题、分析问题和解决问题的能力，使学生在理解理论基础上，通过实际运用，达到工学结合。培养学生严肃认真的工作作风、实事求是的科学态度，同时为学习后续课程打下必要的基础。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：在了解布氏硬度计、洛氏硬度计基本结构的基础上，熟悉其测量方法，掌握常用工程材料的硬度实验方法；熟练掌握金相试样的制备方法及过程，正确使用金相显微镜去观察、分析组织及特征；掌握并理解铁碳合金在平衡状态下的显微组织及特征，进一步分析含碳量对组织的影响以及组织与性能的关系；通过分析不同淬火温度对45钢组织的影响，掌握常规热处理工艺，理解热处理改变材料性能的含义；观察并分析灰口铸铁的组织特征，掌握从铸铁的基体及石墨的形态、分布来分析不同铸铁的性能特点。课程目标2：通过观察铁碳合金平衡组织、热处理后45钢的组织以及铸铁的基体和石墨的形态分布，结合硬度实验测量出不同热处理状态的铁碳合金的硬度，综合分析钢铁材料在不同热处理状态下的组织与性能之间的关系以及理解不同类型灰口铸铁的形成机理和性能差异的影响因素，实质掌握热处理理论以及基本的热处理工艺，能够实质解决常用工程材料在应用中的问题。课程目标3：培养学生树立尊师重道、德品先行的文化理念，通过实验操作与理论知识相融合，实现知识传授、能力培养的有机结合，培养有社会责任、有实践创新、有健康身心、良好的人文素养和团队合作精神的应用型人才。三、课程目标与毕业要求《材料综合实验》课程教学目标对材料成型及控制工程本科专业的支撑见表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:能将数学、自然科学、材料成型及控制工程基础和专业知识应用于解决复杂工程问题。1.1掌握本专业相关的数学知识与物理、化学等自然科学基础知识，能够应用于工程建模、推理和计算。1.2掌握材料成型领域基本原理和专业知识，能够将相关知识和数学模型方法用于分析专业工程问题，并能够用于专业工程问题解决方案的比较和综合。课程目标1：在了解布氏硬度计、洛氏硬度计基本结构的基础上，熟悉其测量方法，掌握常用工程材料的硬度实验方法；熟练掌握金相试样的制备方法及过程，正确使用金相显微镜去观察、分析组织及特征；掌握并理解铁碳合金在平衡状态下的显微组织及特征，进一步分析含碳量对组织的影响以及组织与性能的关系；通过分析不同淬火温度对45钢组织的影响，掌握常规热处理工艺，理解热处理改变材料性能的含义；观察并分析灰口铸铁的组织特征，掌握从铸铁的基体及石墨的形态、分布来分析不同铸铁的性能特点。H2.问题分析：能应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂材料成型及控制工程问题，以获得有效结论。2.1能够应用数学、自然科学的基本原理和数学模型方法，对材料成型及控制工程中的复杂工程问题及其关键环节进行识别、判断和正确表达。2.2能够利用文献研究，综合获得的信息，对比分析材料成型领域复杂工程问题的多种解决方案，并能利用基本原理分析过程的影响因素，以获得有效结论。课程目标2：通过观察铁碳合金平衡组织、热处理后45钢的组织以及铸铁的基体和石墨的形态分布，结合硬度实验测量出不同热处理状态的铁碳合金的硬度，综合分析钢铁材料在不同热处理状态下的组织与性能之间的关系以及理解不同类型灰口铸铁的形成机理和性能差异的影响因素，实质掌握热处理理论以及基本的热处理工艺，能够实质解决常用工程材料在应用中的问题。课程目标3：培养学生树立尊师重道、德品先行的文化理念，通过实验操作与理论知识相融合，实现知识传授、能力培养的有机结合，培养有社会责任、有实践创新、有健康身心、良好的人文素养和团队合作精神的应用型人才。H注：表中“H（高）”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大纲基本内容包括5个必做的实验，在规定的16个学时内完成。表2教学内容、基本要求与学时分配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：测量退火状态的Q235、淬火状态的45钢的硬度值；实验要求：熟悉布氏硬度、洛氏硬度的测量方法，掌握各种热处理状态材料的硬度表示方法。212.金相显微镜的使用及金相试样的制备实验内容：掌握金相试样的制备方法，学会使用金相显微镜观察金相组织。实验要求：在金相试样的制备过程中正确、规范使用相关仪器设备、用品制备出合格的金相试样，并正确使用金相显微镜对组织进行分析。423.铁碳合金平衡组织显微观察实验内容：使用金相显微镜对平衡状态下铁碳合金的显微组织进行观察、分析。实验要求：掌握组织中基本相的特征，能借助金相显微镜对观察到的组织分析其与性能之间的关系。234.45钢淬火曲线的建立及性能分析实验内容：在不同的淬火温度下对45钢进行淬火，通过组织分析和硬度测定分析并确定亚共析钢的淬火温度。实验要求：掌握热处理工艺及冷却介质的选择；制备出合格试样，并规范使用金相显微镜观察组织；同时正确使用硬度计测定45钢的硬度，绘制出淬火温度与硬度的关系曲线。645.铸铁显微组织观察实验内容：使用金相显微镜观察并分析灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁的基体及石墨形态、分布。实验要求：掌握铸铁的基体特征及石墨的形态、分布对铸铁性能的影响。25五、教学方法和手段改变以往以教师讲授为主的教学模式，提出学生+教师的双主体的教学模式。强化实验前预习、课堂讨论、师生互动，给学生更多的发言权，实验做完后，组织学生对实验结果、内容、实验过程方法等进行现场讨论，指导教师适当提出问题，引导学生主动思考，以培养学生对实验结果的分析能力，同时对实验背景知识及相关领域内的发展作进一步了解。在实验教学手段上采用多种类型实验并举，而又以综合性、设计性实验为重点，促进学生综合素质的提高和注重学生创新能力的培养，激发学生的求知欲，发挥学生的个性和特长，发掘学生的创新潜能，激励学生自主创新，培养学生的公德心和专业能力，锻炼学生的动手能力、操作技能、协作能力和严谨细致的工作作风。六、课程资源1.教材：（1）《机械工程材料综合实验教程》，陈锐鸿主编，中国轻工业出版社，2017.7；（2）《材料综合实验指导书》，材料科学与工程学院自编，2021.4；2.参考书：（1）《机械工程材料实验指导》,房强汉主编,哈尔滨工业大学出版社，2016.1；（2）《机械工程材料》,齐宝森编,哈尔滨工业大学出版社,2018.7。3.网络资源：（1）中国大学MOOC/course/XJTU-1207110815?tid=1207459224（2）中国大学MOOC/course/SJTU-1205812802?tid=1206093210（3）中国大学MOOC/course/WHUT-1206646805?from=searchPage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3。表3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123过程性考核实验预习30（1）根据对本次实验的预习情况进行考核，满分30分。√√√10155操作过程40（1）主要考核学生按操作规程操作设备的情况，以及分组情况下的协作情况。√√√15205结果分析30（1）主要考核学生对实验结果数据的记录及对实验结果的分析情况。√√√10155合计：100分355015八、考核与成绩评定1、考核与成绩评定考核方式：实验课成绩评定采取实验预习成绩、实验过程成绩和实验结果分析成绩来评定。考核要求：实验总成绩为100分，实验预习成绩30分（占比30%），实验过程成绩40分（占比40%），实验结果分析成绩30分（占比30%）。过程性考核成绩的标准考核方式所占比重（%）100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60实验预习30预习认真、熟练掌握方法与步骤实验前有预习、能掌握方法与步骤有预