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机械工程材料教学大纲

??##一、课程基本信息

1.课程名称：机械工程材料

2.课程代码：[具体代码]

3.课程类型：专业基础课

4.学分/学时：[X]学分，[16X]学时（理论教学[12X]学时，实践教学[4X]学时）

5.适用专业：机械类各专业

6.先修课程：工程制图、工程力学等

7.课程目标：使学生了解机械工程材料的基本性能、分类及应用，掌握常用金属材料的热处理工艺及其对组织和性能的影响，熟悉典型零件的选材及用材分析方法，培养学生正确选材和合理使用材料的能力，为后续专业课程的学习和从事机械工程领域的工作奠定坚实的材料科学基础。

##二、课程内容与学时安排

绪论（2学时）

1.课程介绍

机械工程材料在机械工程中的地位和作用。

本课程的研究对象、主要内容和学习方法。

2.材料的分类

按化学成分分类，介绍金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料等。

按用途分类，介绍结构材料、功能材料等。

材料的性能（4学时）

1.力学性能

强度、塑性、硬度、韧性等概念及测定方法。

应力应变曲线及其分析。

2.物理性能

密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性等。

3.化学性能

耐腐蚀性、抗氧化性等。

金属的晶体结构与结晶（4学时）

1.金属的晶体结构

晶体与非晶体的概念。

金属晶体的常见晶格类型，如体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。

晶胞的概念及晶格常数。

金属晶体中的原子排列特点。

2.金属的结晶

结晶的概念及基本过程。

过冷度的概念及其对结晶过程的影响。

晶核的形成与长大方式。

晶粒大小对金属性能的影响及细化晶粒的方法。

二元合金相图（6学时）

1.合金的基本概念

合金的定义、组成相、组织等。

合金的分类。

2.二元合金相图的建立与分析方法

相图的概念、表示方法。

相图的建立步骤。

杠杆定律及其应用。

3.典型二元合金相图分析

匀晶相图，如CuNi相图，分析其结晶过程及组织变化。

共晶相图，如PbSn相图，分析其共晶转变过程及组织组成。

包晶相图，如PtAg相图，分析其包晶转变过程。

铁碳合金相图（8学时）

1.铁碳合金的基本组元

铁的同素异构转变。

碳在铁中的存在形式。

2.铁碳合金相图分析

相图的基本结构，包括相区、相线等。

典型组织的形成过程及室温组织组成物。

含碳量对铁碳合金组织和性能的影响。

3.钢的分类

按化学成分分类，分为碳素钢和合金钢。

按质量分类，分为普通钢、优质钢、高级优质钢。

按用途分类，分为结构钢、工具钢、特殊性能钢。

金属的塑性变形与再结晶（6学时）

1.金属的塑性变形

单晶体的塑性变形方式，如滑移和孪生。

多晶体的塑性变形特点。

塑性变形对金属组织和性能的影响，如加工硬化、残余应力、纤维组织等。

2.金属的回复与再结晶

回复的概念、机制及对性能的影响。

再结晶的概念、形核与长大机制。

再结晶温度及其影响因素。

热加工与冷加工的概念及区别。

钢的热处理（10学时）

1.热处理的基本概念

热处理的定义、目的和工艺过程。

热处理的分类，如整体热处理、表面热处理、化学热处理等。

2.钢在加热时的组织转变

奥氏体的形成过程及影响因素。

3.钢在冷却时的组织转变

过冷奥氏体的等温转变曲线（C曲线）及连续冷却转变曲线（CCT曲线）。

珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变的特点及组织形态。

4.常用热处理工艺

退火，包括完全退火、不完全退火、球化退火、去应力退火等，介绍其工艺特点及应用。

正火，介绍其工艺特点及应用。

淬火，介绍淬火介质、淬火方法及淬火缺陷。

回火，包括低温回火、中温回火、高温回火，介绍其工艺特点及应用。

表面淬火，如感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火，介绍其原理及应用。

化学热处理，如渗碳、渗氮、碳氮共渗，介绍其原理、工艺过程及应用。

合金钢（8学时）

1.合金钢的概述

合金钢的定义、分类及特点。

合金元素在钢中的作用，如强化铁素体、形成合金碳化物、提高钢的淬透性、细化晶粒等。

2.合金结构钢

低合金高强度结构钢的性能特点、成分及应用。

合金渗碳钢的性能要求、典型钢种及热处理工艺。

合金调质钢的性能要求、典型钢种及热处理工艺。

合金弹簧钢的性能要求、典型钢种及热处理工艺。

滚动轴承钢的性能要求、典型钢种及热处理工艺。

3.合金工具钢

刃具钢的性能要求、典型钢种及热处理工艺。

模具钢的性能要求、典型钢种及热处理工艺。

量