《工程材料學(xué)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱工程材料學(xué)ScienceofEngineeringMaterials課程編碼MAT221311020開(kāi)課院部材料科學(xué)與工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)工程材料學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)32適用專業(yè)材料科學(xué)與工程授課語(yǔ)言中文先修課程材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料性能學(xué)、材料工程基礎(chǔ)課程簡(jiǎn)介（必修）工程材料學(xué)是材料科學(xué)與工程專業(yè)一門綜合性較強(qiáng)、同生產(chǎn)實(shí)際有密切聯(lián)系的專業(yè)必修課。本課程主要介紹鋼鐵材料的合金化原理，包括合金元素與鐵及碳的交互作用、合金元素在各類相變過(guò)程中的作用、合金元素對(duì)材料強(qiáng)韌化的影響及合金元素對(duì)工藝性能的影響。圍繞材料的服役條件-成分-工藝-組織-性能-應(yīng)用的主線，介紹各類工程材料，包括工程構(gòu)件鋼、機(jī)械零件用鋼、工具鋼、特殊性能鋼、鑄鐵等常用鋼鐵材料和鋁、銅、鈦等有色金屬典型材料。在介紹典型材料的基礎(chǔ)上，介紹選材的基本原則和典型零件的選材。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生系統(tǒng)掌握工程材料合金化的基本理論，強(qiáng)韌化的基本原理和各類主要工程材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、熱處理工藝與性能之間的關(guān)系，具備根據(jù)機(jī)械零件使用條件和性能要求，對(duì)結(jié)構(gòu)零件進(jìn)行合理選材及制定零件工藝路線的能力，培養(yǎng)學(xué)生研究開(kāi)發(fā)和合理應(yīng)用工程材料的能力。EngineeringMaterialsscienceisacompulsorycourseformaterialsscienceandengineeringmajorswithstrongcomprehensivenessandcloseconnectionwithproductionpractice.Thiscoursemainlyintroducesthealloyingprincipleofironandsteelmaterials,includingtheinteractionofalloyingelementswithironandcarbon,theroleofalloyingelementsinvariousphasetransformationprocesses,theeffectofalloyingelementsonthestrengtheningandtougheningofmaterialsandtheeffectofalloyingelementsontechnologicalproperties.Aroundthemainlineofserviceconditions-composition-Technology-organization-performance-applicationofmaterials,variousengineeringmaterialsareintroduced,includingengineeringcomponentsteel,mechanicalpartsSteel,toolsteel,specialenergysteel,castironandothercommonlyusedsteelmaterialsandtypicalmaterialsofnon-ferrousmetalssuchasaluminum,copperandtitanium.Onthebasisofintroducingtypicalmaterials,thebasicprinciplesofmaterialselectionandmaterialselectionoftypicalpartsareintroduced.Throughthestudyofthiscourse,studentscansystematicallymasterthebasictheoryofalloyingofengineeringmaterials,thebasicprincipleofstrengtheningandtoughening,andthechemicalcompositionandstructureofvariousmainengineeringmaterials,therelationshipbetweentheheattreatmentprocessandtheperformancehastheabilitytoreasonablyselectmaterialsforstructuralpartsandformulatetheprocessrouteofpartsaccordingtotheuseconditionsandperformancerequirementsofmechanicalparts,tocultivatestudents'abilitytoresearch,developandreasonablyapplyengineeringmaterials.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握工程材料合金化的基本理論和強(qiáng)韌化的基本原理。是3.12M2目標(biāo)2：能夠基于合金化基本理論和強(qiáng)韌化基本原理，根據(jù)零部件的服役條件，提出材料的性能要求，進(jìn)行合金化設(shè)計(jì)及熱處理工藝設(shè)計(jì)。是1.43M3目標(biāo)3：掌握鑄鐵及有色金屬的分類，能夠根據(jù)工況，提出成分及工藝設(shè)計(jì)原則。是2.24M4目標(biāo)4：能夠根據(jù)具體工況條件，綜合考慮使用性能、工藝性能、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境因素，合理選材及制定零件工藝路線是6.1三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第1章第一章鋼的合金化原理本章重點(diǎn)難點(diǎn)：合金元素與鐵和碳的交互作用、合金元素對(duì)相變的影響、鋼的強(qiáng)化機(jī)制、改善材料塑性與韌性的基本途徑////21.11.1合金元素與鐵和碳的相互作用及其對(duì)奧氏體層錯(cuò)能的影響鋼中的合金元素；合金元素在鋼中的存在形式。合金元素與鐵的相互作用；合金元素與碳的相互作用；合金元素對(duì)奧氏體層錯(cuò)能的影響。M12講授2學(xué)銀在線網(wǎng)絡(luò)自學(xué)31.21.2合金元素對(duì)鋼相變的影響合金元素對(duì)相圖的影響；合金元素對(duì)C曲線的影響；合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變（P，B，M及回火轉(zhuǎn)變）的影響。M14講授2作業(yè)：合金鋼環(huán)境協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)41.31.3合金元素對(duì)性能的影響合金元素對(duì)工藝性能的影響；合金鋼的強(qiáng)化機(jī)制；改善鋼塑韌性的基本途徑M12講授2網(wǎng)絡(luò)在線自測(cè)5第2章第二章工程構(gòu)件用鋼本章重點(diǎn)難點(diǎn)：構(gòu)件用鋼的常用牌號(hào)；普低鋼的合金化原則；進(jìn)一步強(qiáng)化普低鋼的途徑////62.1；2.2；2.32.1碳素構(gòu)件鋼；2.2普通低合金構(gòu)件用鋼；2.3油氣行業(yè)常用普低鋼構(gòu)件用鋼的工作條件；構(gòu)件用鋼的性能要求；碳素構(gòu)件用鋼；普通低合金構(gòu)件用鋼的化學(xué)成分、合金化原則、牌號(hào)及應(yīng)用；強(qiáng)化普低鋼途徑；油氣行業(yè)常用普低鋼M22講授4作業(yè)：油氣行業(yè)常用普低鋼。7第3章第三章機(jī)械零件用鋼本章重點(diǎn)難點(diǎn)：滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼和滾動(dòng)軸承鋼的的常用牌號(hào)、合金化原則、熱處理特點(diǎn)及應(yīng)用////83.1；3.23.1滲碳鋼；3.2調(diào)質(zhì)鋼滲碳鋼的工作條件及性能要求；滲碳鋼的合金化；滲碳鋼的熱處理特點(diǎn)；常用滲碳鋼。調(diào)質(zhì)鋼的工作條件及性能要求；調(diào)質(zhì)鋼的合金化；調(diào)質(zhì)鋼的熱處理特點(diǎn)；常用調(diào)質(zhì)鋼。M22講授2學(xué)銀在線網(wǎng)絡(luò)自學(xué)93.3；3.43.3彈簧鋼；3.4滾動(dòng)軸承鋼彈簧鋼的工作條件及性能要求；彈簧鋼的特點(diǎn)及常用鋼種；彈簧鋼的熱處理。滾動(dòng)軸承鋼的工作條件及性能要求；滾動(dòng)軸承鋼的合金化；滾動(dòng)軸承鋼的牌號(hào)及熱處理。M22講授2作業(yè)：調(diào)研彈簧鋼的成型工藝10第4章第四章工具鋼本章重點(diǎn)難點(diǎn)：工具鋼、模具鋼的合金化原則，高速鋼的熱處理規(guī)范。////114.14.1刃具鋼切削刃具鋼的工作條件及性能要求；碳素工具鋼；低合金工具鋼；高速鋼；硬質(zhì)合金。M22講授2學(xué)銀在線網(wǎng)絡(luò)自學(xué)124.2；4.34.2模具鋼；4.3量具鋼冷作模具鋼；熱作模具鋼；塑料模具用鋼；表面技術(shù)在模具鋼中的應(yīng)用。量具鋼的工作條件及性能要求；常用量具鋼；量具鋼的熱處理。M22講授2作業(yè)：調(diào)研塑性模具鋼的研究進(jìn)展13第5章第五章不銹鋼本章重點(diǎn)難點(diǎn)：提高金屬耐腐蝕性的途徑、不銹鋼的合金化原則，不銹鋼的分類和熱處理工藝。////145.1；5.25.1不銹鋼的合金化原理；5.2不銹鋼的種類及特點(diǎn)金屬的腐蝕；不銹鋼的合金化原理。馬氏體不銹鋼；鐵素體不銹鋼；奧氏體不銹鋼；雙相不銹鋼。M22講授2作業(yè)：調(diào)研不銹鋼的新進(jìn)展15第6章第六章耐熱鋼及高溫合金本章重點(diǎn)難點(diǎn)：抗氧化鋼的分類和合金化、耐熱鋼的熱強(qiáng)性及提高熱強(qiáng)性的途徑。////166.1；6.26.1熱穩(wěn)定鋼；6.2熱強(qiáng)鋼耐熱鋼的抗氧化性；鋼的氧化過(guò)程；抗氧化鋼的合金化；典型抗氧化鋼。耐熱鋼的熱強(qiáng)性；影響熱強(qiáng)性的因素；提高熱強(qiáng)性的途徑；常用熱強(qiáng)鋼。M22講授2網(wǎng)絡(luò)在線自測(cè)17第7章第七章鑄鐵本章重點(diǎn)難點(diǎn)：鑄鐵的石墨化過(guò)程、鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能特點(diǎn)，常用鑄鐵的特點(diǎn)及應(yīng)用。////187.1；7.27.1鑄鐵的特點(diǎn)及分類；7.2鑄鐵的結(jié)晶和石墨化鑄鐵的特點(diǎn)；鑄鐵的分類。鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程；鑄鐵的石墨化過(guò)程；影響石墨化的因素。M32講授2學(xué)銀在線網(wǎng)絡(luò)自學(xué)197.37.3常用鑄鐵及特點(diǎn)灰鑄鐵；孕育鑄鐵；球墨鑄鐵；蠕墨鑄鐵；可鍛鑄鐵；特殊性能鑄鐵。M32講授2學(xué)銀在線網(wǎng)絡(luò)自學(xué)20第8章第八章有色金屬及其合金本章重點(diǎn)難點(diǎn)：鋁及其合金的分類和強(qiáng)化途徑、銅及其合金的分類及強(qiáng)化途徑////218.1；8.28.1鋁及其合金；8.2銅及其合金純鋁；鋁的合金化；鋁合金分類；鋁合金熱處理；常用鋁合金。純銅；銅的合金化及其分類；黃銅；白銅；青銅。M32講授2網(wǎng)絡(luò)在線自測(cè)22第9章第九章工程材料的失效與選用本章重點(diǎn)難點(diǎn)：機(jī)械零件失效的主要形式、零件選材的一般原則和方法、典型零件的選材。////239.1；9.29.1零件的失效與失效分析；9.2材料的選用零件失效的主要原因；失效的形式；失效分析的方法。零件選材原則；失效分析與選材。M42講授2學(xué)銀在線網(wǎng)絡(luò)自學(xué)249.39.3典型零部件選材及工藝分析齒輪類零件的選材；軸類零件的選材；石油化工裝置的選材等。M42討論2課程大作業(yè)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。10%2章節(jié)自測(cè)1. 采用在線課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、雨課堂或石大云課堂平臺(tái)進(jìn)行章節(jié)自測(cè)。2. 根據(jù)課程內(nèi)容，設(shè)置鋼的合金化原理、合金鋼、鑄鐵和有色金屬三次自測(cè)。3. 每次自測(cè)有30~50選擇與判斷題，學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，可自測(cè)兩次，取最高值最為測(cè)試最終成績(jī)。4. 三次自測(cè)成績(jī)加權(quán)平均為本部分最終得分。20%3大作業(yè)1. 以合金鋼設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，結(jié)合石油背景，學(xué)生在海洋平臺(tái)用鋼、壓力容器用鋼、管線鋼、石油管桿材料等方向選擇一個(gè)題目。2. 通過(guò)文獻(xiàn)檢索-資料收集與歸納總結(jié)，并根據(jù)所選工件的服役條件，提出性能要求，根據(jù)要求進(jìn)行成分設(shè)計(jì)和工藝規(guī)范制定，完成3000-5000字的專題報(bào)告撰寫(xiě)。20%4期末考試1. 閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2. 主要考核學(xué)生對(duì)工程材料合金化的基本理論，強(qiáng)韌化的基本原理和各類主要工程材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、熱處理工藝與性能之間的關(guān)系的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。3. 根據(jù)課程目標(biāo)設(shè)計(jì)考核題目和內(nèi)容。50%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)20%A-按時(shí)提交作業(yè)，能夠分析總結(jié)合金元素作用，正確分析出合金元素在不同金屬材料的強(qiáng)韌化機(jī)制。B-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。C-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在一定量錯(cuò)誤。D-不按時(shí)提交作業(yè)，或?qū)ι鲜鲋R(shí)點(diǎn)理解存在大量錯(cuò)誤。2M1章節(jié)自測(cè)30%由網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)直接導(dǎo)出考核成績(jī)，沒(méi)參加者按0分計(jì)。3M1期末考試50%熟悉掌握工程材料合金化的基本理論和強(qiáng)韌化的基本原理，能夠正確分析出不同金屬材料的強(qiáng)韌化機(jī)制。（詳見(jiàn)試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）4M2平時(shí)作業(yè)20%A-按時(shí)提交作業(yè)，能夠準(zhǔn)確分析合金元素在不同鋼中的作用及制定熱處理制度。B-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。C-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在一定量錯(cuò)誤。D-不按時(shí)提交作業(yè)，或?qū)ι鲜鲋R(shí)點(diǎn)理解存在大量錯(cuò)誤。5M2章節(jié)自測(cè)30%由網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)直接導(dǎo)出考核成績(jī)，沒(méi)參加者按0分計(jì)。6M2期末考試50%能夠基于合金化基本理論和強(qiáng)韌化基本原理，根據(jù)零部件的服役條件，提出材料的性能要求，進(jìn)行合金化設(shè)計(jì)及熱處理工藝設(shè)計(jì)（詳見(jiàn)試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）7M3章節(jié)自測(cè)40%由網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)直接導(dǎo)出考核成績(jī)，沒(méi)參加者按0分計(jì)。8M3期末考試60%掌握鑄鐵及有色金屬的分類及合金化設(shè)計(jì)（詳見(jiàn)各年度試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）9M4大作業(yè)60%A-閱讀文獻(xiàn)10篇以上，能清晰地描述所選工件的工況條件、選擇合金化方法和熱處理制度準(zhǔn)確。在選材時(shí)能夠準(zhǔn)確考慮綜合考慮使用性能、工藝性能、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境因素。報(bào)告撰寫(xiě)符合規(guī)范，表述內(nèi)容層次分明，主題明確。B-閱讀文獻(xiàn)6篇以上，