个人介绍
机械工程材料

主讲教师:王艺霏

教师团队:共1

  • 朱利敏
学校: 河南科技大学
开课院系: 材料科学与工程学院
专业大类: 机械、近机械
学分: 2.5
课时: 48
课程介绍
机械工程材料是机械类及其他工程类各专业的一门重要的专业基础课。它包括材料的结构、材料的力学性能、合金的结晶和合金化原理、金属热处理、金属材料、非金属材料、复合材料等内容。通过学习材料的结构、成分、组织与性能、加工工艺之间的关系;钢铁材料热处理的基本原理和工艺及其在机械零(构)件上的应用等内容,使学生掌握材料学的基本理论、基本知识和基本技能,初步具有合理选择材料、正确选定热处理工艺方法、妥善安排工艺路线的能力,为后续课程打好基础。
教师团队

朱利敏

职称:副教授

单位:河南科技大学

部门:材料科学与工程学院

职位:教师

课程导学

一、课程目标

“机械工程材料”课程以材料科学与工程的四要素(结构、固有性能、工艺过程、使用性能)为基础,以四大材料(金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料及复合材料)为落脚点,系统的介绍材料科学基础理论和工程材料的基本知识,有较强的理论性和实践性,是机械类和近机械类各专业的一门重要的专业基础课。本课程为培养学生解决复杂机械零件的选材、制定合理的冷热加工工艺的能力打下必要的基础;同时,它又为学生学习后续课程、完成课程设计和毕业设计提供不可缺少的基础知识。通过本门课程学习,使学生掌握材料科学与工程的基本理论、基本知识和基本技能,具有根据零件服役条件和对性能要求合理选择材料、正确制定冷热加工工艺、妥善安排工艺路线的能力。

二、课程内容

教学内容分6大模块,其中理论教学5个模块,实验教学1个模块。

根据不同专业的特点,理论教学学时分为40学时、32学时和24学时三种,实验教学均为8学时,总计48学时、40学时和32学时。6个模块及对应的参考学时如下(其中1-3列分别对应40学时、32学时和24学时)。

1. 材料的结构              6学时,6学时,6学时)

2. 材料的力学性能          8学时,8学时,0学时)

3. 合金的结晶和合金化原理  6学时,6学时,6学时)

4. 金属热处理              8学时,8学时,8学时)

5. 金属材料                12学时,4学时,4学时)

6. 热处理综合实验          8学时)



教学大纲

机械工程材料A

 Mechanical Engineering Materials A

 

学分:3   总学时:48  理论学时:40   实验/课程实践学时:8/0

一、课程作用与目的

机械工程材料是机械类及其他工程类各专业的一门重要的专业基础课。它包括材料的结构、材料的力学性能、合金的结晶和合金化原理、金属热处理、金属材料、非金属材料、复合材料等内容。

通过学习材料的结构、成分、组织与性能、加工工艺之间的关系;钢铁材料热处理的基本原理和工艺及其在机械零(构)件上的应用等内容,使学生掌握材料学的基本理论、基本知识和基本技能,初步具有合理选择材料、正确选定热处理工艺方法、妥善安排工艺路线的能力,为后续课程打好基础。

二、课程基本要求

1. 掌握结合键和结合能、基本概念并能用于分析金属材料、陶瓷材料和高分子聚合物的基本性能特点;掌握晶体、非晶体、单晶体、多晶体基本概念并能用于分析材料的性能;了解布拉菲点阵,掌握体心立方、面心立方和密排六方晶胞及晶向指数、晶面指数的标定、立方晶系晶向原子间距、晶面间距的计算并具有综合分析应用能力;掌握点缺陷、线缺陷、面缺陷基本概念和各种晶体缺陷类型并能用于分析对材料性能的影响;掌握合金相结构和高分子相结构的基本知识;掌握组织基本概念和组织与强度的映射关系并能用于分析组织与力学性能之间关系。

2. 掌握弹性极限、弹性模量、弹性等基本概念,了解弹性变形的本质及影响弹性变形的因素;掌握强度指标ReRP0.2Rm、塑性指标AZ和韧性指标AkKⅠC的物理意义和工程意义并能用于设计和选材;掌握滑移系基本概念和体心立方、面心立方的滑移系;掌握体心立方、面心立方单晶体不同方向(单向和多向)加载时发生塑性变形的条件并理解多向加载可减少滑移系上的切应力大小和可动滑移系数量而降低材料塑性的基本原理;掌握多晶体塑性变形的特点和塑性变形对组织和性能的影响;.掌握金属材料的四种强化原理并能用于设计合金和分析材料的组织与性能之间的关系;了解应力与断裂类型的关系及断口特征;掌握缺口效应、冲击韧性和断裂韧性概念并能用于指导设计和选材;掌握各种低应力延时断裂并能用于指导设计和选材;掌握磨损和硬度基本概念并能用于指导设计和选材。

3. 掌握扩散的基本规律并能用于分析相或组织的形成过程;掌握纯金属结晶的热力学条件和结晶过程;掌握二元合金结晶的热力学条件、两相和三相平衡条件,理解热力学平衡条件和相图之间的关系;熟练掌握根据相图计算相和组织的质量分数;熟练掌握铁碳相图、铁碳合金平衡组织与性能关系、铁碳合金的分类和主要用途;了解合金化基本原理并能用于分析合金中合金元素的作用。

4. 掌握固溶、时效概念及其在提高有色金属材料强度、改善钢的韧性和耐蚀性等方面的应用;掌握奥氏体的形成过程、奥氏体晶粒度概念、影响奥氏体晶粒度的因数并能用于合理制定加热工艺;掌握过冷奥氏体等温转变图并能用于分析珠光体、贝氏体、马氏体的转变过程及其组织特征和力学性能;掌握过冷奥氏体连续冷却转变图、钢的淬透性概念并能用于分析实际淬火条件下从表面到心部组织和性能的变化规律;掌握退火、正火、淬火和回火工艺的定义和目的,并能制定相应的热处理工艺;掌握表面淬火工艺方法、目的及应用;掌握渗碳、渗氮的工艺并能用于实际零件的热处理。

5. 掌握常用的渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素刃具钢、低合金刃具钢、高速钢、热作模具钢、冷作模具钢的含碳量范围、主要合金元素的作用、热处理及其应用;了解不锈钢、耐热钢、耐磨材料、铸铁、有色金属材料及其应用。

6. 了解常用的热塑性塑料、热固性塑料、橡胶、氧化物陶瓷、碳化物和氮化物陶瓷等非金属材料及应用。

7. 了解金属基复合材料、陶瓷基复合材料和高分子基复合材料。

三、教材及主要参考书

1.主要使用教材

王顺兴主编.机械工程材料.第1版.北京:化学工业出版社,2018.

2.主要参考书

(1) 沈莲编. 机械工程材料.第4版.北京:机械工业出版社,2018

(2) 齐宝森,张刚,肖桂勇主编.机械工程材料.第4版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2018

(3) 高为国,钟利主编.机械工程材料.第3版.湖南:中南大学出版社,2018

(4) 文九巴主编.机械工程材料.第2版.北京:机械工业出版社,2009

四、课程内容

绪论

主要内容:材料发展史、材料科学与工程的内涵、本课程翻转课堂教学方法及要求介绍,考核办法讲解。

1 材料的结构

主要内容:结合键和结合能;晶体、非晶体、单晶体、多晶体;布拉菲点阵、体心立方、面心立方和密排六方晶胞及晶向指数、晶面指数的标定、立方晶系晶向原子间距、晶面间距的计算;点缺陷、线缺陷、面缺陷基本概念和各种晶体缺陷对材料性能的影响;合金相结构和高分子相结构的基本知识;组织基本概念和组织与强度的映射关系。

重点和难点:结合键和结合能、立方晶系晶向原子间距、晶面间距的计算、晶体缺陷对材料性能的影响,组织与强度的映射关系。

2 材料的力学性能

主要内容:弹性极限、弹性模量、弹性等基本概念,弹性变形的本质及影响弹性变形的因素;.强度指标ReRP0.2Rm、塑性指标AZ和韧性指标AkKC的物理意义和工程意义;滑移系基本概念和体心立方、面心立方的滑移系;单晶体不同方向(单向和多向)加载时发生塑性变形的条件,多向加载可减少滑移系上的切应力大小和可动滑移系数量而降低材料塑性的基本原理;.多晶体塑性变形的特点和塑性变形对组织和性能的影响;金属材料的四种强化原理;应力与断裂类型的关系及断口特征;缺口效应、冲击韧性和断裂韧性概念及工程应用;疲劳、应力腐蚀、蠕变和应力松弛等低应力延时断裂;磨损和硬度基本概念。

重点和难点:弹性变形、单晶体塑性变形、分切应力计算、强度、塑性和韧性指标的工程应用、金属材料的四种强化原理、缺口效应。

3 合金的结晶与合金化原理

主要内容:扩散现象和扩散定律;.纯金属结晶的热力学条件和结晶过程;二元合金结晶的热力学条件、两相和三相平衡条件,热力学平衡条件和相图之间的关系;根据相图计算相和组织的质量分数;铁碳相图、铁碳合金平衡组织与性能关系、铁碳合金的分类和主要用途;.金化基本原理、合金中合金元素的作用。

重点和难点:扩散定律的应用、二元合金结晶的热力学条件、两相和三相平衡条件,热力学平衡条件和相图之间的关系;根据相图计算相和组织的质量分数;铁碳相图、铁碳合金平衡组织与性能关系、铁碳合金的分类和主要用途。

4 金属热处理

主要内容:固溶、时效概念及其应用;奥氏体的形成过程、奥氏体晶粒度概念、影响奥氏体晶粒度的因数;过冷奥氏体等温转变图、珠光体、贝氏体、马氏体的转变过程及其组织特征和力学性能;过冷奥氏体连续冷却转变图、钢的淬透性概念及应用;退火、正火、淬火和回火工艺的定义和目的;表面淬火工艺方法、目的及应用;渗碳、渗氮的工艺。

重点和难点:时效对组织和性能的影响、奥氏体的形成过程、过冷奥氏体等温转变图、珠光体、贝氏体、马氏体的转变过程及其组织特征和力学性能、钢的淬透性概念及应用、四把火、表面淬火和化学热处理。

5 金属材料

主要内容:常用的渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素刃具钢、低合金刃具钢、高速钢、热作模具钢、冷作模具钢的含碳量范围、主要合金元素的作用、热处理及其用用;不锈钢、耐热钢、耐磨材料、铸铁、有色金属材料及其应用。

重点和难点:渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素刃具钢、低合金刃具钢、高速钢、热作模具钢、冷作模具钢

6 非金属材料

主要内容:常用的热塑性塑料、热固性塑料、橡胶、氧化物陶瓷、碳化物和氮化物陶瓷等非金属材料及应用。

重点和难点:热塑性塑料、热固性塑料、氧化物陶瓷、碳化物和氮化物陶瓷。

7 复合材料

主要内容:金属基复合材料、陶瓷基复合材料和高分子基复合材料。

重点和难点:高分子基复合材料

五、习题或作业(此项可根据课程特点自行选择)

  1. 视频后链接覆盖知识点的选择题和判断题,以答对率为评分依据,占平时成绩的20%

   2. 1~5章进行一次线上测验,占平时成绩的20%

   3. 1~5章围绕知识的应用每章留7~10个作业,占平时成绩的40%

   4. 写一篇论文,占平时成绩的20%

六、实验或课程实践环节

               

 

序号

 
 

实验或课程实践名称

 
 

学时

 
 

内容提要

 
 

1

 
 

金属材料及热处理综合实验

 
 

8

 
 

1.  根据实验所要求得到的组织,合理选择材料,并制定热处理工艺。

 

2.         对试样进行热处理;

 

3.         硬度测试;

 

4.         制备金相试样;

 

5.         观察金相组织;

 

6.         写出综合实验报告。

 

七、学时分配

                                                                 

 

序号

 
 

   

 
 

学时

 
 

1

 
 

绪论

 
 

2

 
 

2

 
 

1材料的结构

 
 

6

 
 

3

 
 

2材料的力学性能

 
 

6

 
 

4

 
 

3合金的结晶与合金化原理

 
 

6

 
 

5

 
 

4金属热处理

 
 

8

 
 

6

 
 

5金属材料

 
 

8

 
 

7

 
 

6非金属材料

 
 

2

 
 

8

 
 

7复合材料

 
 

2

 
 

9

 
 

金属材料及热处理综合实验

 
 

8

 

 

合计

 
 

48

 

 

八、考核类型(考试或考查)

    考查

九、先修课程

高等数学、工程图学、机械设计基础、材料力学、金属材料成型基础。

十、适用专业

机械类本科专业。

十一、执行说明

1. 本课程采用翻转课堂教学模式,课外时数和课内时数大约各占50%,教师可根据情况进行调整。

2.成绩考核评定办法:期末考试占50%,平时成绩占40%,实验成绩占10%。

机械工程材料B

 Mechanical Engineering Materials B

 

学分:2.5   总学时:40  理论学时:32   实验/课程实践学时:8/0

一、课程作用与目的

机械工程材料是机械类及其他工程类各专业的一门重要的专业基础课。它包括材料的结构、材料的力学性能、合金的结晶和合金化原理、金属热处理、金属材料等内容。

通过学习材料的结构、成分、组织与性能、加工工艺之间的关系;钢铁材料热处理的基本原理和工艺及其在机械零(构)件上的应用等内容,使学生掌握材料学的基本理论、基本知识和基本技能,初步具有合理选择材料、正确选定热处理工艺方法、妥善安排工艺路线的能力,为后续课程打好基础。

二、课程基本要求

1. 掌握结合键和结合能、基本概念并能用于分析金属材料、陶瓷材料和高分子聚合物的基本性能特点;掌握晶体、非晶体、单晶体、多晶体基本概念并能用于分析材料的性能;了解布拉菲点阵,掌握体心立方、面心立方和密排六方晶胞及晶向指数、晶面指数的标定、立方晶系晶向原子间距、晶面间距的计算并具有综合分析应用能力;掌握点缺陷、线缺陷、面缺陷基本概念和各种晶体缺陷类型并能用于分析对材料性能的影响;掌握合金相结构和高分子相结构的基本知识;掌握组织基本概念和组织与强度的映射关系并能用于分析组织与力学性能之间关系。

2. 掌握弹性极限、弹性模量、弹性等基本概念,了解弹性变形的本质及影响弹性变形的因素;掌握强度指标ReRP0.2Rm、塑性指标AZ和韧性指标AkKⅠC的物理意义和工程意义并能用于设计和选材;掌握滑移系基本概念和体心立方、面心立方的滑移系;掌握体心立方、面心立方单晶体不同方向(单向和多向)加载时发生塑性变形的条件并理解多向加载可减少滑移系上的切应力大小和可动滑移系数量而降低材料塑性的基本原理;掌握多晶体塑性变形的特点和塑性变形对组织和性能的影响;.掌握金属材料的四种强化原理并能用于设计合金和分析材料的组织与性能之间的关系;了解应力与断裂类型的关系及断口特征;掌握缺口效应、冲击韧性和断裂韧性概念并能用于指导设计和选材;掌握各种低应力延时断裂并能用于指导设计和选材;掌握磨损和硬度基本概念并能用于指导设计和选材。

3. 掌握扩散的基本规律并能用于分析相或组织的形成过程;.掌握纯金属结晶的热力学条件和结晶过程;掌握二元合金结晶的热力学条件、两相和三相平衡条件,理解热力学平衡条件和相图之间的关系;.熟练掌握根据相图计算相和组织的质量分数;.熟练掌握铁碳相图、铁碳合金平衡组织与性能关系、铁碳合金的分类和主要用途;.了解合金化基本原理并能用于分析合金中合金元素的作用。

4. 掌握固溶、时效概念及其在提高有色金属材料强度、改善钢的韧性和耐蚀性等方面的应用;掌握奥氏体的形成过程、奥氏体晶粒度概念、影响奥氏体晶粒度的因数并能用于合理制定加热工艺;掌握过冷奥氏体等温转变图并能用于分析珠光体、贝氏体、马氏体的转变过程及其组织特征和力学性能;掌握过冷奥氏体连续冷却转变图、钢的淬透性概念并能用于分析实际淬火条件下从表面到心部组织和性能的变化规律;掌握退火、正火、淬火和回火工艺的定义和目的并能制定相应的热处理工艺;掌握表面淬火工艺方法、目的及应用;掌握渗碳、渗氮的工艺并能用于实际零件的热处理。

5. 掌握常用的渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素刃具钢、低合金刃具钢、高速钢、热作模具钢、冷作模具钢的含碳量范围、主要合金元素的作用、热处理及其用用;了解不锈钢、耐热钢、耐磨材料、铸铁、有色金属材料及其应用。

三、教材及主要参考书

1.主要使用教材

王顺兴主编.机械工程材料.第1版.北京:化学工业出版社,2018.

2.主要参考书

(1) 沈莲编. 机械工程材料.第4版.北京:机械工业出版社,2018

(2) 齐宝森,张刚,肖桂勇主编.机械工程材料.第4版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2018

(3) 高为国,钟利主编.机械工程材料.第3版.湖南:中南大学出版社,2018

(4) 文九巴主编.机械工程材料.第2版.北京:机械工业出版社,2009

四、课程内容

绪论

主要内容:材料发展史、材料科学与工程的内涵、本课程翻转课堂教学方法及要求介绍,考核办法讲解。

1 材料的结构

主要内容:结合键和结合能;晶体、非晶体、单晶体、多晶体;布拉菲点阵、体心立方、面心立方和密排六方晶胞及晶向指数、晶面指数的标定、立方晶系晶向原子间距、晶面间距的计算;点缺陷、线缺陷、面缺陷基本概念和各种晶体缺陷对材料性能的影响;合金相结构和高分子相结构的基本知识;组织基本概念和组织与强度的映射关系。

重点和难点:结合键和结合能、立方晶系晶向原子间距、晶面间距的计算、晶体缺陷对材料性能的影响,组织与强度的映射关系。

2 材料的力学性能

主要内容:弹性极限、弹性模量、弹性等基本概念,弹性变形的本质及影响弹性变形的因素;.强度指标ReRP0.2Rm、塑性指标AZ和韧性指标AkKC的物理意义和工程意义;滑移系基本概念和体心立方、面心立方的滑移系;单晶体不同方向(单向和多向)加载时发生塑性变形的条件,多向加载可减少滑移系上的切应力大小和可动滑移系数量而降低材料塑性的基本原理;.多晶体塑性变形的特点和塑性变形对组织和性能的影响;金属材料的四种强化原理;应力与断裂类型的关系及断口特征;缺口效应、冲击韧性和断裂韧性概念及工程应用;疲劳、应力腐蚀、蠕变和应力松弛等低应力延时断裂;磨损和硬度基本概念。

重点和难点:弹性变形、单晶体塑性变形、分切应力计算、强度、塑性和韧性指标的工程应用、金属材料的四种强化原理、缺口效应。

3 合金的结晶与合金化原理

主要内容:扩散现象和扩散定律;.纯金属结晶的热力学条件和结晶过程;二元合金结晶的热力学条件、两相和三相平衡条件,热力学平衡条件和相图之间的关系;根据相图计算相和组织的质量分数;铁碳相图、铁碳合金平衡组织与性能关系、铁碳合金的分类和主要用途;.金化基本原理、合金中合金元素的作用。

重点和难点:扩散定律的应用、二元合金结晶的热力学条件、两相和三相平衡条件,热力学平衡条件和相图之间的关系;根据相图计算相和组织的质量分数;铁碳相图、铁碳合金平衡组织与性能关系、铁碳合金的分类和主要用途。

4 金属热处理

主要内容:固溶、时效概念及其应用;奥氏体的形成过程、奥氏体晶粒度概念、影响奥氏体晶粒度的因数;过冷奥氏体等温转变图、珠光体、贝氏体、马氏体的转变过程及其组织特征和力学性能;过冷奥氏体连续冷却转变图、钢的淬透性概念及应用;退火、正火、淬火和回火工艺的定义和目的;表面淬火工艺方法、目的及应用;渗碳、渗氮的工艺。

重点和难点:时效对组织和性能的影响、奥氏体的形成过程、过冷奥氏体等温转变图、珠光体、贝氏体、马氏体的转变过程及其组织特征和力学性能、钢的淬透性概念及应用、四把火、表面淬火和化学热处理。

5 金属材料

主要内容:常用的渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素刃具钢、低合金刃具钢、高速钢、热作模具钢、冷作模具钢的含碳量范围、主要合金元素的作用、热处理及其用用。

重点和难点:渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素刃具钢、低合金刃具钢、高速钢、热作模具钢、冷作模具钢。

五、习题或作业(此项可根据课程特点自行选择)

   1.视频后链接覆盖知识点的选择题和判断题,以答对率为评分依据,占平时成绩的20%。

   2.每章进行一次线上测验,占平时成绩的20%。

   3.每章围绕知识的应用每章留7~10个作业,占平时成绩的40%。

   4.写一篇论文,占平时成绩的20%。

六、实验或课程实践环节

               

 

序号

 
 

实验或课程实践名称

 
 

学时

 
 

内容提要

 
 

1

 
 

金属材料及热处理综合实验

 
 

8

 
 

1.  根据实验所要求得到的组织,合理选择材料,并制定热处理工艺。

 

2.  对试样进行热处理;

 

3.  硬度测试;

 

4.  制备金相试样;

 

5.  观察金相组织;

 

6.  写出综合实验报告。

 

七、学时分配

                                                     

 

序号

 
 

   

 
 

学时

 
 

1

 
 

绪论

 
 

2

 
 

2

 
 

1材料的结构

 
 

6

 
 

3

 
 

2材料的力学性能

 
 

6

 
 

4

 
 

3合金的结晶与合金化原理

 
 

6

 
 

5

 
 

4金属热处理

 
 

8

 
 

6

 
 

5金属材料

 
 

4

 
 

7

 
 

金属材料及热处理综合实验

 
 

8

 

 

合计

 
 

40

 

 

八、考核类型(考试或考查)

    考查

九、先修课程

高等数学、工程图学、机械设计基础、材料力学、金属材料成型基础。

十、适用专业

机械类本科专业。

十一、执行说明

1. 本课程采用翻转课堂教学模式,课外时数和课内时数大约各占50%,教师可根据情况进行调整。

2.成绩考核评定办法:期末考试占50%,平时成绩占40%,实验成绩占10

                     


机械工程材料C

 Mechanical Engineering MaterialsC

 

学分:1.5   总学时:24  理论学时:24   实验/课程实践学时:0/0

一、课程作用与目的

机械工程材料是机械类及其他工程类各专业的一门重要的专业基础课。它包括材料的结构、合金的结晶和合金化原理、金属热处理、金属材料等内容。

通过学习材料的结构、成分、组织与性能、加工工艺之间的关系;钢铁材料热处理的基本原理和工艺及其在机械零(构)件上的应用等内容,使学生掌握材料学的基本理论、基本知识和基本技能,初步具有合理选择材料、正确选定热处理工艺方法、妥善安排工艺路线的能力,为后续课程打好基础。

二、课程基本要求

1. 掌握结合键和结合能、基本概念并能用于分析金属材料、陶瓷材料和高分子聚合物的基本性能特点;掌握晶体、非晶体、单晶体、多晶体基本概念并能用于分析材料的性能;了解布拉菲点阵,掌握体心立方、面心立方和密排六方晶胞及晶向指数、晶面指数的标定、立方晶系晶向原子间距、晶面间距的计算并具有综合分析应用能力;掌握点缺陷、线缺陷、面缺陷基本概念和各种晶体缺陷类型并能用于分析对材料性能的影响;掌握合金相结构和高分子相结构的基本知识;掌握组织基本概念和组织与强度的映射关系并能用于分析组织与力学性能之间关系。

2. 掌握扩散的基本规律并能用于分析相或组织的形成过程;.掌握纯金属结晶的热力学条件和结晶过程;掌握二元合金结晶的热力学条件、两相和三相平衡条件,理解热力学平衡条件和相图之间的关系;.熟练掌握根据相图计算相和组织的质量分数;.熟练掌握铁碳相图、铁碳合金平衡组织与性能关系、铁碳合金的分类和主要用途;.了解合金化基本原理并能用于分析合金中合金元素的作用。

3. 掌握固溶、时效概念及其在提高有色金属材料强度、改善钢的韧性和耐蚀性等方面的应用;掌握奥氏体的形成过程、奥氏体晶粒度概念、影响奥氏体晶粒度的因数并能用于合理制定加热工艺;掌握过冷奥氏体等温转变图并能用于分析珠光体、贝氏体、马氏体的转变过程及其组织特征和力学性能;掌握过冷奥氏体连续冷却转变图、钢的淬透性概念并能用于分析实际淬火条件下从表面到心部组织和性能的变化规律;掌握退火、正火、淬火和回火工艺的定义和目的并能制定相应的热处理工艺;掌握表面淬火工艺方法、目的及应用;掌握渗碳、渗氮的工艺并能用于实际零件的热处理。

4. 掌握常用的渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素刃具钢、低合金刃具钢、高速钢、热作模具钢、冷作模具钢的含碳量范围、主要合金元素的作用、热处理及其用用。

三、教材及主要参考书

1.主要使用教材

王顺兴主编.机械工程材料.第1版.北京:化学工业出版社,2018.

2.主要参考书

(1) 沈莲编. 机械工程材料.第4版.北京:机械工业出版社,2018

(2) 齐宝森,张刚,肖桂勇主编.机械工程材料.第4版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2018

(3) 高为国,钟利主编.机械工程材料.第3版.湖南:中南大学出版社,2018

(4) 文九巴主编.机械工程材料.第2版.北京:机械工业出版社,2009

四、课程内容

1 材料的结构

主要内容:结合键和结合能;晶体、非晶体、单晶体、多晶体;布拉菲点阵、体心立方、面心立方和密排六方晶胞及晶向指数、晶面指数的标定、立方晶系晶向原子间距、晶面间距的计算;点缺陷、线缺陷、面缺陷基本概念和各种晶体缺陷对材料性能的影响;合金相结构和高分子相结构的基本知识;组织基本概念和组织与强度的映射关系。

重点和难点:结合键和结合能、立方晶系晶向原子间距、晶面间距的计算、晶体缺陷对材料性能的影响,组织与强度的映射关系。

2 合金的结晶与合金化原理

主要内容:扩散现象和扩散定律;.纯金属结晶的热力学条件和结晶过程;二元合金结晶的热力学条件、两相和三相平衡条件,热力学平衡条件和相图之间的关系;根据相图计算相和组织的质量分数;铁碳相图、铁碳合金平衡组织与性能关系、铁碳合金的分类和主要用途;.金化基本原理、合金中合金元素的作用。

重点和难点:扩散定律的应用、二元合金结晶的热力学条件、两相和三相平衡条件,热力学平衡条件和相图之间的关系;根据相图计算相和组织的质量分数;铁碳相图、铁碳合金平衡组织与性能关系、铁碳合金的分类和主要用途。

3 金属热处理

主要内容:固溶、时效概念及其应用;奥氏体的形成过程、奥氏体晶粒度概念、影响奥氏体晶粒度的因数;过冷奥氏体等温转变图、珠光体、贝氏体、马氏体的转变过程及其组织特征和力学性能;过冷奥氏体连续冷却转变图、钢的淬透性概念及应用;退火、正火、淬火和回火工艺的定义和目的;表面淬火工艺方法、目的及应用;渗碳、渗氮的工艺。

重点和难点:时效对组织和性能的影响、奥氏体的形成过程、过冷奥氏体等温转变图、珠光体、贝氏体、马氏体的转变过程及其组织特征和力学性能、钢的淬透性概念及应用、四把火、表面淬火和化学热处理。

4 金属材料

主要内容:常用的渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素刃具钢、低合金刃具钢、高速钢、热作模具钢、冷作模具钢的含碳量范围、主要合金元素的作用、热处理及其用用。

重点和难点:渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素刃具钢、低合金刃具钢、高速钢、热作模具钢、冷作模具钢

五、习题或作业(此项可根据课程特点自行选择)

   1.视频后链接覆盖知识点的选择题和判断题,以答对率为评分依据,占平时成绩的20%。

   2.每章进行一次线上测验,占平时成绩的20%。

   3.每章围绕知识的应用每章留7~10个作业,占平时成绩的50%。

六、实验或课程实践环节

   

七、学时分配

                                   

 

序号

 
 

   

 
 

学时

 
 

1

 
 

1材料的结构

 
 

6

 
 

2

 
 

2合金的结晶与合金化原理

 
 

6

 
 

3

 
 

3金属热处理

 
 

8

 
 

4

 
 

4金属材料

 
 

4

 

 

合计

 
 

24

 

 

八、考核类型(考试或考查)

    考查

九、先修课程

高等数学、工程图学、机械设计基础、材料力学、金属材料成型基础。

十、适用专业

近机械类本科专业。

十一、执行说明

1.本课程采用翻转课堂教学模式,课外时数和课内时数大约各占50%,教师可根据情况进行调整。

 2. 成绩考核评定办法:期末考试占60%,平时成绩占40








参考教材

1.主要使用教材

王顺兴主编.机械工程材料.第1版.北京:化学工业出版社,2018

2.主要参考书

(1) 文九巴主编.机械工程材料.第2版.北京:机械工业出版社,2009

(2) 齐宝森,李莉,房强汉主编.机械工程材料.第2版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2005

(3) 杨瑞成,丁旭,等主编.机械工程材料.第2版.重庆:重庆大学出版社,2004


课程评价

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课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 原子结合键和结合能
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1.2.1 相概念及分类
视频
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1.2.2 纯金属的晶体结构
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1.2.3.1 晶向指数
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1.2.3.2 晶面指数
视频
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1.2.4 晶体缺陷
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1.2.5 合金相结构
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1.2.6 高分子的相结构
视频
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1.3 组织结构
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1.4 第一章测试
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2.1 弹性变形
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2.2.1 强度、塑性和韧性
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2.2.2 金属单晶体的塑性变形
视频
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2.2.3 金属多晶体的塑性变形
视频
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2.2.4 金属强化机理
视频
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2.2.5 粘弹性变形
视频
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2.3.1 断裂的类型及断口特征
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2.3.2 缺口效应、冲击和断裂韧性
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2.3.3 低应力延时断裂
视频
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2.3.4 磨损
视频
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2.4 硬度
视频
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2.5 第二章测试
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3.1 扩散现象和扩散定律
视频
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3.2 纯金属的结晶
视频
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3.3.1 二元合金结晶的热力学条件和相图
视频
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3.3.2 匀晶转变
视频
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3.3.3 二元共晶相图
视频
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3.3.4 二元包晶相图
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3.3.5 其他二元合金相图
视频
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3.3.6 铁碳合金相图
视频
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3.4.1 有色金属的合金化原理
视频
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3.4.2 钢铁合金化原理
视频
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3.5 第3章测试
作业
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4.1 合金的固溶和时效
视频
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4.2 奥氏体的形成
视频
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4.3.1 过冷奥氏体等温转变图
视频
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4.3.2 影响等温转变图形状和位置的因素
视频
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4.3.3 珠光体的组织与性能
视频
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4.3.4 贝氏体的组织与性能
视频
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4.3.5 马氏体的组织与性能
视频
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4.4.1 过冷奥氏体的连续冷却转变图
视频
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4.4.2 钢的淬透性
视频
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4.5 金属的退火
视频
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4.6 钢的正火
视频
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4.7 淬火
视频
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4.8 回火
视频
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4.9 表面淬火
视频
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4.10.1 钢的渗碳
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作业
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4.10.2 钢的渗氮
视频
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4.10.3 钢的碳氮共渗
视频
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作业
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4.11 第四章测试
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5.1.1 渗碳钢
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5.1.2 调质钢
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5.1.3 弹簧钢
视频
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5.1.4 滚动轴承钢
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5.2.1 碳素及低合金刃具钢
视频
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5.2.2 高速钢和硬质合金
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5.3 模具钢
视频
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5.4.1 不锈钢
视频
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5.4.2 耐热钢
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5.5 耐磨材料
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文档
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2023-03-30 2.08MB
5.6.1 灰铸铁
视频
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2023-03-30 166.23MB
 
作业
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2023-03-30 --
 
文档
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2023-03-30 2.20MB
 
文档
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2023-03-30 287.50KB
5.6.2 可锻铸铁
视频
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2023-03-30 121.93MB
 
作业
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2023-03-30 --
 
文档
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2023-03-30 786.50KB
 
文档
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2023-03-30 1.11MB
5.6.3 球墨铸铁
视频
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2023-03-30 142.53MB
 
作业
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2023-03-30 --
 
文档
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2023-03-30 1.12MB
 
文档
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2023-03-30 565.00KB
5.6.4 蠕墨铸铁
视频
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2023-03-30 71.73MB
 
文档
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2023-03-30 495.00KB
 
文档
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2023-03-30 427.00KB
5.7.1 铝合金
视频
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作业
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2023-03-30 --
 
文档
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2023-03-30 1.00MB
 
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2023-03-30 1.32MB
5.7.2 铜合金
视频
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作业
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2023-03-30 1.86MB
 
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2023-03-30 1.13MB
5.7.3 钛合金
视频
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作业
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2023-03-30 879.50KB
 
文档
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2023-03-30 1.33MB
5.7.4 镁合金
视频
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作业
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5.7.5 滑动轴承合金
视频
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2023-03-30 1.99MB
5.8 第五章测试
作业
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6.1 第一章复习题
作业
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6.2 第二章复习题
作业
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6.3 第三章复习题
作业
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6.4 第四章复习题
作业
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6.5 第五章复习题
作业
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