《机械工程材料》课程教学大纲 课程中文名称：机械工程材料 课程英文名称：Mechanical Engineering Materials 课程编号：Z16601 课程性质：专业基础课 学时：（总学时36、理论课学时30、实验课学时6） 学分：2 适用对象：机械设计制造及其自动化 先修课程：材料力学、物理化学 课程简介： 本课程是从机械工程材料的应用角度出发，阐明工程材料的基础理论：了解材料的化学成分 加工工艺、组织结构与性能之间的关系：介绍常用工程材料及其应用等基本知识。通过机械工程材 料课的学习，可以使学生掌握工程材料的基本理论知识和实验技能，具备根据机械零件使用条件和 性能要求，对结构零件进行合理的选材及制定零件加工热处理工艺路线的初步能力。 一、教学目标及任务 要求学生重点掌握机械工程材料的基础理论知识和金属材料热处理的工艺过程：掌握常见材料 的性能和金属的结构和结品，了解金属的品体结构和合金相图的类型和应用，熟悉铁碳合金相图， 初步具备合理选材与制定零件加工热处理工艺路线的能力。 二、学时分配 章节 理论教学内容 理论学时 实验项目 实验学时 第一章 金属材料的性能 硬度实验 2 第二章 金属的结构与结晶 第三章 二元合金的相图与结品 第四章 铁碳合金与铁碳相图 金屈及合金的塑性 第五章 4 金相试样的制备 变形和再结晶 第六章 钢的热处理 6 金相组织的观察 第七章 合金钢 5 第八章 铸铁 2 第九章 有色金属及其合金 2 合计 30 合计 6
《机械工程材料》课程教学大纲 课程中文名称：机械工程材料 课程英文名称：Mechanical Engineering Materials 课程编号：ZJ16601 课程性质：专业基础课 学 时：（总学时 36、理论课学时 30、实验课学时 6） 学 分：2 适用对象：机械设计制造及其自动化 先修课程：材料力学、物理化学 课程简介： 本课程是从机械工程材料的应用角度出发，阐明工程材料的基础理论；了解材料的化学成分、 加工工艺、组织结构与性能之间的关系；介绍常用工程材料及其应用等基本知识。通过机械工程材 料课的学习，可以使学生掌握工程材料的基本理论知识和实验技能，具备根据机械零件使用条件和 性能要求，对结构零件进行合理的选材及制定零件加工热处理工艺路线的初步能力。 一、教学目标及任务 要求学生重点掌握机械工程材料的基础理论知识和金属材料热处理的工艺过程；掌握常见材料 的性能和金属的结构和结晶，了解金属的晶体结构和合金相图的类型和应用，熟悉铁碳合金相图， 初步具备合理选材与制定零件加工热处理工艺路线的能力。 二、学时分配 章 节 理论教学内容 理论学时 实验项目 实验学时 第一章 金属材料的性能 1 硬度实验 2 第二章 金属的结构与结晶 3 / 第三章 二元合金的相图与结晶 3 / 第四章 铁碳合金与铁碳相图 4 / 第五章 金属及合金的塑性 变形和再结晶 4 金相试样的制备 2 第六章 钢的热处理 6 金相组织的观察 2 第七章 合金钢 5 / 第八章 铸铁 2 / 第九章 有色金属及其合金 2 / 合 计 30 合计 6
三、教学内容及教学要求 说明本章节的主要内容、重难点及各节相应习题要点，并按“了解”、“理解”、“掌握”三 个层次写明本章节的教学要求。具体格式如下： 第一章金属材料的性能(1学时) 教学要求：掌握金属材料的机械性能，了解金属材料的其它性能。 教学重点与难点：金属材料的各种性能的概念理解、金属材料的机械性能， 第一节金属材料的机械性能(0.5学时) 1.金属材料的强度和塑性：金属材料的硬度。 第二节金属材料的其它性能(0.5学时) 1.物理性能：化学性能：工艺性能。 本章习题要点：硬度测量的种类及应用范围：退火钢、淬火钢的硬度。 第二章金属的结构与结晶(3学时) 教学要求：掌握体心、面心和密排六方晶格的特征，掌握控制晶粒大小的方法。 教学重点与难点：重点是金属三种晶格形式的特征：难点是晶面和晶向指数的概念。 第一节金属的品体结构(1学时) 1.金属的晶体结构。 第二节实际金属品体中的品体缺陷(1学时 1.点缺陷：线缺陷：面缺陷。 第节金属的结晶(1学时) 1.结品的基本概念。 2。形核和长大：晶粒大小的控制 本章习题要点：常见金属的晶格类型：金属晶体的缺陷。液态金属的形核及长大方式。 第三章二元合金的相图与结晶(3学时) 教学要求：掌握二元合金相图的分析方法，理解杠杆定律，了解相图和材料性能之间的关系。 教学重点与难点：共晶相图的分析、杠杆定律的运用、合金性能与相图之间的关系。 第一节 二元合金相图的建立(1学时) 1.合金中的相 2.二元合金相图的建立。 3.杠杆定律。 第二节常见的二元合金相图(1.5学时) 1。匀品相图：共品相图：包晶相图 2.其它常见 相图 第三节合金性能与相图之间的关系(0.5学时) 1.合金的力学性能；合金的铸造性能。 2,相图的局限性。 本章习题要点：三种典型相图的结晶过程分析。杠杆定律的应用 第四章铁碳合金与铁碳相图(4学时) 教学要求：掌握铁碳相图的结晶过程，掌握铁碳合金相图中相和组织的分布规律，能利用杠杆 定律对铁碳合金相图的成分进行分析，了解铁碳合金相图和钢铁性能之间的关系。 教学重点与难点：重点是铁碳合金相图的分析：难点是杠杆定律的应用
三、教学内容及教学要求 说明本章节的主要内容、重难点及各节相应习题要点，并按“了解”、“理解”、“掌握”三 个层次写明本章节的教学要求。具体格式如下： 第一章 金属材料的性能（1 学时） 教学要求：掌握金属材料的机械性能，了解金属材料的其它性能。 教学重点与难点：金属材料的各种性能的概念理解、金属材料的机械性能。 第一节 金属材料的机械性能（0.5 学时） 1．金属材料的强度和塑性；金属材料的硬度。 第二节 金属材料的其它性能（0.5 学时） 1．物理性能；化学性能；工艺性能。 本章习题要点：硬度测量的种类及应用范围；退火钢、淬火钢的硬度。 第二章 金属的结构与结晶（3 学时） 教学要求：掌握体心、面心和密排六方晶格的特征，掌握控制晶粒大小的方法。 教学重点与难点：重点是金属三种晶格形式的特征；难点是晶面和晶向指数的概念。 第一节 金属的晶体结构（1 学时） 1．金属的晶体结构。 第二节 实际金属晶体中的晶体缺陷（1 学时） 1．点缺陷；线缺陷；面缺陷。 第三节 金属的结晶（1 学时） 1．结晶的基本概念。 2．形核和长大；晶粒大小的控制。 本章习题要点：常见金属的晶格类型；金属晶体的缺陷。液态金属的形核及长大方式。 第三章 二元合金的相图与结晶（3 学时） 教学要求：掌握二元合金相图的分析方法，理解杠杆定律，了解相图和材料性能之间的关系。 教学重点与难点：共晶相图的分析、杠杆定律的运用、合金性能与相图之间的关系。 第一节 二元合金相图的建立（1 学时） 1． 合金中的相。 2． 二元合金相图的建立。 3． 杠杆定律。 第二节 常见的二元合金相图（1.5 学时） 1． 匀晶相图；共晶相图；包晶相图。 2． 其它常见相图。 第三节 合金性能与相图之间的关系（0.5 学时） 1．合金的力学性能；合金的铸造性能。 2．相图的局限性。 本章习题要点：三种典型相图的结晶过程分析。杠杆定律的应用。 第四章 铁碳合金与铁碳相图（4 学时） 教学要求：掌握铁碳相图的结晶过程，掌握铁碳合金相图中相和组织的分布规律，能利用杠杆 定律对铁碳合金相图的成分进行分析，了解铁碳合金相图和钢铁性能之间的关系。 教学重点与难点：重点是铁碳合金相图的分析；难点是杠杆定律的应用
第一节铁碳合金系合金的组元和基本相(1学时) 1.铁碳合金系的基本相：组元。 第二节铁碳合金相图(1学时 1.铁碳合金相图 2.恒祖转变：特征曲线」 第三节铁碳合金的平衡结品(1学时) 1,铁碳合金的分类 铁碳合金的 平衡结品 第四节含碳量对铁秘 性能与力学性能的影响(1学时) 1.对平衡组织的影响：对力学性能的影响。 2.钢中的杂质元素。 本章习题要点：铁碳相图的绘制，铁碳相图的平衡结晶过程分析。 第五章金属及合金的塑性变形和再结晶(4学时) 教学要求：掌握单晶体金属的塑性变形机理和变形特点，掌握塑性变形对金属组织和性能的影 响，了解多晶体金属和合金的塑性变形特点。 教学重点与难点：重点是塑性变形对金属组织和性能的影响，难点是塑性变形的机理。 第一节金属及合金的塑性变形(2学时) 1.单品体金属的塑性变形。 2。多品体金属和合金的塑性变形 第二节塑性变形对金属组织和性能的影响(1学时) 1.组织结构的变化。 2,塑性变形对性能的影响：内应力。 第三节金属及合金的回复和再结晶(0.5学时) 1.回复：再结晶 晶粒长大。 第四节金属的热加工(0.5学时) 1.金属热加工的概念。 热加工对金属组织和性能的影响 本章习题要点：金属及合金性变形的基本方式 第六章钢的热处理(6学时) 教学要求：掌握钢在加热和冷却时的转变过程和转变产物，熟悉等温转变曲线。了解退火、正 火、淬火和回火的目的、应用场合和工艺过程。了解钢的淬透性的概念，了解表面热处理和化学热 处理。 教学重点与难点：过冷奥氏体的转变特性、常见热处理工艺的概念、目的和类型 第一节钢在加热和冷却时的转变(2学时 1.热处理的概念与分类。 2。钢在加热时的转变。 3,钢在冷却时的转变。 第二节钢的退火和正火(1学时) 退火目的和工 2.正火目的和工艺 第三节钢的淬火(1学时) 1.淬火加热温度和冷却介质
第一节 铁碳合金系合金的组元和基本相（1 学时） 1．铁碳合金系的基本相；组元。 第二节 铁碳合金相图（1 学时） 1． 铁碳合金相图。 2． 恒温转变；特征曲线。 第三节 铁碳合金的平衡结晶（1 学时） 1． 铁碳合金的分类。 2． 铁碳合金的平衡结晶。 第四节 含碳量对铁碳合金性能与力学性能的影响（1 学时） 1．对平衡组织的影响；对力学性能的影响。 2．钢中的杂质元素。 本章习题要点：铁碳相图的绘制，铁碳相图的平衡结晶过程分析。 第五章 金属及合金的塑性变形和再结晶（4 学时） 教学要求：掌握单晶体金属的塑性变形机理和变形特点，掌握塑性变形对金属组织和性能的影 响，了解多晶体金属和合金的塑性变形特点。 教学重点与难点：重点是塑性变形对金属组织和性能的影响，难点是塑性变形的机理。 第一节 金属及合金的塑性变形（2 学时） 1． 单晶体金属的塑性变形。 2． 多晶体金属和合金的塑性变形。 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响（1 学时） 1． 组织结构的变化。 2． 塑性变形对性能的影响；内应力。 第三节 金属及合金的回复和再结晶（0.5 学时） 1．回复；再结晶；晶粒长大。 第四节 金属的热加工（0.5 学时） 1．金属热加工的概念。 热加工对金属组织和性能的影响。 本章习题要点：金属及合金塑性变形的基本方式。 第六章 钢的热处理（6 学时） 教学要求：掌握钢在加热和冷却时的转变过程和转变产物，熟悉等温转变曲线。了解退火、正 火、淬火和回火的目的、应用场合和工艺过程。了解钢的淬透性的概念，了解表面热处理和化学热 处理。 教学重点与难点：过冷奥氏体的转变特性、常见热处理工艺的概念、目的和类型。 第一节 钢在加热和冷却时的转变（2 学时） 1． 热处理的概念与分类。 2． 钢在加热时的转变。 3． 钢在冷却时的转变。 第二节 钢的退火和正火（1 学时） 1． 退火目的和工艺。 2． 正火目的和工艺。 第三节 钢的淬火（1 学时） 1． 淬火加热温度和冷却介质
2.淬火冷却方法 第四节钢的回火(1学时 回火时的转变与回火组织：回火钢的性能 2.回火种类：回火脆性 第五节钢的表面热处理(1学时) 1.钢的表面热处理。 本章习题要点：共析钢的等温冷却转变，四种典型的普通热处理方法 第七章合金钢(5学时) 教学要求：掌握合金化对钢的性能的影响。熟悉常见钢的牌号及其意义。掌握合金结构钢的类 型、性能特点和热处理工艺路线。了解合金工具钢和特殊性能钢。 教学重点与难点：合金元素对钢性能的影响，合金结构钢、合金工具钢的牌号和用途和典型的 热处理工艺路线，其中难点是合金元素对钢性能的影响。 第一节合金元素对钢性能的影响(1学时 1.合金元素对铁碳相图及钢中基本相的影响。 2。合金元素对钢在加热和冷却时转变的影响。 3.钢的分类及牌号表示方法 第二节合金结构钢(2学时) 渗碳钢 :调质钢：弹簧钢：滚动轴承钢。 第三节合金工具钢(2学时) 1,刃具钢：模具钢：量具钢。 本章习题要点：钢材的编号方法，不同类型的结构钢用途。 第八章铸铁(2学时) 教学要求：掌握铸铁的石墨化过程，了解铸铁的特点和常用铁的特点。 教学重点与难点：铸铁的石墨化过程。 第一节概述(1学时) 1.铸铁的特点和成分 2.铸铁的石墨化过程。 第二节常用铸铁(1学时 1.灰口铸铁：可锻铸铁：球是铸铁：特殊性能铸铁 本章习题要点：灰口铸铁的牌号表示方法及石墨的形态。 第九章有色金属及其合金(2学时) 教学要求：掌握铝合金的强化方式，掌握滑动轴承合金的性能要求 教学重点与难点：铝和铝合金、铜和铜合金的性能和用途。 第一节铝及铝合金(1学时) 1.纯铝：铝合金。 2.铝合金的热处理 第二节其它有色金属(1学时 ·铜及铜合金。 本章习题要点：铝合金、铜合金的牌号表示方法：时效热处理方法。 四、考核方式及要求
2． 淬火冷却方法。 第四节 钢的回火（1 学时） 1． 回火时的转变与回火组织；回火钢的性能。 2． 回火种类；回火脆性。 第五节 钢的表面热处理（1 学时） 1．钢的表面热处理。 本章习题要点：共析钢的等温冷却转变，四种典型的普通热处理方法。 第七章 合金钢（5 学时） 教学要求：掌握合金化对钢的性能的影响。熟悉常见钢的牌号及其意义。掌握合金结构钢的类 型、性能特点和热处理工艺路线。了解合金工具钢和特殊性能钢。 教学重点与难点：合金元素对钢性能的影响，合金结构钢、合金工具钢的牌号和用途和典型的 热处理工艺路线，其中难点是合金元素对钢性能的影响。 第一节 合金元素对钢性能的影响（1 学时） 1． 合金元素对铁碳相图及钢中基本相的影响。 2． 合金元素对钢在加热和冷却时转变的影响。 3． 钢的分类及牌号表示方法 第二节 合金结构钢（2 学时） 1．渗碳钢；调质钢；弹簧钢；滚动轴承钢。 第三节 合金工具钢（2 学时） 1．刃具钢；模具钢；量具钢。 本章习题要点：钢材的编号方法，不同类型的结构钢用途。 第八章 铸铁（2 学时） 教学要求：掌握铸铁的石墨化过程，了解铸铁的特点和常用铸铁的特点。 教学重点与难点：铸铁的石墨化过程。 第一节 概述（1 学时） 1． 铸铁的特点和成分。 2． 铸铁的石墨化过程。 第二节 常用铸铁（1 学时） 1．灰口铸铁；可锻铸铁；球墨铸铁；特殊性能铸铁。 本章习题要点：灰口铸铁的牌号表示方法及石墨的形态。 第九章 有色金属及其合金（2 学时） 教学要求：掌握铝合金的强化方式，掌握滑动轴承合金的性能要求。 教学重点与难点：铝和铝合金、铜和铜合金的性能和用途。 第一节 铝及铝合金（1 学时） 1． 纯铝；铝合金。 2． 铝合金的热处理。 第二节 其它有色金属（1 学时） 1．铜及铜合金。 本章习题要点：铝合金、铜合金的牌号表示方法；时效热处理方法。 四、考核方式及要求
本课程的考核方式：考试、考试要求：闭卷。 五、教材及教学主要参考书 [丁厚福，王立人.工程材料.武汉理工大学出版社，2001,8 [2]吕烨，王丽凤.机械工程材料.北京：高等教育出版社，2009,1 [3)文九巴.机械工程材料.北京：机械工业出版社，2002,2 大纲制定人： 杨拓宇 大纲审定人： 张春雨 制定时间：2011年7月
本课程的考核方式：考试、考试要求：闭卷。 五、教材及教学主要参考书 [1]丁厚福,王立人.工程材料.武汉理工大学出版社，2001,8 [2]吕烨,王丽凤.机械工程材料.北京：高等教育出版社，2009,1 [3]文九巴.机械工程材料.北京：机械工业出版社，2002,2 大纲制定人： 杨拓宇 大纲审定人： 张春雨 制 定 时 间 ： 2011 年 7 月