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1、工程材料及热处理教学大纲课程英文名称：Engineering Materials and Heat Treatment 课程代码： 110000126 课程性质：学科基础课适用专业：机械设计制造及自动化、热能与动力工程、车辆工程、管理科学总学时数： 40 其中讲课学时： 36 实验学时： 4 总学分数： 2.5 编写人：陈国新审核人：一、课程简介（一）课程性质及其在课程体系中的地位工程材料及热处理是机械设计制造及自动化、热能与动力工程、车辆工程和管理科学专业的一门学科基础课程，是一门既有系统理论又有较强实践性的学科基础课。随着现代科学技术和社会经济建设的迅速发展，一切从事工业生产的工程技术人员
2、都必须具备有关机械工程材料方面的基本知识。（二）课程教学目标通过本课程的学习，使学生能获得金属学，热处理及金属材料基本理论知识，具有选用金属材料，正确选定热处理工艺方法，妥善安排工艺路线等方面的能力，为今后从事工程技术工作、科学研究及开拓新技术领域，打下坚实的基础。（三）课程教学的总体要求1重点掌握钢在加热及冷却时的转变，钢的普通热处理和表面热处理；2掌握铁碳相图，碳钢、合金钢和铸铁的牌号、成分、性能和热处理特点；3了解特殊性能钢、有色金属及合金。（四）课程基本内容概述本课程主要讲授金属及合金的结构与结晶基本知识、铁碳合金、金属材料的塑性变形、钢的热处理、常用的合金钢、铸铁、有色金属及合金等。
3、（五）先修课程及后续课程1先修课程高等数学普通物理金工实习工程力学2后续课程机械设计机械制造二、课程教学总体安排（一）学时分配建议表学时分配建议表课程内容各教学环节的学时分配讲 课习题课实 验设 计绪论1 材料的结构与凝固4 材料的性能与力学行为4 二元合金相图与铁碳合金6 2 钢的热处理7 1 2 合金钢与铸铁8 非铁金属材料3 失效分析、 材料选择及热处理工艺2 总计（学时）35 1 4 （二）推荐教材及参考书目1、教材1 高为国 . 机械工程材料.中南大学出版社. 第 1 版.2011 年 7 月2、参考书目1 戴枝荣 . 工程材料 . 高等教育出版社. 第 1 版.2002 年2 史美
4、堂 . 金属材料及热处理. 上海科学技术出版社. 第 1 版.2001 年3 赵忠 . 金属材料及热处理. 机械工业出版社. 第 1 版.2005 年4 张代东 . 机械工程材应用基础. 机械工业出版社. 第 1 版.2001 年（三）课程考核方式1、考核方式 : 闭卷笔试2、成绩构成：平时成绩占20% ，实验占10% ，考试成绩占70% 三、课程教学内容及基本要求第一章材料的结构与凝固（4 学时）1、教学目标通过学习纯金属的晶体结构与结晶使学生具有典型金属的晶体结构和纯金属结晶过程的有关基础知识。2、教学重点与难点（ 1）教学重点：常用金属的晶体结构及其特点；金属结晶的规律及晶粒大小的控制。
5、（ 2）教学难点：金属结晶的规律及晶粒大小的控制3、教学方法与手段课堂讲授、多媒体教学。4、教学主要内容金属的晶体结构；实际金属的晶体结构；纯金属的结晶与铸锭组织。5、教学要求重点掌握常见的三种常见金属晶格类型；金属结晶过程中的过冷现象及过冷度；金属结晶过程中的过冷现象及过冷度；掌握实际金属的多晶体结构和晶体缺陷；铸锭组织；了解晶格的晶面和晶向；金属的结晶过程。6、课后思考与练习思考题 3 个。第二章材料的性能与力学行为（4 学时）1、教学目标通过学习金属材料的塑性变形与再结晶，使学生具有正确制定材料的冷、热加工工艺，得到所需的材料组织和性能的能力。2、教学重点与难点（ 1）教学重点：冷塑性变
6、形对组织和性能的影响。（ 2）教学难点：冷塑性变形对组织和性能的影响3、教学方法与手段课堂讲授、多媒体教学。4、教学主要内容金属材料的塑性变形特性；塑性变形对组织和性能的影响；回复与再结晶； 金属材料的热加工。5、教学要求重点掌握单晶体的塑性变形；塑性变形对组织和性能的影响；回复与再结晶；掌握多晶体的塑性变形；金属材料的热加工；了解金属的变形与断裂；合金体的塑性变形。6、课后思考与练习思考题 2 个，分析题1 个。第三章二元合金相图与铁碳合金（6 学时）1、教学目标通过学习合金的相结构及二元合金相图使学生具有识别二元合金相图的基本能力，通过学习铁碳二元合金相图和碳钢，使学生具有选择碳钢材料的能
7、力。2、教学重点与难点（1）教学重点：合金的晶体结构及其特点；二元合金相图的基本类型及其相变过程，铁碳合金相图的相变规律；常见碳钢（2）教学难点：铁碳合金相图3、教学方法与手段课堂讲授、多媒体教学。4、教学主要内容固态合金中的相结构；二元合金相图的建立；匀晶相图；共晶相图；二元包晶相图；其他类型的二元合金相图；相图与性能的关系；铁碳合金的组元分析；铁 渗碳体相图分析；铁碳合金平衡结晶分析；铁渗碳体相图的应用；碳钢及其牌号。5、教学要求重点掌握匀晶相图；共晶相图；掌握二元合金相图的基本概念；了解二元合金相图的建立；相图与性能的关系。重点掌握纯铁的同素异晶转变；铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏
8、体等基本组织的成分、组织结构、性能特点；相图中的特性点、特性线、相区的含义和类型；典型铁碳合金的结晶分析及组织转变；掌握碳钢的分类及牌号表示方法；碳钢的种类、牌号、性能特点及应用范围；了解碳钢中的常存杂质元素极其在钢中的作用；铁碳合金的成份、组织、性能间的关系。6、课后思考与练习思考题 3 个，分析题2 个。第四章钢的热处理（ 7 学时）1、教学目标通过学习钢的热处理原理及常用的热处理工艺，使学生掌握热处理的工艺方法。2、教学重点与难点（1）教学重点：钢在热处理中的组织转变、钢的热处理工艺（2）教学难点：钢在热处理中的组织转变、钢的热处理工艺3、教学方法与手段课堂讲授、多媒体教学、例题讲解、课
9、堂讨论。4、教学主要内容概述；钢在加热时的转变；过冷奥氏体的转变产物及性能；过冷奥氏体转变曲线图；钢的退火和正火；钢的淬火；钢的淬透性；钢的回火；钢的表面淬火；钢的化学热处理。5、教学要求重点掌握钢的热处理工艺分类；退火、正火、淬火、回火及表面热处理等具体热处理工艺的概念、目的、工艺特点及应用；掌握钢的奥氏体化过程及奥氏体晶粒大小；钢的过冷奥氏体等温转变曲线及转变产物的组织与性能；过冷奥氏体的连续冷却转变的概念；马氏体转变；了解热处理的基本概念、 目的及其在工业中的应用；钢在加热和冷却时的组织转变过程；热处理的分类和工艺曲线。6、课后思考与练习思考题 3 个，分析题2 个。第五章合金钢与铸铁（
10、8 学时）1、教学目标能动通过学习合金钢和粉末冶金，使学生具有合金钢的基本知识，能正确地选择零件材料和安排正确的热处理工艺。通过学习常用铸铁材料，使学生具有选用铸铁材料的初步能力。2、教学重点与难点（ 1）教学重点：各类合金钢材料的成分、组织状态、热处理工艺、性能及其应用；各类铸铁材料的成分、组织、性能、牌号、热处理特点及其应用（ 2）教学难点：材料的牌号、热处理工艺及其应用3、教学方法与手段课堂讲授，多媒体教学。4、教学主要内容概论；钢中合金元素的作用；合金结构钢；合金工具钢；特殊性能钢；灰铸铁；可锻铸铁；球墨铸铁。5、教学要求重点掌握合金钢的分类和编号；掌握合金钢的成分、性能特点、热处理工
11、艺及应用范围；了解合金元素在钢中的作用；特殊性能钢；重点掌握灰铸铁和球墨铸铁的成分特点、性能特点、牌号表示及应用；掌握铸铁的基本概念；铸铁的分类及基体组织；了解铸铁的石墨化及其影响因素。6、课后思考与练习思考题 4 个，分析题1 个。第六章非铁金属材料（3 学时）1、教学目标通过学习有色金属及合金，使学生具有正确的选用有色金属材料的能力。2、教学重点与难点（1）教学重点：各类有色金属材料的成分、组织、性能、牌号及其应用（2）教学难点：材料的牌号及其应用3、教学方法与手段课堂讲授、多媒体教学。4、教学主要内容铝及其合金；铜及其合金；滑动轴承合金。5、教学要求重点掌握形变铝合金、铸造铝合金、黄铜、
12、青铜的分类、成分、牌号表示；轴承合金的理想组织和性能要求；掌握锡基、铅基轴承合金的组织、性能特点、牌号表示；了解形变铝合金、铸造铝合金、黄铜、青铜的组织分析、性能特点；了解纯铝、纯铜性质、牌号、用途；形变铝合金、铸造铝合金、黄铜、青铜、轴承合金的应用。6、课后思考与练习思考题 3 个。第八章失效分析、材料选择及热处理工艺（2 学时）1、教学目标通过学习 失效分析， 使学生具有正确选择材料 和安排热处理工艺方法的能力。2、教学重点与难点（ 1）教学重点：正确选择材料 和安排热处理工艺方法的能力（ 2）教学难点：正确选择材料 和安排热处理工艺方法的能力3、教学方法与手段课堂讲授、多媒体教学、例题讲
13、解、课堂讨论。4、教学主要内容失效分析、材料选择及热处理工艺的合理安排。5、教学要求重点掌握 典型零件的材料选择与热处理工艺，掌握失效的概念与形式，了解失效的原因与分析方法。6、课后思考与练习思考题 2 个，分析题1 个。四、实验要求（一）实验的目的与要求了解有关实验设备和仪器的基本原理、结构、功用及使用方法，能够在预习和老师的指导下完成规定的实验操作，正确进行实验设备和仪器的使用；掌握各基本的热处理工艺过程，掌握各热处理工艺对铁碳合金的平衡组织与力学性能(硬度 )的影响， 了解各种热处理后的非平衡组织的类型、显微组织的特征、力学性能特点及其在机械设计与制造中的应用等；了解金相分析方法和基本操
14、作技巧，熟悉金相分析的基本过程和金相制样设备的使用方法，并且能够在老师的指导下完成规定的实验内容。（二） 实验项目名称、学时分配表实验学时分配表（三）考核方式由指导教师根据学生的出勤、实验预习、实验操作、报告撰写等情况综合评定成绩，实验报告批改后按优、良、中、及格、不合格五个等级评分。序号实验项目名称实验学时实验类型实验内容必做或选作每组人数1 钢铁合金平衡状态的显微组织分析2 验 证 性 实验观察和识别铁碳合金平衡组织必做2 2 碳钢的热处理2 综 合 性 实验进行钢的退火，正火，淬火，回火操作必做5 3 金属材料的硬度试验2 综 合 性 实验测定金属材料的布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度选作5
