《工程材料学A》教学大纲

《工程材料学A》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03145141课程性质：专业必修课学分：2.5学分学时：40学时（理论40学时，实验0学时）先修课程：材料科学与工程导论、材料物理化学（1）（2）、材料科学基础、材料综合实验等后续课程：材料改性技术、材料制备与加工、材料物理性能、材料分析方法等适用专业：材料科学与工程开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《工程材料学》是材料科学与工程专业本科学生的专业平台必修课。本课程主要传授钢的合金化、钢铁材料、有色金属等方面的材料学专业知识，使学生了解国内外各类材料最新发展动向及存在的问题；掌握各类材料的基本特征及选择材料和使用材料的原则和方法；熟悉发挥材料性能潜力的途径；理解材料的成分、加工工艺与组织、性能的关系，以及造成失效的原因及解决问题的措施。使学生具有正确使用材料，合理设计材料成分，采取正确的材料制备工艺，改善和提高材料性能以及开发新材料的能力，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：掌握各类工程材料的基本特征及选择材料和使用材料的原则和方法；熟悉发挥材料性能潜力的途径；理解材料的成分、加工工艺与组织、性能的关系，以及造成失效的原因及解决问题的措施。课程目标2：具有正确使用材料，合理设计材料成分，采取正确的材料制备工艺，改善和提高材料性能以及开发新材料的能力。课程目标3：具有把握工程材料的发展方向，正确选用材料、改善和提高材料性能的专业素质；具有良好的社会公德和职业道德、较强的社会责任感和团队合作精神，树立不怕困难、热爱劳动的观念。三、课程目标与毕业要求《工程材料学》课程教学目标对材料科学与工程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1.4能运用工程专业知识，解决材料科学和工程专业相关产品的设计、制备、加工、改性、分析、技术开发、应用研究等技术问题。课程目标1：掌握各类工程材料的基本特征及选择材料和使用材料的原则和方法；熟悉发挥材料性能潜力的途径；理解材料的成分、加工工艺与组织、性能的关系，以及造成失效的原因及解决问题的措施。H2.问题分析2.2能够应用数学、自然科学基本原理，对材料专业相关复杂工程问题进行表述。课程目标2：具有正确使用材料，合理设计材料成分，采取正确的材料制备工艺，改善和提高材料性能以及开发新材料的能力。M3.设计/开发解决方案3.1能够针对复杂材料科学与工程问题，提出解决问题的技术方案。课程目标3：具有把握工程材料的发展方向，正确选用材料、改善和提高材料性能的专业素质；具有良好的社会公德和职业道德、较强的社会责任感和团队合作精神，树立不怕困难、热爱劳动的观念。M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对应的课程目标1.绪论1.1概述1.2工程材料的失效分析1.3工程材料的选用原则1.4材料化学成分、组织结构与性能的关系教学要求：使学生了解工程材料与材料工艺的重要作用，熟悉工程材料的分类及发展趋势，熟悉工程材料失效原因、失效类型、提高失效抗力的方法，掌握工程材料的选用原则，理解材料化学成分、组织结构与性能的关系。重点：工程材料的选用原则，材料化学成分、组织结构与性能的关系。难点：工程材料的失效分析。212.钢的合金化基础2.1钢中合金元素及其分类依据2.2铁基固溶体、钢中的碳化物和氮化物2.3合金元素对FeC相图的影响、合金元素与钢中晶体缺陷的相互作用2.4合金元素对奥氏体、过冷奥氏体分解的影响2.5合金元素对淬火钢回火转变的影响、对钢强韧化的影响2.6合金钢的分类及编号方法教学要求：使学生理解合金化的目的，熟悉钢中常用的合金元素及其分类，熟悉铁基固溶体、钢中的碳化物和氮化物的性能及特点，掌握合金元素对FeC相图的影响、合金元素与钢中晶体缺陷的相互作用，掌握合金元素对奥氏体、过冷奥氏体分解的影响，理解合金元素对淬火钢回火转变的影响、对钢强韧化的影响，熟悉合金钢的分类及编号方法。重点：合金元素对FeC相图的影响，合金元素对奥氏体、过冷奥氏体分解的影响。难点：合金元素与钢中晶体缺陷的相互作用，合金元素对钢强韧化的影响。613.工程结构钢3.1工程结构钢的基本要求3.2工种结构钢的性能特点3.3碳素结构钢3.4普通低合金结构钢3.5微合金化低合金高强度钢教学要求：使学生掌握工程结构钢的应用领域、应用过程中的受力条件和使用环境对其性能提出的要求，掌握工程结构钢的使用和性能要求与化学成分设计、供货状态及组织结构之间的关系，熟悉工程结构钢的力学性能特点、耐大气腐蚀性、加工工艺性能特点及其与成分、组织之间的关系，掌握碳素结构钢、普通低合金结构钢、微合金化低合金高强度钢的成分、组织和性能特点，了解低合金高强度钢的发展趋势。重点：工程结构钢的基本要求、性能特点，碳素结构钢，普通低合金结构钢。难点：微合金化低合金高强度钢。41、2、34.机器零件用钢4.1调质钢4.2弹簧钢4.3渗碳钢和氮化钢4.4滚动轴承钢4.5低碳马氏体型结构钢4.6超高强度钢4.7特殊用途结构钢教学要求：使学生熟悉机器零件用钢的受力、性能要求，机器零件用钢为达到使用性能要求在成分和加工方面采取的基本途径和设计思路，掌握机器零件用钢中合金元素的作用及其合金化原理，掌握调质钢、弹簧钢、渗碳钢和氮化钢、滚动轴承钢、低碳马氏体型结构钢、超高强度钢的成分、加工、组织、性能之间的关系，了解特殊用途结构钢的制备、组织和性能，零件材料选择的基本原则与思路。重点：调质钢，弹簧钢，渗碳钢和氮化钢，滚动轴承钢，低碳马氏体型结构钢。难点：超高强度钢，特殊用途结构钢。41、2、35.工具钢5.1概述工具钢的分类、用途、组织、性能等5.2刃具用钢5.3冷作模具用钢5.4热作模具钢教学要求：使学生熟悉工具钢的应用领域、受力条件，掌握其化学成分和性能特点，熟悉刃具钢的使用条件及性能要求，掌握刃具用钢的的牌号、化学成分、热处理工艺、组织和性能及其之间的关系以及合金元素的作用，掌握冷作模具钢、热作模具钢的种类以及性能要求，成分、加工、组织和性能之间的关系。重点：工具钢的分类、用途、组织、性能等，刃具用钢。难点：冷作模具用钢，热作模具钢。41、2、36.不锈钢6.1概述6.2合金元素在不锈钢中的作用6.3铁素体不锈钢6.4奥氏体不锈钢6.5马氏体不锈钢6.6双相不锈钢6.7沉淀硬化不锈钢的化学组成和类型6.8不锈钢材料的新进展教学要求：使学生掌握不锈钢的性能要求、影响不锈钢耐蚀性因素及提高其耐腐蚀性能的措施、合金元素在不锈钢中的作用，掌握不锈钢的种类及牌号，熟悉铁素体、马氏体、奥氏体不锈钢及双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢的化学成分、组织结构与性能特点，了解不锈钢新的发展动态。重点：合金元素在不锈钢中的作用，铁素体不锈钢，奥氏体不锈钢，马氏体不锈钢。难点：双相不锈钢，沉淀硬化不锈钢的化学组成和类型。41、2、37.耐热钢及高温合金7.1钢的耐热性及热稳定钢7.2金属的热强性7.3α-Fe基热强钢7.4奥氏体热强钢及合金7.5镍基高温合金教学要求：使学生了解耐热金属材料的工作条件及性能要求，掌握提高金属材料热强性和抗氧化性能的途径及原理，掌握耐热钢的应用、材料选择、成分和性能特点，熟悉α-Fe基热强钢、奥氏体热强钢的应用、化学成分、组织结构与性能特点，熟悉镍基高温合金的成分、组织性能特点。重点：金属的热强性，α-Fe基热强钢，奥氏体热强钢及合金。难点：钢的耐热性及热稳定钢，镍基高温合金。41、2、38.铸铁8.1铸铁的特点和分类8.2铸铁的结晶和石墨化过程8.3灰口铸铁8.4球墨铸铁8.5蠕墨铸铁8.6可锻铸铁8.7特殊性能铸铁8.8铸铁的热处教学要求：使学生了解铸铁的概念、分类、化学成分、性能特点和应用领域，掌握片状石墨的形成机理，孕育处理和石墨球化、蠕虫化的机理，理解金属材料基体及第二相细化和变质处理的有关知识和作用机理，熟悉灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、特殊性能铸铁的应用、化学成分、组织结构与性能特点。重点：铸铁的特点和分类，铸铁的结晶和石墨化过程，灰口铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁，可锻铸铁。难点：铸铁的结晶和石墨化过程，特殊性能铸铁，铸铁的热处理。41、2、39.有色金属及其合金9.1铝及其合金9.2镁及镁合金9.3铜及铜合金9.4钛及钛合金教学要求：使学生了解有色金属及其合金的种类、性能特点和应用领域，掌握铝合金的分类、合金元素及合金化原理，主要的变形铝合金和铸造铝合金成分、加工、组织和性能特点及其之间的联系，掌握黄铜和青铜的分类、牌号、性能特点和应用，熟悉钛及钛合金、镁及镁合金的成分、组织、性能和应用。重点：铝及其合金，铜及铜合金，钛及钛合金。难点：钛及钛合金。61、2、310.工程非金属材料10.1高分子合成材料10.2陶瓷10.3复合材料教学要求：使学生了解高分子合成材料的种类、性能特点、研究现状和应用领域，了解陶瓷的种类、性能特点、研究现状和应用领域，理解复合材料的种类及特点、性能特征、界面特点、成型技术等。重点：复合材料。难点：高分子合成材料，陶瓷，复合材料。21、2、3合计40五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解材料的成分、加工工艺与组织、性能之间的关系，掌握钢的合金化、钢铁材料、有色金属等方面专业知识的基础上，具有正确使用材料，合理设计材料成分，采取正确的材料制备工艺，改善和提高材料性能以及开发新材料的能力。六、课程资源1.教材：（1）袁志忠.金属材料学[M].北京：化学工业大学出版社，2019.8.2.参考书：（1）张彦华.工程材料学（第二版）[M].北京：科学出版社，2019.9.（2）刘锦云.工程材料学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2016.11.（3）上官晓峰.工程材料学[M].北京：化学工业出版社，2013.2.3.期刊：（1）王波,张崎静,徐颖梅.淬火冷却温度对工程机械用中锰钢淬火-配分后组织与性能的影响[J].机械工程材料,2022,47(06):20-24+60.（2）TangC,GuoZ,PanJ,etal.CurrentsituationofcarbonemissionsandcountermeasuresinChina'sironmakingindustry[J].InternationalJournalofMinerals,MetallurgyandMaterials,2022,30(09):1633-1650.（3）郑浩然,张志璇,谷亚楠等.热处理对Mg-Zn-Zr-Y合金组织及性能的影响[J].材料热处理学报,2022,44(07):57-64.（4）孙敬伟,王洪磊,杨蕊等.热处理环境对Al2O3纤维力学性能及微观结构的影响[J/OL].材料工程,2022(08):110-119.（5）毛晓东,李英东,陈振宁等.时效时间对AA6014铝合金板材力学性能及晶间腐蚀性能的影响[J].材料热处理学报,2022,44(05):59-67.4.网络资源：（1）金属材料学：西北工业大学慕课，/course/NWPU-1001993003（2）金属材料学：江苏大学国家精品课./course/UJS-1001752262（3）迷人的材料：西北工业大学慕课，./course/XATU-1206585808?from=study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过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，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。√√√442课堂讨论15（1）根据课堂讨论问题情况进行考核，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。√663作业15（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度；（2）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。√√√663期末考核60（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）主要考核钢的合金化、合金钢、铸铁、有色金属等方面的内容。（3）考试题型为：填空题、选择题、简答题和分析题等。√√√302010合计：100分463618八、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、课堂讨论、作业、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评价成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（