工程材料》教案总纲一、课程性质及教学目的：《工程材料》是机械及近机类专业一门重要的技术基础课。
本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线，重点介绍材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。
学习本课程的目的，是使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识。
通过对基础科学和知识的综合和运用，初步具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料，正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。
二、课程内容：包含工程材料的分类及性能、材料的结构、材料制备的基本知识、二元相图及应用、材料的变形、钢的热处理、工业用钢、铸铁、有色金属、常用非金属材料、工程材料的选用等11章。
纵观本课程所含内容可知，其内容较为庞杂。
具有三多的特点；即所谓内容头绪多、原理规律多（涉及原理、规律几十个）、概念定义多（名词、定义三百多个），由于该课程具有上述特点，加之有些微观结构看不见、摸不到，而且课程内容枯燥、乏味，因此，教师感到难教，学生感到难学。
三、与其它课程的关系：“工程材料”是以化学、物理、材料力学、金属工艺学和金工教学实习为基础的课程，在学习时应联系上述基础课程的有关内容，以加深对本课程内容的理解。
同时本课程的基础，在今后学习有关专业课程时，还应经常联系本书的有关内容，以便进一步掌握所学的知识。
四、教学对象：机械制造及自动化、汽车工程、测控技术、采矿工程专业的本科生。
五、教学指导思想：1.从材料应用的角度出发讲授《工程材料》，体现21世纪教学理念、教学改革精神和世界工程教育思想。
2.严格按《工程材料》教学大纲及《工程材料实验教学大纲》进行教学，注意课程内容的准确定位和整体优化。
3.开设的实验及课堂讨论应有利于学生分析问题、解决问题的能力及创新能力培养。
六、教学重点：1．典型金属的晶体结构；2．晶体缺陷；3．二元相图；4．铁碳相图及其应用；5．塑性变形与再结晶；6．钢的热处理；7．工业用钢。
七、教学难点：1．典型金属的晶体结构；2．晶体缺陷；3．二元相图；4．铁碳相图的分析与应用；5．塑性变形机理与再结晶机制；6．钢的热处理。
八、教学方法：1．采用启发式、归纳类比法、教学模型、电化教学等传统教学方法。
2．改革实验内容及方法，注重理论联系实际及培养学生分析问题、解决问题的能力，利用电视、计算机等辅助教学手段提高实验教学效果。
3．正确处理《工程材料》与基础课、专业课的关系：即利用基础课所学过的知识来讲授《工程材料》，结合专业特点讲授《工程材料》。
九、学时分配：1．讲课：36学时2．实验：18学时总学时：54学时十、教学过程（见讲义）：主要包括：1．后次复习前次概念；2．本次讲授内容的引入；3．新教学内容的讲授过程；4．小结；5．思考作业题。
十一、实验内容1．材料密度的测定2学时2．材料电阻温度系数测定2学时3．铁碳合金平衡组织观察2学时4．铁碳合金非平衡组织观察2学时5．综合实验：钢的热处理2学时6．综合实验：xx相试样的制备2学时7．综合实验：显微摄影2学时8．综合实验：暗室技术2学时9．常用材料组织观察2学时十一、教材及教学参考书1．《工程材料》刘天模、徐幸梓主编机械工业出版社2．《机械工程材料》王焕庭、李矛华主编大连理工大学出版社第一章工程材料的分类及性能一、教学目的及要求通过本章学习，使学生掌握材料在力学、电学和热学等方面的性能和特征，为以后各章中研究结构与性能关系打下良好的基础。
二、主要内容1．机械制造与材料；2．材料的分类3．材料的性能。
三、学时安排：4学时四、教学重点：1．材料的分类；2．材料的性能。
五、教学难点：材料的性能。
六、教学过程：(见讲稿)七、思考作业题：1．一铜棒的最大拉应力为70MPa，若要承受2000kg的载荷，它的直径是多少？2．有一钢棒在无塑性变形时所能承受的最大载荷11800kg，问它的强度是多少。
3．1根2米长的黄铜棒温度升高80℃，要使该棒有同样的伸长，问需要作用多少力？4．一根焊接钢轨在35℃时铺设并固定，因此不能发生收缩。
问当温度下降到9℃时，钢轨内产生的应力有多大？5．零件设计时，选取σ0.2（σS）还是选取σb，应以什么情况为依据？6．δ与ψ这两个指标，哪个能更准确地表达材料的塑性？7．常用的测量硬度的方法有几种？其应用范围如何？8．有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。
哪种方法合理？为什么？9．举例说明机器设备选材中物理性能、化学性能、工艺性能的重要性。
第二章材料的结构一、教学目的及要求通过本章的学习，使学生掌握三大固体材料的结构特点、性能特点，建立材料结构与性能之间的关系。
二、主要内容1．材料的结合方式；2．金属材料的结构；3．高分子材料的结构特点；4．陶瓷材料的结构特点。
三、学时安排：4学时四、教学重点：1．典型金属材料的晶体结构；2．晶体缺陷及其对性能的影响；3．合金相结构；4．高分子材料及陶瓷材料的结构及性能特点。
五、教学难点：1．金属材料的晶体结构；2．各类缺陷对结构及性能的影响；4．高分子材料、陶瓷材料的结构特点。
六、教学过程：(见讲稿)七、思考作业题：1．三大固体材料的键性如何？2．金属的特性是什么？3．纯金属的晶体结构有几种类型？4．合金相结构有几种？都是什么？5．金属材料的性能特点是什么？6．高分子材料的结构及性能特点是什么？7．陶瓷材料的结构及性能特点是什么？8．试说明一个面心立方等于一个体心正方结构。
9．合金相VC、Fe3C、CuZn、ZrFe2属于何种类型，并指出其结构特点。
第三章材料制备的基本知识一、教学目的及要求：通过本章学习，使学生掌握金属结晶的基本规律、了解高分子材料的合成与陶瓷材料的成形与烧结工艺。
二、主要内容：1．结晶过程；3．陶瓷材料的制备过程；三、学时安排：4学时四、教学重点：1．结晶的基本过程；2．合金的结晶；3．金属铸锭的凝固；4．聚合物的合成。
五、教学难点：1.结晶的规律；2.合金的结晶。
六、教学过程：(见讲稿)七、思考作业题：1．液态金属结构与固态金属结构有何区别，试述小体积液态纯金属结晶过程。
2．细化铸件晶粒的途径有那些？为什么？3．液态金属结晶时需要过冷，那么固态金属熔化时是否会出现过热？4．金属结晶的基本规律是什么？结晶过程是怎样进行的？5．过冷度与冷却速度有何关系？为什么金属结晶一定要有过冷度？它对晶粒大小有何影响？6．如果其它条件相同，试比较在下列条件下，铸件晶粒的大小：（1）砂型铸造与金属铸造；（2）厚壁铸件与薄壁铸件；（3）加变质剂与不加变质剂；（4）浇注时振动与不振动。
7．凝固与结晶是不是一回事？影响凝固的因素有哪些？8．晶粒度等级N是由关系式m=2N+2来确定的，试计算晶粒度为7级时，晶粒的实际的平均直径是多少？9．聚合物的加成聚合反应与逐步聚合反应有何区别？10．陶瓷烧结时为什么会产生收缩现象？11．试比较陶瓷粘滞成型与烧结工艺之间的区别。
第四章二元相图及应用一、教学目的及其要求：通过本章学习，使学生们掌握二元相图的基本类型、分析和使用，掌握铁碳合金的基本知识及铁碳相图的应用。
二、主要内容1．二元相图的建立；2．二元相图的基本类型及应用；3．相图与合金性能之间的关系；4．铁碳合金相图。
三、学时安排：6学时四、教学重点：1．二元相图的基本类型及应用；2．铁碳合金相图的分析和应用。
五、教学难点：1．二元相图的基本类型及应用；2．铁碳合金相图的分析和应用。
六、教学过程：(见讲稿)七、思考作业题：1．二元相图有那些最基本的类型？何为匀晶转变、共晶转变、包晶转变、共析转变。
2．何为“杠杆定律”？“杠杆定律”的应用范围及用途。
3．简述枝晶偏析形成过程和消除方法。
4．何谓相组成物和组织组成物？请举例说明之。
5．一个二元共晶反应如下：L（WB=75%）α（WB=15%）+β（WB=95%）（1）WB =50%的合金完全凝固时初晶α与共晶（α+β）的重量百分数，以及共晶体中α相与β相的重量百分数；（2）若已知显微组织中β初晶与（α+β）共晶各占一半，求该合金的成分。
6．铁碳合金有那些基本相？从组织反应的角度看，纯铁、钢、铸铁有何区别？7．纯铁的三个同素异构体是什么？晶体结构如何？8．α－Fe和铁素体有何区别？γ－Fe和奥氏体有何区别？9．从组织的角度看，渗碳体有哪几种基本的形态？10．按含碳量可将铁碳合金分为那几类？它们的力学性能随含碳量的增加有何变化规律？11．分析0.45%C，1.2%C和2.3%C的铁碳合金的平衡结晶过程，计算室温下组织组成物的相对量及两相相对量。
12．根据显微组织分析，一灰口铁内石墨的体积占12%，铁素体的体积占88%，试求该合金的碳含量。
13．分析含碳量为0.2%、0.6%、0.77%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算含碳量为0.2%的铁碳合金在室温下相的相对量和组织相对量。
第五章材料的变形一、教学目的及其要求：通过本章学习，使学生们掌握固体材料变形的基本方式、塑性变形对组织与性能的影响、金属及合金强化，掌握变形金属的加热转变、回复与再结晶，掌握高分子材料和陶瓷材料的变形特点。
二、主要内容1．金属的塑性变形与再结晶；2．高分子材料的变形；3．陶瓷材料的变形特点。
三、学时安排：4学时四、教学重点：1．塑性变形对组织与性能的影响；2．回复与再结晶；3．高分子材料的变形特点。
五、教学难点：1．塑性变形的机理；2．回复与再结晶；3．热塑性塑料与热固性塑料的变形。
六、教学过程：(见讲稿)七、思考作业题：1．金属材料冷塑性变形时，主要的变形方式有那些？2．滑移与孪生有何异同？3．何为滑移带与滑移线？何为交滑移与多滑移？4．冷塑变对金属及合金的组织性能有何影响？5．何谓形变织构？如何表示板织构与丝织构？一旦产生织构，性能上有何变化？6．用位错理论解释金属及合金形变强化。
7．热固性塑料在拉伸和压缩变形时，有何不同？8．将一根长20m，直径14mm铝棒，通过12.7mm的模具拉拔，求：（1）这根棒材拉拔后的尺寸；（2）这根棒材承受的工程应变与真应变。
9．试用多晶体塑变理论解释，室温下金属的晶粒越细强度越高。
10．从金属学的角度如何区分冷加工与热加工？热加工金属的软化机制有几种？11．加聚反应与缩聚反应的主要区别是什么？第六章钢的热处理一、教学目的及其要求：通过本章学习，使学生掌握热处理的基本概念，掌握钢的加热转变和冷却转变的基本类型及其特点，掌握并了解钢的常用热处理工艺，并能够应用过冷奥氏体转变曲线进行热处理工艺分析。
二、主要内容1．热处理基本概念；2．钢的加热与冷却转变；3．钢的热处理状态图及其应用；4．常用热处理工艺；5．特殊热处理方法。