《工程材料与热处理》课程.docx

工程材料与热处理课程工程材料与热处理课程标准 课程编码：JS1004B 课程类别：必修课 适用专业：机械设计与制造 授课单位：机电工程系 学分：3 学时：54 编写执笔人及编写日期： 审定负责人及审定日期： 1课程定位和课程设计 明确本课程在人才培养目标中的地位、作用，要突出本课程的基本理念和教学设计思路。 1.1课程性质与作用 课程性质和特点 工程材料与热处理是机械设计与制造专业学生必修的一门综合性的专业基础课，是研究工程材料及加工方法的一门学科。主要内容包括：机械工程材料与热处理、铸造、塑性成型和焊接四大部分的基础知识，涉及工程材料及其材料加工工艺的各个方面。通过本课程的学习，可以后为续课程的学习及毕业后从事相关工作打下坚实的基础。 1.2基本要求 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求： (1)了解金属学的基本知识。 (2)掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。 (3)了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。 (4)了解热处理的一般原理及其工艺。 (5)了解热处理工艺在实际生产中的应用 1.3本课程与相关课程的联系 前修课程为：机械制图、工程力学、互换性与测量技术。 后续课程为：机床电气控制与、CAD/CAM应用-MasterCam、机械制造工艺学、金属切削原理与刀具、机床夹具设计、数控编程与加工技术、金属切削机床及设计 2课程目标 学生通过本课程的学习，获得常用金属材料及其加工工艺方面的知识，为学习其他有关课程及以后从事机械和加工制造方面的工作奠定必要的基础。 通过教学使学生掌握下列知识： 熟悉常用金属材料的组织、性能、应用和选用原则。 掌握各种主要加工方法的基本原理和工艺特点。具有选择毛坯、零件加工方法以及工艺分析的初步能力。 熟悉零件结构设计的工艺性要求。 了解各种主要加工方法所用设备的基本工作原理和大致结构。 初步了解与本课程有关的新技术、新材料、新工艺。 3课程内容与教学要求 3.1教学内容及要求 绪 论 教学要求： 1、明确学习本课程的目的。 2、了解本课程的基本内容。 教学内容： 1、学习金属材料与热处理的目的 2、金属材料与热处理的基本内容 3、金属材料与热处理的发展史 4、金属材料在工农业生产中的应用 教学建议： 1、结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。 2、展望金属材料与热处理的发展前景。 第一章 金属的性能 教学要求： 1、掌握金属的力学性能，包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳等概念及各力学性能的衡量指标。 2、了解金属的工艺性能。 教学内容： §11 金属的力学性能 一、强度 二、塑性 三、硬度 四、冲击韧性 五、疲劳强度 §1-2金属的工艺性能 一、铸造性能 二、锻造性能 三、焊接性能 四、切削加工性能 第二章 金属的结构与结晶 教学要求： 1、了解金属的晶体结构。 2、掌握纯金属的结晶过程。 3、掌握纯铁的同素异构转变。 教学内容： §2-1 金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、晶体结构的概念 三、金属晶格的类型 §22纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线及过冷度 二、纯金属的结晶过程 三、晶粒大小对金属力学性能的影响 四、金属晶体结构的缺陷 §23 金属的同素异构转变 教学建议： 1、晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课。 2、讲透同素异构转变与结晶过程之间的异同点。 第三章 金属的塑性变形与再结晶 教学要求： 1、了解金属塑性变形的基本原理。 2、掌握冷塑性变形和热塑性变形对金属性能的影响。 教学内容： §31 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 §32 冷性变形对金属性能与组织的影响 一、冷塑性变形对金属性能的影响 二、冷塑性变形对金属组织结构的影响 §33 回复与再结晶 一、回复 二、再结晶 三、晶粒长大 §34 金属的热塑性变形 一、热加工与冷加工的区别 二、热加工对金属组织和性能的影响 教学建议： 1、冷加工专业的学生作为选学内容。 2、利用塑性变形理论，分析细晶粒金属材料具有良好的力学性能原因。 第四章 铁碳合金 教学要求： 1、掌握合金的概念及合金组织的基本类型。 2、掌握铁碳合金的基本组织，包括概念、牌号、性能等。 3、掌握简化的FeFe3C相图中的主要特性点、特性线的含义及典型铁碳合金的结晶过程。 4、掌握含碳量对钢组织及性能的影响。 教学内容： §41合金的组织 一、固溶体 二、金属化合物 三、混合物 §42二元合金相图 一、二元合金相图的建立 二、铅锑二元合金相图的分析 §43铁碳合金相图 一、铁碳合金的相及组织 二、铁碳合金相图 三、典型铁碳合金的结晶过程 四、铁碳合金的成分、组织与性能的关系 五、FeFe3C相图的应用 实验 观察典型铁碳合金的金相组织 教学建议： 1、通过铁碳合金相图分析,讲明相图在生产中的应用。 2、因碳铁合金组织的内容较为抽象,应作金相实验。 第五章 碳素钢 教学要求： 1、了解碳素钢中常存元素对钢的性能影响。 2、掌握常用碳素钢的牌号、成分、性能及主要用途。 3、了解钢的火花鉴别方法。 教学内容： §5-1 常存元素对钢性能的影响 一、硅 二、锰 三、硫 四、磷 §5-2碳素钢的分类 一、按钢的含碳量分类 二、按钢的质量分类 三、按钢的用途分类 四、按冶炼时脱氧程度的不同分类 §5-3 碳素钢的牌号及用途 一、碳素结构钢 二、优质碳素结构钢 三、碳素工具钢 四、铸造碳钢 §5-4钢的火花鉴别 一、火花鉴别的原理及火花组成 二、火花鉴别方法 实验钢的火花鉴别 教学建议 ： 1、重点讲述常用钢的牌号、成分、性能及用途。 2、若讲授钢的火花鉴别一节，可组织学生自磨火花，并仔细观察，鉴别常用钢的不同火花。 第六章 钢的热处理 教学要求： 1、了解钢在加热和冷却时的组织转变。 2、掌握钢的退火、正火、淬火、回火及表面热处理的方法和目的。 3、掌握常用工件热处理的方法。 教学内容： §6-1 钢在加热时的转变 一、钢的奥氏体化 二、奥氏体晶粒的长大 §6-2 钢在冷却时的转变 一、过冷奥氏体的等温转变 二、过冷奥氏体等温转变图的应用 §6-3 钢的退火与正火 一、退火 二、正火 §64 钢的淬火 一、淬火加热温度 二、淬火冷却介质 三、淬火方法 四、钢的淬透性和淬硬性 五、淬火缺陷 §65 钢的回火 一、淬火钢在回火时组织与性能的变化 二、回火的分类及应用 §66钢的表面热处理 一、表面淬火 二、化学热处理 §67热处理新工艺简介 一、形变热处理 二、激光热处理 三、保护气氛热处理 四、真空热处理 §68零件的热处理分析 一、热处理的技术条件 二、热处理的工序位置 三、典型零件的热处理分析 第七章 合金钢 教学要求： 1、了解合金元素在钢中的作用。 2、掌握常用合金钢的牌号、性能及热处理方法。 教学内容： §71 合金元素在钢中的主要作用 一、强化铁素体 二、形成合金碳化物 三、细化晶粒 四、提高钢的淬透性 五、提高钢的回火稳定性 §72 合金钢的分类和牌号 一、合金钢的分类 二、合金钢的牌号 §73合金结构钢 一、低合金结构钢 二、合金渗碳钢 三、合金调质钢 四、合金弹簧钢 五、滚动轴承钢 §74合金工具钢 一、合金刃具钢 二、合金模具钢 三、合金量具钢 §75特殊性能钢 一、不锈钢 二、耐热钢 三、耐磨钢 教学建议： 1、通过对合金元素在钢中作用的讲解，使学生掌握合金钢的特点。 2、重点讲述常用合金钢的牌号、性能、热处理方法及应用。 第八章 铸 铁 教学要求： 1、了解铸铁的分类。 2、掌握灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的牌号。 3、了解灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的组织、性能及主要用途。 教学内容： §8-1 铸铁的石墨化 §8-2灰铸铁 一、灰铸铁的组织与性能 二、灰铸铁的孕育处理 三、灰铸铁的牌号及用途 四、灰铸铁的热处理 §8-3可锻铸铁 一、可锻铸铁的组织与性能 二、可锻铸铁的牌号及用途 §8-4 球墨铸铁 一、球墨铸铁的组织与性能 二、球墨铸铁的牌号及用途 三、球墨铸铁的热处理 §8-5蠕墨铸铁 教学建议： 1、重点分析铸铁与钢的性能差异。 2、重点讲解石墨的形状、数量、大小及分布状况对铸铁性能的影响。 3.2 各教学环节学时分配 章节 教学环节 Ch1 工程材料与机械制造过程 Ch2金属的性能 §2-1 金属的力学性能 §2-2 金属的工艺性能 *实 验 力学性能实验 Ch3 金属材料的结构与凝固 §3-1 金属的晶体结构 *§3-2 纯金属的结晶 §3-3 金属的同素异构转变 §3-4 合金的组织 §3-5 二元合金相图 §3-6 铁碳合金相图 §3-7金属的塑性变形与再结晶 *实 验 观察典型铁碳合金的金相组织 Ch4 材料的强化与热处理 讲授 2 2 3 2 1 2 2 4 2 2 2 2 2 1 1 1 1 5 1 实验 2 2 合计 6 18 12 12 §6-1 钢在加热时的转变 §6-2 钢在冷却时的转变 §6-3 钢的退火与正火 §6-4 钢的淬火 §6-5 钢的回火 §6-6 钢的表面热处理 *§6-7 热处理新工艺简介 *§6-8 零件的热处理分析 Ch5 金属材料 §5-1非合金钢 §5-1-1 常存元素对钢性能的影响 §5-1-2 碳素钢的分类 §5-1-3 碳素钢的牌号及用途 *§5-1-4 钢的火花鉴别 *实 验 钢的火花鉴别 §5-5 合金钢 §5-5-l 合金元素在钢中的主要作用 §5-5-2 合金钢的分类及牌号 §5-5-3 合金结构钢 §5-5-4 合金工具钢 §5-5-5 特殊性能钢 Ch6 铸铁及非铁基材料 §6-1 铸铁的石墨化 §6-2 灰铸铁 §6-3 可锻铸铁 §6-4 球墨铸铁 *§6-5 蠕墨铸铁 *§6-6非铁合金属材料 总 计 4课程实施 4.1教学条件 2 1 1 5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 48 2 6 6 54 具有大学本科及以上学历或讲师、实验师、工程师及以上职称；或者具有技师以上资格证书。任课教师的职业能力要高，知识结构要合理，最好是有从事热相关工作五年以上工作经验的专门人员。 4.2教学方法建议 课程教学方法只要以多媒体教室讲授+实物演示，以及工厂参观等。 4.3考核方式及课程的成绩评定 考核方式以理论联系实际、平时成绩与期末考试成绩相结合的方式进行，在对理论知识考核的同时，注重对学生实践技能的考查。 理论考核为期末闭卷考试。 实践部分主要以实验课程来进行考核。 期末占60%+平时20%(作业，出勤等)+实验20%。 4.4推荐教材 使用教材工程材料与热处理机械工业出版社黄晓明 主编 参考教材工程材料与热加工高等教育出版社 游文明 主编 工程材料及机械制造基础机械工业出版社相瑜才等主编 工程材料与成形技术基础高等教育出版社 鞠鲁粤 主编 5课程资源开发与利用 根据课程教学目标、学生的实际以及本课程的针对性、专业性和应用性等特点，本课程的教学应该建设有文字教材、教学实物或模型，标准课件，以及教学视频等。 相关教辅资料可以参看4.4，同时可以充分利用网络资料丰富教学资源，利用相关企业获得更多的教学素材等。 6其他说明 高职院校专业教学改革，必须顺应当前国内外发展趋势，突出培养学生的合作协调、沟通表达以及应用创新等全面成长能力。应当要对人才培养模式、教学目标、教学内容、课程体系、教学考核评价等各个方面进行全面同步的变革；要结合学校的办学定位、办学资源和人才培养目标进行相应的改革创新、形成特色。 教学过程中，要从高职教育的目标出发，了解本专业对知识的需求，注重于有关课程的配合，把握好“必须、够用为度”的原则，教好专业理论知识。 重视对学生学习方法的指导，培养学生的学习兴趣和爱好，提高学生的自学能力与创新精神。重视课堂提问、习题的选择以及课外拓展训练。