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华侨大学本科课程教学大纲
 

《工程材料》教学大纲

适用专业 机械设计制造及自动化(学分:25 学时:40-50)

一、课程的性质和任务

性质:《工程材料》是机械工程及自动化专业的技术基础课,以金属材料及热处理为主要教学

内容。金属材料及热处理是一门从生产实践中发展起来,又直接为生产服务的课程,有丰富

的理论性和实践性。在学习本课程前,学生应学完化学、物理、材料力学、机械制造基础等

课程,并经过金属工艺方面的基本工艺实习,对机械加工有一定的感性认识。

任务:

1 讲述金属和合金的组织结构,结晶过程,塑性变形与再结晶,二元相图的基本理论。

2 讲解钢铁材料的热处理基本原理和工艺。

3 讲授钢的合金化的原理。

4 介绍常用的碳钢、合金钢、铸铁、铝、铜及其合金的编号、成分、组织、性能和用途。

二、课程的教学内容

(一) 绪论

1 材料的发展概况。

2 课程研究的内容、学习目的和任务。

3 如何学好本课程。

(二) 金属材料的力学性能

强度与塑性、硬度、塑性与疲劳强度。

(三) 纯金属与合金的晶体结构及结晶

1 金属的晶体结构;金属的键结合,金属结构的基本概念,常见金属的晶格结构。

实际金属的结构;多晶体结构,晶体缺陷。

2 合金的晶体结构;合金、相、组织的概念,固溶体、金属化合物。

3 纯金属的结晶过程;金属结晶的基本规律,结晶过程,影响生核和长大的因素及控制晶

粒尺寸的方法,金属铸锭的组织。

4 合金的结晶;二元合金相图的意义,二元相图的建立,基本相图(匀晶相图,共晶相图)



5 晶内偏析、重力偏析产生的原因及消除的措施。

6 相图与合金性能的关系。

(四) 金属的塑性变形与再结晶

1 金属的塑性变形:金属的变形与断裂,单晶体塑性变形的形式、条件、特点,多晶体塑性变形的特点和过程。

2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响。

回复与再结晶:变形金属在加热时组织和性能的变化,金属再结晶的温度,影响再结晶粒大小的因素。

3 金属的热变形:冷变形与热变形的区别,热变形对材料组织和性能的影响。
(五) 铁碳相图与非合金钢

1 纯铁的同素异构转变,铁碳合金中相结构及其性能。

2 Fe-Fe3C相图分析:Fe-Fe3C相图上点、线的物理意义,碳钢的组织转变过程,白口铸

铁的结晶过程,Fe-Fa3℃相图的应用。

3 碳钢:含碳量对组织与性能的影响,钢中杂质的影响,碳钢的分类、牌号、性能与用途



(六) 钢的热处理

1 钢的热处理原理、特点、分类。

2 钢在加热时的组织转变:奥氏体的形成过程,影响奥氏体晶料长大的因素,奥氏体晶粒

度的概念。

3 钢在冷却时的组织转变:过冷奥氏体的等温转变(等温转变曲线的建立、物理意义、奥

氏体等温转变产物与性能,影响C-曲线的因素);过冷奥氏体在连续冷却条件的转变(不同冷

却速度下转变产物,马氏体转变,连续冷却曲线与等温冷却曲线的区别)。

4 钢的热处理工艺

钢的退火、正火:加热温度、冷却。退火、正火的目的和应用。

钢的淬火、回火:加热温度、冷却介质。淬火、回火的目的和应用。

钢的淬透性:淬透性的概念、测定方法及应用。

钢的表面热处理:表面淬火(感应加热表面淬火),化学热处理的方法和应用。

5 热处理零件质量分析,热处理技术条件与工序位置。

(七) 合金钢

1 合金的概述。

2 钢的合金化。

1) 合金元素对钢中基本相的影响。

2) 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响。

3) 合金元素对热处理的影响:对奥氏体化和其晶粒长大的影响;对C-曲线,淬透性和残余

奥氏体的影响;对钢回火转变的影响。

4) 合金钢的分类

3 合金结构钢

1) 用途、分类、编号2) 普通低合金结构钢3)渗碳钢4) 调质钢5) 弹簧钢6) 轴承钢

4工具钢

1) 分类,编号

2) 刃具钢:性能要求;碳素刃具钢;低合金刃具钢;高合金刃具钢(高速钢)。

3) 模具钢;冷作模具钢;热作模具钢;冷热兼用的超高强度钢;塑料模具用钢。

4) 特殊性能钢;不锈钢。

(八) 铸铁

1 铸铁的分类,铸铁的石墨化及其影响因素。

1) 灰口铸铁:成分、组织和性能,孕育处理。牌号及用途。

2) 可锻铸铁

3) 球墨铸铁

(九) 有色金属与粉末冶金材料

1 铝及铝合金:工业纯铝,铝合金的分类及热处理,变形铝合金,铸造铝合金。

2 铜及铜合金:工业纯铜,黄铜,青铜。

3 轴承合金

4 硬质合金

(十) 金属材料的表面处理

金属材料表面的强化处理、防腐处理、装饰处理。

(十一) 典型零件选材与工艺分析

三、课程的教学要求

1 建立材料成分、组织、热处理工艺与性能之间的关系。

2 掌握金属和合金的组织结构、结晶过程、塑性变形、再结晶、二元合金相图的基本理论,熟练掌握Fe-Fe3C相图。

3 了解钢铁材料的热处理原理、工艺及在零件加工过程中的地位和作用,能根据零件的技术条件正确地选定热处理工艺,合理地安排加工工艺路线。

4 掌握常用的金属材料性能与用途,合理地选用材料。

四、课程的重点和难点

1 铁碳相图:铁碳相图是了解钢铁材料性能的基础。用简化的铁碳相图说清楚各相区的组织及A1、A3、Acm等各线的物理概念。在此基础上,阐明含碳量的增加及杂质含量对钢机械性能的影响。

2 钢的热处理:阐明和了解钢的热处理本质,介绍奥氏体在加热与冷却过程中的组织转变。了解其转变过程及影响因素。讲明退火、正火、淬火、回火、表面淬火、化学热处理的目的、工艺及应用。重点是热处理工艺的应用。

3 合金钢:讲明合金元素在钢中的作用。重点是合金结构钢和合金工具钢的牌号和应用,特别是常用的模具钢的牌号、热处理工艺及应用范围,学生必须很好地掌握。

五、实验

1 金相显微镜的使用及金相显微试样的制备。

2 钢铁平衡组织的观察。

3 碳钢的热处理工艺与组织、性能的关系和不平衡组织的观察。

4 铸铁显微组织的观察。

5 有色金属显微组织的观察。

六、课程的学时分配

      略

七、教材和主要参考书

1 《机械工程材料》 许德珠主编 高等教育出版社

2 《金属材料和热处理》 史美堂主编 上海科学技术出版社

3 《提高模具寿命指南》( 选材及热处理) 冯晓曾 王家瑛 何世禹编 机械工业出版社

八、说明

1 模具钢部份除教材的内容外另增加了6-8个学时内容,

介绍一些新型的模具材料,可以根据具体情况安排。

2 每章讲述完可布置一定的思考题作业,以巩固课堂教学内容。


 

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