《机械工程材料》教学大纲

控制工程理论基础 《机械工程材料》教学大纲

大纲说明

课程代码：3325041

总学时：32学时（讲课26学时，实验6学时） 总学分：2

课程类别：学科基础课，必修

适用专业：机械设计制造及其自动化专业 预修要求：化学，物理学，工程图学等。

一、课程的性质、目的、任务：

1、课程的性质

本课程是机械工程专业的一门学科基础课。 2、课程的目的与任务

(1)使学生在获得有关金属学，热处理的基本理论和机械工程材料的一般知识的基础上了解常用机械工程材料的成份、组织和性能之间的关系及其热处理工艺和用途。

(2)使学生在学完本课程后，应具有常用机械工程材料的正确选择，合理使用及其主要处理工艺方案和工艺路线安排等方面也应具有相关的基础，并为学习其他有关课程和将来从事技术工作准备必要的条件

二、课程教学的基本要求：

1、理解金属和合金组织结构和结晶过程以及二元合金相图。 2、掌握铁碳合金相图的基本理论。

3、掌握常用的碳钢、合金钢、铜合金、轴承合金等金属材料（其中钢铁材料为主）的成分、组织、性能和用途基本知识具有合理选用机械工程材料的初步能力。

4、理解和掌握钢铁材料的热处理基本原理，工艺特点和应用范围，初步具有合理选用材料和热处理方法，确定零件生产过程中热处理工序位置的能力。

5、教学方法及现代化教学手段的运用

a．为了弥补学生实践经验少，实际条件差的不足，课堂教学中配以多媒体教学。 b．习题课和习题的要求

由于课时紧张不单独安排习题课，对于作业中出现的问题，在课堂上及时予以解决。每次课后布置1-3题作业，以书中习题为主。 三、大纲的使用说明：

本大纲适用于机械设计制造及其自动化专业的本科学生。

大纲正文

第一章 金属的力学性能 学时：3学时（讲课1学时，实验2学时）

页脚内容 控制工程理论基础 本章讲授要点：掌握强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性的概念。 重点：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性的概念。 §1.1 强度和塑性

一、强度 二、塑性 §1.2 硬度

一、布氏硬度试验法 二、洛氏硬度试验法 三、维氏硬度试验法 §1.3 冲击韧性

一、摆锤式一次冲击试验 二、多次冲击试验 §1.4 疲劳强度 §1.5 断裂韧性

第二章 金属与合金的晶体结构 解合金的相结构。

重点：金属与合金的晶体结构以及实际的晶体结构；合金晶体结构的基本概念。 难点：合金的相结构。 §2.1 金属的晶体结构

一、晶体与非晶体 二、晶体结构的基本知识 三、晶体的各向异性 §2.2 金属的实际晶体结构

一、多晶体结构与亚晶粒 二、晶体缺陷 §2.3 合金的晶体结构

一、基本概念 二、合金的相结构

第三章 纯金属与合金的结晶

学时：2学时（讲课2学时，实验0学时）

本章讲授要点：掌握纯金属结晶的过程及其基本规律；理解纯金属结晶后的组织；掌握二元合金相图基本类型及合金的冷却过程；掌握合金性能与相图的关系。

重点：纯金属以及合金的结晶过程和它们的相图；合金的性能与相图的关系。 难点：合金的性能与相图的关系。 §3.1 纯金属的结晶

一、冷却曲线与过冷度 二、结晶过程及其基本规律 三、金属结晶后的晶粒大小

页脚内容 学时：2学时（讲课2学时，实验0学时）

本章讲授要点：掌握金属与合金的晶体结构以及实际的晶体结构；掌握合金晶体结构的基本概念；理

控制工程理论基础 四、铸锭的组织 §3.2 合金的结晶

一、二元合金相图

二、二元合金相图的基本类型及合金的冷却过程 §3.3 合金性能与相图的关系

一、合金力学性能与相图的关系 二、合金铸造性能与相图的关系

第四章 金属的塑性变形与再结晶 学时：2学时（讲课2学时，实验0学时）

本章讲授要点：掌握金属塑性变形的理论；掌握金属塑性变形对金属组织和性能的影响；掌握塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化。

重点：金属塑性变形的理论；金属塑性变形对金属组织和性能的影响；塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化。

难点：金属塑性变形通过形变机理的讨论，引入了材料的形变抗力概念，可以加深学生对机械性能指标的理解和对材料强化的理解，同时也为零件的失效分析，提供必要的基础知识。掌握塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化，为金属的热加工提供必要的基础知识。所以本章是本书的一个重点，也是难点。

§4.1 金属的塑性变形

一、单晶体的塑性变形 二、多晶体的塑性变形

§4.2 塑性变形对金属组织和性能的影响

一、晶粒沿变形方向被拉长，性能趋于各向异性 二、晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化 三、晶粒择优取向，形成变形织构 四、产生残余应力

§4.3 塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化

一、回复 二、再结晶 三、晶粒长大

四、再结晶后的晶粒大小 §4.4 金属的热变形加工

一、热变形加工的概念

二、热变形加工对金属组织和性能的影响

第五章 铁碳合金相图与碳钢 学时：6学时（讲课4学时，实验2学时）

本章讲授要点：掌握铁碳合金的基本组织；掌握铁碳合金相图；了解常用碳钢分类、牌号、性能和用途。

重点：铁碳合金的基本组织和铁碳合金相图。

难点：铁碳合金相图是研究铁碳合金的基础，要求在掌握铁碳合金中各种组织性能特点的基础上，会熟练地分析和运用铁碳合金相图。即要求会熟练分析不同成分的铁碳合金在结晶过程中的组织变化，以及

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