《工程材料》教学大纲(审定稿)

 

    第一部分  大纲说明

 

一、课程的性质和任务

工程材料是广播电视大学机械类各专业学生必修的技术基础课。本课程的任务是使学生获得有关工程材料的基本理论和基本知识；掌握常用工程材料成分－加工工艺－组织－性能－应用间关系的一般规律；熟悉常用工程材料；具有根据机械零件的服役条件和失效形式、合理选用工程材料的初步能力。

 

        二、本课程与相关课程的关系

本课程应安排在金属工艺学实习及应用力学课程之后进行，即学生应具有材料的机械性能和金属加工工艺方面的基本知识，为后续课程和毕业设计等打好选择材料和使用材料的基础。

 

三、课程的基本教学要求

本课程重点阐述工程材料的性能与其组织结构之间的联系；说明如何通过工艺手段改变材料的组织结构，以达到提高材料性能的目的；介绍常用工程材料及其应用等基本知识；为工程结构和机械零件的设计和制造提供合理选用材料的方法。

 

四、教学方法和教学形式建议

    本课程内容主要是建立在实验观察和工业实践基础之上，以实质性和规律性的描述为主，涉及面较宽。课程教学形式建议包括电视录象授课、实验、课堂讨论、自学及面授辅导等方式，其中电视授课以讲授重点和难点为主。

 

五、课程教学要求的层次

本课程教学内容的要求分为“掌握、熟悉、了解”三个层次，实验内容按“掌握、学会、观察”三个层次要求。

 

            第二部分  媒体使用和教学过程建议

      一、学时分配

     课内学时54（3学分），其中电视录象学时18，实验学时8，课堂讨论及其他学时28

 

教学内容

课内学时

电视学时

实验学时

课堂讨论（课外）

其他

绪论

1

1

 

 

 

工程材料的组织结构与性能

10

5

2

3

 

金属材料的工艺与性能

12

5

4

3

 

金属材料

9

2

2

 

5

高分子材料

4

1

 

 

3

陶瓷材料

2

 

 

 

2

复合材料

2

 

 

 

2

机械零件的失效与材料选择

9

3

 

3

3

工程材料的应用

5

1

 

 

4

 

二、教材

1.    文字教材

   本课程教材采用分立型式，即包括主教材和辅导教材各一册。主教材为教材

        基本内容，辅助教材包括各章节内容的导学、教学中重点和难点内容的辅导、习

        题、实验指导、课堂讨论指导及学习自检内容等。

    教材名称  主教材：《工程材料》

              辅助教材：《工程材料学习指导》

                  2. 音像教材  电视录象

 3. 其他辅助教材  CAI课件

 

三、考试

    本课程考试采用闭卷考试方法，时间为2小时。考试成绩及完成四个课程实验（以是否获得实验指导教师的书面认可为依据）两项内容为考查学生获得学分与否的依据。学生考试成绩及格并且完成四个实验，即可获得本课程的学分，否则不能获得本课程的学分。

    考试内容的要求：“掌握”的层次  55～60％

                   “熟悉”的层次  30～35％

                   “了解”的层次  10～15％

 

    第三部分  教学内容和教学要求

 

 一、教学内容

（一）课程内容

        绪论 （1学时）

    材料的发展简史及工程材料的概念

    学习本课程的目的、要求和方法

    工程材料的分类

 

        第一章  工程材料的组织结构与性能 （10学时）

    金属材料的结构 

       1．纯金属的晶体结构

       2．合金的相结构

       3．金属材料的组织， Fe－C相图，Fe－C合金组织

    金属材料的性能

       1．金属材料的工艺性能

       2．金属材料的力学性能

       3．金属材料的理化性能

    高分子材料的结构与性能

    陶瓷材料的结构与性能

  

        第二章  金属材料的工艺与性能 （12学时）

    金属的结晶

    金属的塑性加工

    钢的热处理

    合金化

    表面技术

 

        第三章  金属材料 （9学时）

    钢铁

       1．碳钢

       2．合金钢

       3．铸钢与铸铁

    有色金属及其合金

       1．铝及铝合金

       2．铜及铜合金

       3．其他有色金属

    新型金属材料

 

        第四章  高分子材料 （4学时）

    工程塑料

    合成纤维

    合成橡胶

    粘接剂

 

        第五章  陶瓷材料 （2学时）

    结构陶瓷

    功能陶瓷

 

        第六章  复合材料 （2学时）

    材料的复合机理

    复合材料的性能特点

    常用复合材料

  

        第七章  机械零件的失效与材料选择 （9学时）

    机械零件的失效

       1．过量变形失效

       2．断裂失效

       3．磨损失效

       4．腐蚀失效

       5．蠕变失效

    机械零件选材的一般原则

       1．根据材料的使用性能选材

       2．根据材料的工艺性能选材

       3．根据材料的经济性选材

    典型工件的选材

       1．齿轮类零件的选材

       2．轴类零件的选材

               3．弹簧类零件的选材

               4．切削工具的选材

 

                第八章  工程材料的应用 （5学时）

    机床用材

    汽车用材

    仪器仪表用材

    化工设备用材

    其他工程用材

 

        （二）实验

  实验一、铁碳合金平衡组织分析

  实验二、钢的热处理 （退火、正火、淬火及回火）

  实验三、碳钢热处理后显微组织及性能

  实验四、常用金属材料显微组织的观察

 

（三）课堂讨论

   1．铁碳相图

   2．钢的热处理

   3．工程材料的选择和使用

 

二、课程的基本教学要求

（一）对各章的教学要求

  绪论

              了解工程材料的概况及学习本课程的意义和方法。

  第一章  工程材料的组织结构与性能

    本章的重点有两个，其一为金属的晶体结构，学生应掌握有关晶体结构的         基本知识及晶体缺陷的种类和特点；其二为铁－碳相图，掌握铁碳合金化学成分和组织对性能影响的规律。熟悉工程材料的性能，其他内容可一般性了解。

          第二章  金属材料的工艺与性能

本章重点掌握结晶过程及其对性能的影响；金属材料的塑性加工及其对性能的影响；钢的热处理原理、基本热处理工艺及其在机械零件加工过程中的应用；合金元素对改善金属材料性能的作用等内容。了解常用表面技术的特点及其应用。

          第三章  金属材料

 本章介绍黑色金属材料及有色金属材料。重点应掌握常用碳钢和合金钢的牌号、热处理工艺、性能特点及其应用，熟悉铝、铜及它们的合金的性能特点及应用，了解其他金属材料。

          第四章  高分子材料

  熟悉常用工程塑料及其应用。了解合成橡胶、合成纤维和粘接剂。

          第五章  陶瓷材料

  了解陶瓷材料及其应用。

          第六章  复合材料

本章介绍复合材料的复合机理，了解常用复合材料的性能特点及其应用。

          第七章  机械零件的失效与材料选择

  了解零件的失效形式；熟悉选材的一般原则；掌握典型工件的选材方法。

          第八章  工程材料的应用

  本章从应用的角度出发，介绍材料在机械制造行业中的应用，重点掌握机床用材和汽车用材，熟悉仪器仪表用材、化工设备用材，了解其他工程用材。

         

        （二）实验要求

  本课程要求作四个实验（共8学时）

  实验一  铁碳合金的平衡组织（2学时，建议在学习第一章时进行）；

  实验二  钢的热处理（2学时，建议在学习第二章时进行）；

实验三  碳钢热处理后显微组织及性能（2学时，建议在学习第二章时进        行）；

  实验四  常用金属材料显微组织的观察（2学时，建议在学习第三章后进行）。

  实验是本课程必不可少的组成部分，不完成以上四个实验（以是否获得实验指导教师的书面认可为依据），不能获得本课程的学分。

   

        （三）课堂讨论要求

      课堂讨论是教学工作的一个重要环节，通过对课程中一些重点和难点的讨论，掌握本课程的基本概念和基本理论。本课程要求进行三次课堂讨论，即：

                    1. 铁碳相图（建议在学习第一章后进行）。掌握铁碳相图的基本内容及应用；

   2. 钢的热处理（建议在学习第二章后进行）。 熟悉C曲线, 掌握基本热处理

  工艺及其应用；

3. 工程材料的选择和使用（建议在学习第七章后进行）。掌握典型工件的选材

方法。