《工程材料》教学大纲092121课程代码：课程名称：工程材料英文名称：EngineeringMaterials课程学时（周数）：40学时实践学时（周数）：6学时开设时间：三课程学分：2.5适用专业：（2020）机械设计制造及其自动化课程说明1.课程性质本课程是车辆工程专业的一门专业基础必修课，在车辆工程专业的教学中有着重要地位。它具有实用性强、理论和实践结合等特点。2.课程目标1）了解材料的概念、分类、历史、现状、发展、应用。2）掌握工程材料的性能参数，能够运用所学知识评价材料的性能。3）了解材料的结构组成基础知识，如晶格、晶胞、晶格常数等，掌握铁碳合金相图。4）了解材料的强化途径，掌握各种强化工艺中材料组织转变过程和特点，。5）了解常用材料的分类和特点，具备对汽车零部件所用材料进行选用和设计的能力。6）培养学生树立正确的人生观、价值观和世界观，引导学生认识到“实事求是、严谨求真”精神的重要性。引导学生树立远大的理想，并通过各种方式不断提高和完善自己，使自己成为栋梁之材。课程目标毕业要求指标点1课程目标12课程目标2毕业要求指标点与课程目标的对1课程目标3应关系7课程目标43课程目标512课程目标63.任务
《工程材料》教学大纲 课程代码： 092121 课程名称： 工程材料 英文名称：Engineering Materials 课程学时（周数）：40 学时 实践学时（周数）：6 学时 开设时间：三 课程学分： 2.5 适用专业：（2020）机械设计制造及其自动化 一、课程说明 1. 课程性质 本课程是车辆工程专业的一门专业基础必修课，在车辆工程专业的教学中有着重要地位。 它具有实用性强、理论和实践结合等特点。 2. 课程目标 1） 了解材料的概念、分类、历史、现状、发展、应用。 2） 掌握工程材料的性能参数，能够运用所学知识评价材料的性能。 3） 了解材料的结构组成基础知识，如晶格、晶胞、晶格常数等，掌握铁碳合金相图。 4） 了解材料的强化途径，掌握各种强化工艺中材料组织转变过程和特点，。 5） 了解常用材料的分类和特点，具备对汽车零部件所用材料进行选用和设计的能力。 6） 培养学生树立正确的人生观、价值观和世界观，引导学生认识到“实事求是、严谨 求真”精神的重要性。引导学生树立远大的理想，并通过各种方式不断提高和完善 自己，使自己成为栋梁之材。 毕业要求指标点 与课程目标的对 应关系 课程目标 毕业要求指标点 课程目标 1 1 课程目标 2 2 课程目标 3 1 课程目标 4 7 课程目标 5 3 课程目标 6 12 3. 任务
使学生掌握材料有关的基本理论，加深理解、获得本课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力，为以后解决实际问题打下基础。二、课程基本要求1.课程教学的基本要求（1）以课堂教学为主，学生自学和讨论为辅：（2）使学生了解材料的概念、分类、历史、现状、发展情况，掌握各种材料的特性与应用等；2.能力培养要求通过教学，使学生掌握材料有关的基本理论，加深理解、获得本课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力，为以后解决实际问题打下基础。三、理论教学内容及学时分配1、课程内容第一章、金属材料的机械性能老（学时：3）【教学目标及要求】本章介绍金属材料机械性能的评价指标及获得机械性能的试验方法。要求掌握金属材料机械性能的评价指标及各种试验方法。强调材料性能的重要性，通过事故案例的分析和总结，引导学生在工作中保持严谨的职业态度。【教学重点难点】拉伸试验、疲劳强度。【考核要求】熟练掌握金属材料机械性能的评价指标及各种试验方法。【教学基本内容】S1静载时材料的机械性能$2动载时材料的机械性能$3高温下的机械性能84断裂韧性第二章、晶体结构与结晶（学时：3）【教学目标及要求】本章介绍材料的晶体结构与金属的结晶过程。要求掌握材料的晶体结构与金属的结晶过程。强调材料的内部结构能够影响金属材料的性能，由外因与内因在事物的发展中所起的作用，引导学生只要自身想努力并付诸于行动，所做的事情所达到的效果就会不一样。【教学重点难点】金属的同素异构性。【考核要求】
使学生掌握材料有关的基本理论，加深理解、获得本课程领域内分析和处理一些基本问 题的初步能力，为以后解决实际问题打下基础。 二、课程基本要求 1．课程教学的基本要求 （1）以课堂教学为主，学生自学和讨论为辅； （2）使学生了解材料的概念、分类、历史、现状、发展情况，掌握各种材料的特性与 应用等； 2．能力培养要求 通过教学，使学生掌握材料有关的基本理论，加深理解、获得本课程领域内分析和处理 一些基本问题的初步能力，为以后解决实际问题打下基础。 三、理论教学内容及学时分配 1、课程内容 第一章、金属材料的机械性能 （学时：3） 【教学目标及要求】 本章介绍金属材料机械性能的评价指标及获得机械性能的试验方法。要求掌握金属材料 机械性能的评价指标及各种试验方法。强调材料性能的重要性，通过事故案例的分析和总结， 引导学生在工作中保持严谨的职业态度。 【教学重点难点】 拉伸试验、疲劳强度。 【考核要求】 熟练掌握金属材料机械性能的评价指标及各种试验方法。 【教学基本内容】 §1 静载时材料的机械性能 §2 动载时材料的机械性能 §3 高温下的机械性能 §4 断裂韧性 第二章、晶体结构与结晶 （学时：3） 【教学目标及要求】 本章介绍材料的晶体结构与金属的结晶过程。要求掌握材料的晶体结构与金属的结晶过 程。强调材料的内部结构能够影响金属材料的性能，由外因与内因在事物的发展中所起的作 用，引导学生只要自身想努力并付诸于行动，所做的事情所达到的效果就会不一样。 【教学重点难点】 金属的同素异构性。 【考核要求】
熟练掌握材料的晶体结构与金属的结晶过程【教学基本内容】s1金属的晶体结构$2实际金属结构$3非金属固体结构$4金属的结晶第三章、金属的塑性变形与再结晶（学时：3）【教学目标及要求】本章介绍金属塑性变形的形式及过程、塑性变形对组织和性能的影响。要求掌握塑性变形的形式及过程、塑性变形时组织和性能的变化、再结晶。【教学重点难点】塑性变形的过程、塑性变形对组织和性能的影响，【考核要求】熟练掌握塑性变形的形式及过程、塑性变形时组织和性能的变化、再结晶。【教学基本内容】$1金属的塑性变形S2塑性变形对组织和性能的影响$3变形金属在加热时的组织和性能的变化$4金属的热加工第四章、二元合金（学时：3）【教学目标及要求】本章介绍合金的相结构、相图、相图与性能的关系。要求掌握合金的相结构、相图、相图与性能的关系【教学重点难点】共晶相图、共析相图。【考核要求】熟练掌握合金的相结构、相图、相图与性能的关系【教学基本内容】$1合金的相结构S2二元合金相图$3相图与性能的关系第五章、铁碳合金（学时：6）【教学目标及要求】本章介绍铁碳合金的结构、性能、相图，常用的铁碳合金。要求掌握铁碳合金的结构、性能、相图，碳钢的分类、编号、用途。强调组织、结构和性能之间的关系，引导学生用联系的观点看问题，进而引申出量变-质变-量变的哲学唯物辩证思想。【教学重点难点】铁碳合金相图。【考核要求】熟练掌握铁碳合金的结构、性能，相图、根据相图分析各成分铁碳合金的性能，碳钢的分类、编号、用途
熟练掌握材料的晶体结构与金属的结晶过程 【教学基本内容】 §1 金属的晶体结构 §2 实际金属结构 §3 非金属固体结构 §4 金属的结晶 第三章、金属的塑性变形与再结晶（学时：3） 【教学目标及要求】 本章介绍金属塑性变形的形式及过程、塑性变形对组织和性能的影响。要求掌握塑性变 形的形式及过程、塑性变形时组织和性能的变化、再结晶。 【教学重点难点】 塑性变形的过程、塑性变形对组织和性能的影响。 【考核要求】 熟练掌握塑性变形的形式及过程、塑性变形时组织和性能的变化、再结晶。 【教学基本内容】 §1 金属的塑性变形 §2 塑性变形对组织和性能的影响 §3 变形金属在加热时的组织和性能的变化 §4 金属的热加工 第四章、二元合金（学时：3） 【教学目标及要求】 本章介绍合金的相结构、相图、相图与性能的关系。要求掌握合金的相结构、相图、相 图与性能的关系 【教学重点难点】 共晶相图、共析相图。 【考核要求】 熟练掌握合金的相结构、相图、相图与性能的关系 【教学基本内容】 §1 合金的相结构 §2 二元合金相图 §3 相图与性能的关系 第五章、铁碳合金（学时：6） 【教学目标及要求】 本章介绍铁碳合金的结构、性能、相图，常用的铁碳合金。要求掌握铁碳合金的结构、 性能、相图，碳钢的分类、编号、用途。强调组织、结构和性能之间的关系，引导学生用联 系的观点看问题，进而引申出量变-质变-量变的哲学唯物辩证思想。 【教学重点难点】 铁碳合金相图。 【考核要求】 熟练掌握铁碳合金的结构、性能，相图、根据相图分析各成分铁碳合金的性能，碳钢的 分类、编号、用途
【教学基本内容】s1铁碳合金的相结构与性能$2铁碳合金相图$3碳钢（学时：3)第六章、钢的热处理（学时：6）【教学目标及要求】本章介绍钢在加热和冷却时的组织转变及各种热处理工艺。要求掌握组织转变的过程及产物、各种热处理方法的工艺过程、热处理对零件结构设计的要求。强调热处理的重要性，引入古代中国在冶炼与热处理方面的实例，激发学生“四个自信”，引入“于锤百炼始成钢”和“恨铁不成钢”，启发学生树立远大的理想，并通过各种方式不断提高和完善自己，使自己成为栋梁之材。【教学重点难点】奥氏体等温转变曲线、连续冷却转变曲线。【考核要求】熟练掌握组织转变的过程及产物、各种热处理方法的工艺过程。【教学基本内容】s1概述S2钢在加热时的转变$3钢在冷却时的转变$4钢的退火与正火$5钢的淬火86钢的回火（学时：3）$7钢的形变热处理$8钢的表面淬火$9钢的化学热处理（学时：3）$10热处理对零件结构设计的要求第七章、合金钢（学时：2）【教学目标及要求】本章介绍合金钢的组成、分类、编号和使用。要求掌握合金钢的组成、分类、编号和使用。引导学生认识合金钢的重要性，由不锈钢的发明引导学生感悟失败是成功之母，培养学生百折不挠的坚强品质，引申工匠精神的意义，使学生树立正确的人生观、价值观。【教学重点难点】合金钢的分类、编号。【考核要求】熟练掌握合金钢的组成、分类、编号和使用。【教学基本内容】$1合金元素在钢中的作用82合金钢的分类和编号方法$3合金结构钢$4工具钢S5特殊性能钢
【教学基本内容】 §1 铁碳合金的相结构与性能 §2 铁碳合金相图 §3 碳钢 （学时：3） 第六章、钢的热处理（学时：6） 【教学目标及要求】 本章介绍钢在加热和冷却时的组织转变及各种热处理工艺。要求掌握组织转变的过程及 产物、各种热处理方法的工艺过程、热处理对零件结构设计的要求。强调热处理的重要性， 引入古代中国在冶炼与热处理方面的实例，激发学生“四个自信”，引入“千锤百炼始成钢” 和“恨铁不成钢”，启发学生树立远大的理想，并通过各种方式不断提高和完善自己，使自 己成为栋梁之材。 【教学重点难点】 奥氏体等温转变曲线、连续冷却转变曲线。 【考核要求】 熟练掌握组织转变的过程及产物、各种热处理方法的工艺过程。 【教学基本内容】 §1 概述 §2 钢在加热时的转变 §3 钢在冷却时的转变 §4 钢的退火与正火 §5 钢的淬火 §6 钢的回火 （学时：3） §7 钢的形变热处理 §8 钢的表面淬火 §9 钢的化学热处理 §10 热处理对零件结构设计的要求 （学时：3） 第七章、合金钢（学时：2） 【教学目标及要求】 本章介绍合金钢的组成、分类、编号和使用。要求掌握合金钢的组成、分类、编号和使 用。引导学生认识合金钢的重要性，由不锈钢的发明引导学生感悟失败是成功之母，培养学 生百折不挠的坚强品质，引申工匠精神的意义，使学生树立正确的人生观、价值观。 【教学重点难点】 合金钢的分类、编号。 【考核要求】 熟练掌握合金钢的组成、分类、编号和使用。 【教学基本内容】 §1 合金元素在钢中的作用 §2 合金钢的分类和编号方法 §3 合金结构钢 §4 工具钢 §5 特殊性能钢
第八章、铸铁（学时：2）【教学目标及要求】本章介绍铸铁的成分、结构、分类，常用铸铁。要求掌握铸铁的成分、结构、分类，常用铸铁。【教学重点难点】铸铁的组织结构和分类。【考核要求】熟练掌握铸铁的成分、结构、分类，常用铸铁的牌号、使用。【教学基本内容】$1概述$2常用铸铁83合金铸铁第九章、有色金属及其合金（学时：2）【教学目标及要求】本章介绍常用有色金属及其合金成分、组织、分类、牌号、使用。要求掌握常用有色金属及其合金成分、组织、分类、牌号、使用。【教学重点难点】常用有色金属及其合金成分、牌号。【考核要求】熟练掌握常用有色金属及其合金成分、组织、分类、牌号、使用。【教学基本内容】91铝及其合金$2铜及其合金$3钛及其合金$4轴承合金第十章、非金属材料（学时：2）【教学目标及要求】本章介绍高分子材料、陶瓷、复合材料的基本知识。要求掌握高分子材料、陶瓷、复合材料的组成、结构、性能、使用。强调非金属材料结构与性能的关系，引入非金属材料领域的真实事例，引导学生认识到“实事求是、严谨求真”精神的重要性。【教学重点难点】高分子材料、陶瓷、复合材料的结构、性能。【考核要求】熟练掌握高分子材料、陶瓷、复合材料的组成、结构、性能、使用。【教学基本内容】$1高分子材料的基础知识$2陶瓷$3复合材料第十一章、材料的选用（学时：2）【教学目标及要求】本章介绍选用材料的原则、选材方法、典型零件的选材与工艺。要求掌握选用材料的原
第八章、铸铁（学时：2） 【教学目标及要求】 本章介绍铸铁的成分、结构、分类，常用铸铁。要求掌握铸铁的成分、结构、分类，常 用铸铁。 【教学重点难点】 铸铁的组织结构和分类。 【考核要求】 熟练掌握铸铁的成分、结构、分类，常用铸铁的牌号、使用。 【教学基本内容】 §1 概述 §2 常用铸铁 §3 合金铸铁 第九章、有色金属及其合金 （学时：2） 【教学目标及要求】 本章介绍常用有色金属及其合金成分、组织、分类、牌号、使用。要求掌握常用有色金 属及其合金成分、组织、分类、牌号、使用。 【教学重点难点】 常用有色金属及其合金成分、牌号。 【考核要求】 熟练掌握常用有色金属及其合金成分、组织、分类、牌号、使用。 【教学基本内容】 §1 铝及其合金 §2 铜及其合金 §3 钛及其合金 §4 轴承合金 第十章、非金属材料（学时：2） 【教学目标及要求】 本章介绍高分子材料、陶瓷、复合材料的基本知识。要求掌握高分子材料、陶瓷、复合 材料的组成、结构、性能、使用。强调非金属材料结构与性能的关系，引入非金属材料领域 的真实事例，引导学生认识到“实事求是、严谨求真”精神的重要性。 【教学重点难点】 高分子材料、陶瓷、复合材料的结构、性能。 【考核要求】 熟练掌握高分子材料、陶瓷、复合材料的组成、结构、性能、使用。 【教学基本内容】 §1 高分子材料的基础知识 §2 陶瓷 §3 复合材料 第十一章、材料的选用（学时：2） 【教学目标及要求】 本章介绍选用材料的原则、选材方法、典型零件的选材与工艺。要求掌握选用材料的原
则、选材方法、典型零件的选材与工艺。引导学生认识到选材时应充分考虑材料与环境的关系，减少材料使用量，减少资源消耗、能源消耗和三废排放，减轻环境负担，选择易回收、易处理和可再生循环利用的材料，切实意识到“绿水青山就是金山银山”。【教学重点难点】选用材料的原则。【考核要求】熟练掌握选用材料的原则、选材方法。【教学基本内容】S1选用材料的一般原则$2零件的失效与选材$3典型零件的选材与工艺2、理论教学共34学时。四、实践教学要求实验一三种常见金属晶体晶胞模型的观察和分析（学时：2）【教学目标及要求】1.熟悉三种常见金属晶体晶胞中原子的排列规律。2.掌握三种常见金属晶体晶胞的特征。【教学重点难点】晶胞的特征【考核要求】对操作水平、实验报告进行成绩评定【教学基本内容】1.在网络上搜索出三种常见金属晶体晶胞的详细资料。2.观察体心立方晶胞、面心立方晶胞和密排六方晶胞模型，熟悉晶胞中原子的排列规律。3.研究三种晶胞的特征。实验二铁碳合金显微组织分析（学时：2）【教学目标及要求】1研究和了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织。2.分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织和性能之间的相互关系。【教学重点难点】显微组织的观察与判别【考核要求】对操作水平、实验报告进行成绩评定【教学基本内容】1.试样制备①取样：②磨制；③抛光；①浸蚀2.组织观察：观察所选试样的显微组织，画出所观察组织的示意图
则、选材方法、典型零件的选材与工艺。引导学生认识到选材时应充分考虑材料与环境的关 系，减少材料使用量，减少资源消耗、能源消耗和三废排放，减轻环境负担，选择易回收、 易处理和可再生循环利用的材料，切实意识到“绿水青山就是金山银山”。 【教学重点难点】 选用材料的原则。 【考核要求】 熟练掌握选用材料的原则、选材方法。 【教学基本内容】 §1 选用材料的一般原则 §2 零件的失效与选材 §3 典型零件的选材与工艺 2、理论教学共 34 学时。 四、实践教学要求 实验一 三种常见金属晶体晶胞模型的观察和分析（学时：2） 【教学目标及要求】 1.熟悉三种常见金属晶体晶胞中原子的排列规律。 2.掌握三种常见金属晶体晶胞的特征。 【教学重点难点】 晶胞的特征 【考核要求】 对操作水平、实验报告进行成绩评定 【教学基本内容】 1.在网络上搜索出三种常见金属晶体晶胞的详细资料。 2.观察体心立方晶胞、面心立方晶胞和密排六方晶胞模型，熟悉晶胞中原子的排列规律。 3.研究三种晶胞的特征。 实验二 铁碳合金显微组织分析（学时：2） 【教学目标及要求】 1.研究和了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织。 2.分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织和性能之间的相互关系。 【教学重点难点】 显微组织的观察与判别 【考核要求】 对操作水平、实验报告进行成绩评定 【教学基本内容】 1.试样制备 ①取样； ②磨制； ③抛光； ④浸蚀 2.组织观察：观察所选试样的显微组织，画出所观察组织的示意图
3.实验报告要求①明确实验目的。②画出所观察试样的显微组织示意图，注明合金成分、状态、放大倍数、侵蚀剂及各组织组成物的名称：说明其特征，并分析形成过程。实验三钢的热处理及硬度测定（学时：2）【教学目标及要求】1.了解钢的基本热处理工艺。2.了解布氏和洛氏硬度计的主要原理、结构及操作方法。3.了解不同的热处理工艺对钢的性能的影响。【教学重点难点】不同的热处理工艺对钢的性能的影响【考核要求】对操作水平、实验报告进行成绩评定【教学基本内容】1.率火部分的内容及具体步骤2.回火部分的内容及具体步骤3.实验报告要求①明确实验目的。②分析加热温度与冷却速度对钢的性能的影响③按表记录各硬度值数据，并绘制出45钢回火温度与硬度的关系曲线图。④分析实验中存在的问题。五、课时分配《工程材料》学时分配表学时分配内容讲授实验总学时3第一章金属材料的机械性能3第二章晶体结构与结晶3第三章金属的塑性变形与再结晶第四章3二元合金第五章6铁碳合金第六章6钢的热处理6402第七章合金钢铸铁2第八章2第九章有色金属及其合金2第十章非金属材料2第十一章材料的选用34合计
3.实验报告要求 ①明确实验目的。 ②画出所观察试样的显微组织示意图，注明合金成分、状态、放大倍数、侵蚀剂及各组织组 成物的名称；说明其特征，并分析形成过程。 实验三 钢的热处理及硬度测定 （学时：2） 【教学目标及要求】 1.了解钢的基本热处理工艺。 2.了解布氏和洛氏硬度计的主要原理、结构及操作方法。 3.了解不同的热处理工艺对钢的性能的影响。 【教学重点难点】 不同的热处理工艺对钢的性能的影响 【考核要求】 对操作水平、实验报告进行成绩评定 【教学基本内容】 1.淬火部分的内容及具体步骤 2.回火部分的内容及具体步骤 3.实验报告要求 ①明确实验目的。 ②分析加热温度与冷却速度对钢的性能的影响 ③按表记录各硬度值数据，并绘制出 45 钢回火温度与硬度的关系曲线图。 ④分析实验中存在的问题。 五、课时分配 《工程材料》学时分配表 内容 学时分配 讲授 实验 总学时 第一章 金属材料的机械性能 3 6 40 第二章 晶体结构与结晶 3 第三章 金属的塑性变形与再结晶 3 第四章 二元合金 3 第五章 铁碳合金 6 第六章 钢的热处理 6 第七章 合金钢 2 第八章 铸铁 2 第九章 有色金属及其合金 2 第十章 非金属材料 2 第十一章 材料的选用 2 合计 34
六、本课程与其他课程(项目)的联系《工程材料》是工程专业学生进行《机械设计》《机械制造技术》等课程学习的工程基础知识。课程与CDIO一、二级项目关系，见图所示。机构设计及仿真项目+创新实践项目工程制图、机械原3D创新等各种设计项目理、机械设计、工程数学、热力学、电工电子等CDIO物理毕业项目等基设计初级础课，引导工程工程力学、流体亨论力学、液力传从左至右为时间顺序；动、工程材料，从上至下为开课顺序CDIO一级项目CDIO二级项目七、考核评价方式(1)平时考核：包括课后作业、出勤率等占15%(2)实考核：包括实验占15%(3)期末考核：期末考查成绩占70%八、建议教材和教学参考书教材：《工程材料》版本：戴枝荣主编（第三版）参考书：1.《工程材料及应用》（电子工业出版社）（王俊勃屈银虎贺辛亥主编）2.《工程材料》（清华大学出版社）（郑明新主编）3.《机械工程材料》（高等教育出版社）（许德珠主编）执笔人：张建审核人：董克权日期：2021年3月20日
六、本课程与其他课程(项目)的联系 《工程材料》是工程专业学生进行《机械设计》《机械制造技术》等课程学习的工程基础 知识。课程与 CDIO 一、二级项目关系，见图所示。 七、考核评价方式 ⑴平时考核：包括课后作业、出勤率等占 15% ⑵实践考核：包括实验占 15% ⑶期末考核：期末考查成绩占 70% 八、建议教材和教学参考书 教材：《工程材料》 版本：戴枝荣主编 (第三版） 参考书： 1.《工程材料及应用》（电子工业出版社）（王俊勃 屈银虎 贺辛亥 主编） 2.《工程材料》（清华大学出版社）（郑明新 主编） 3.《机械工程材料》（高等教育出版社）（许德珠 主编） 执笔人：张建 审核人：董克权 日 期：2021 年 3 月 20 日