《工程材料》课程单元说课 赵琳 ----

清华大学《工程材料》第5版教材简介《工程材料》第5版教材由清华大学材料学院朱张校教授、姚可夫教授主编，清华大学出版社出版。

《工程材料》第5版教材目录如下：绪论0.1中华民族对材料发展的重大贡献0.2材料的结合键0.3工程材料的分类第1章材料的结构与性能特点1.1金属材料的结构与组织1.2金属材料的性能特点1.3高分子材料的结构与性能特点1.4陶瓷材料的结构与性能特点第2章金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶2.2合金的结晶2.3金属的塑性加工2.4钢的热处理2.5钢的合金化2.6表面技术第3章金属材料3.1碳钢3.2合金钢3.3铸钢与铸铁3.4有色金属及其合金第4章高分子材料4.1工程塑料4.2合成纤维4.3合成橡胶第5章陶瓷材料5.1普通陶瓷5.2特种陶瓷第6章复合材料6.1复合材料的复合原则6.2复合材料的性能特点6.3非金属基复合材料6.4金属基复合材料第7章功能材料及新材料7.1电功能材料7.2磁功能材料7.3热功能材料7.4光功能材料7.5隐形材料及智能材料7.6纳米材料第8章零件失效分析与选材原则8.1机械零件的失效8.2机械零件失效分析8.3机械零件选材原则第9章典型工件的选材及工艺路线设计9.1齿轮选材9.2轴类零件选材9.3弹簧选材9.4刃具选材第10章工程材料的应用10.1汽车用材10.2机床用材10.3仪器仪表用材10.4热能设备用材10.5化工设备用材10.6航空航天器用材附录1金属材料室温拉伸试验方法新、旧国家标准性能名称和符号对照表附录2金属热处理工艺的分类及代号(摘自GB/T 12603—2005) 附录3常用钢的临界点附录4钢铁及合金牌号统一数字代号体系(摘自GB/T 17616—1998)附录5国内外常用钢号对照表附录6常用铝及铝合金状态代号与说明(摘编自GB/T 16475—2008)附录7若干物理量单位换算表附录8工程材料常用词汇中英文对照表参考文献本教材有以下特点：（1）体系科学合理，内容丰富新颖，实例丰富。

《工程材料》教案前言“学校是培养人才的重要园地，教育是崇高的社会公益事业”。

“教育是一个系统工程，要不断提高教学质量和教育水平……”。

“学校的根本任务是培养人才，培养社会主义的建设者和接班人，而教学工作是人才培养的中心环节之一。

因此，教学工作是学校的中心工作”。

作为大学教师如何落实党和国家交给我们培养四有人才的伟大使命，这是每一个燕山大学教师值得深思的问题。

教学质量是高等学校的生命线，而教学及教学研究、课程建设则是每个教师重要的日常工作，加强课程建设积极开展教学研究迅速提高教学质量则是直接关系到能否培养出合格的社会主义的建设者和接班人的大问题，在倡导“加强基础，拓宽专业，提高能力，素质教育”的今天，课程建设及教学研究显得尤其重要。

《工程材料》是我校材料工程学院金属材料系为全校机械类冷、热加工各专业共计30多个班开设的校级必修课，也是机械类冷、热加工各专业重要的技术基础课。

本课程的任务是从机械工程材料的应用角度出发，阐明工程材料的基础理论，了解材料的化学成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系；介绍常用工程材料及其应用等基本知识。

本课程的目的是使学生们通过课堂教学和实验教学，掌握工程材料的基本理论及基本知识和实验技能，具备根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理的选材及制定零件加工工艺路线的初步能力。

纵观工程材料所含内容可知，该课程内容较为庞杂。

具有三多一少的特点；即所谓内容头绪多（含材料结构、钢的热处理原理及工艺、非金属材料、金属材料等等）、原理规律多（涉及原理、规律几十个）、概念定义多、以及理论计算少（除相图计算外，基本没有计算的内容）。

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。

为搞好燕山大学“工程材料”课程建设，以利于提高“工程材料”今后教学质量及课程建设，特撰写本教案。

第一部分总纲一、课程性质及教学目的：工程材料是机械制造、机械设计、机械电子等机械类和近机类各专业的技术基础课。

任课教师赵鹭科目机械工程材料授课日期2013年10月12日本节课授课时间20分钟课题疲劳强度课型理论+实践。

教学目标1、知识目标：使学生掌握疲劳断裂的特征，掌握疲劳强度的概念。

2、能力、操作目标：掌握提高疲劳强度的方法。

教学重点疲劳断裂的特征，疲劳强度的概念，提高疲劳强度的方法。

教学难点疲劳强度的概念教学方法讲解法、举例法。

教学过程一、讲授指导1、组织教学2、复习提问3、导入新课我们人长时间工作会觉得疲劳，那么没有生命的金属材料长时间工作会产生疲劳吗？请阅读下例空难事件和调查结论。

空难事件：2002年5月25日下午3：08，台湾华航公司一架波音747飞机从台北桃园机场飞往香港，3：37当飞机飞行到离大陆很近的澎湖海域上空，飞机发生解体性爆炸，机上225名乘客和机组人员全部遇难。

空难发生后，一时间境外媒体纷纷猜测空难原因。

有的认为飞机遇上了恶劣天气，也有认为是恐怖分子所为，更有甚者说是飞机被大陆导弹击中。

调查结论：＂5．25＂空难发生后，华航公司邀请美国专家协查空难原因。

美国专家从海水中打捞的飞机残胲进行分析研究，得出的结论是：飞机发动机材料疲劳断裂导致空难发生。

二、讲授新课【板书】1.疲劳断裂【讲解】在交变应力作用下，零件的工作应力低于材料的屈服点，但仍会发生突然断裂的现象称为金属的疲劳。

疲劳断裂是机械零件失效的主要原因之一。

据统计，在机械零件失效中约有80%以上疲劳断裂。

而且疲劳断裂前没有明显的塑性变形而突然发生。

所以，疲劳断裂经常造成重大的事故。

【板书】特征:（1）疲劳断裂时没有明显的宏观塑性变形，断裂前没有预兆，而是突然发生；（2）引起疲劳断裂的应力很低，常低于材料的屈服点；【设问】材料在交变载荷作用下，会产生疲劳断裂，那么金属材料在多少大的交变应力作用下工作是安全的呢？【板书】2.疲劳强度: 金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏活的最大应力称为疲劳强度。

用σ-1表示，单位是MPa。

【讲解】电风扇的轴（45钢）受交变载荷作用,假如它的设计寿命为10年（工作710次），当它以100MPa、200MPa、300MPa、400MPa都能达到工作107次。

工程材料说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是《工程材料》。

下面我将从课程定位、教学目标、教学内容、教学方法、教学过程以及教学反思这六个方面来进行阐述。

一、课程定位《工程材料》是一门重要的专业基础课程，它是机械类、材料类、土木类等工科专业学生必修的一门课程。

这门课程旨在为学生后续学习专业课程和从事工程实践提供必要的材料知识基础。

通过本课程的学习，学生能够了解工程材料的性能、用途、加工工艺等方面的知识，为设计、制造和使用工程产品提供选材和工艺方面的指导。

二、教学目标1、知识目标使学生掌握工程材料的基本分类、性能特点和应用范围。

让学生了解工程材料的组织结构与性能之间的关系。

学生能够熟悉常见工程材料的加工工艺和热处理方法。

2、能力目标培养学生根据工程需求合理选择材料的能力。

提高学生分析和解决工程材料相关问题的能力。

锻炼学生的实验操作和数据处理能力。

3、素质目标培养学生的工程意识和创新思维。

增强学生的团队合作精神和沟通能力。

帮助学生树立严谨的科学态度和质量意识。

三、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1、工程材料的基本概念和分类介绍工程材料的定义和范畴。

对金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料进行分类讲解。

2、金属材料的性能阐述金属材料的力学性能，如强度、硬度、塑性、韧性等。

讲解金属材料的物理性能和化学性能。

3、金属材料的组织结构介绍金属的晶体结构和晶体缺陷。

讲解金属的相结构和相图。

4、钢的热处理详细说明钢的退火、正火、淬火、回火等热处理工艺。

分析热处理对钢的性能的影响。

5、常用金属材料介绍碳钢、合金钢、铸铁等常用金属材料的性能和用途。

6、非金属材料讲解无机非金属材料，如陶瓷、玻璃等的性能和应用。

介绍高分子材料，如塑料、橡胶等的特点和使用。

7、复合材料阐述复合材料的分类、性能和应用。

8、工程材料的失效分析与选材分析工程材料常见的失效形式和原因。

指导学生根据工程要求进行合理的选材。

工程材料说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的内容是《工程材料》。

下面我将从课程定位、教学目标、教学内容、教学方法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。

一、课程定位《工程材料》是一门涉及机械、土木、航空航天等众多工程领域的重要专业基础课程。

它主要研究工程材料的性能、结构、加工工艺以及应用等方面的知识。

通过本课程的学习，学生能够掌握常见工程材料的基本特性和应用范围，为后续专业课程的学习以及实际工程中的材料选择和应用打下坚实的基础。

这门课程在整个专业课程体系中起着承上启下的作用。

它的先修课程包括物理、化学等基础课程，为学生理解材料的性能和结构提供了必要的理论基础；后续课程如机械设计、制造工艺等则需要运用本课程所学的知识来选择合适的材料和制定加工工艺。

二、教学目标1、知识目标使学生了解工程材料的分类、性能和用途。

掌握常见金属材料的晶体结构、热处理工艺以及性能特点。

熟悉非金属材料和复合材料的特性及应用。

2、能力目标能够根据工程需求合理选择材料，并制定相应的加工工艺。

具备分析材料性能和结构之间关系的能力。

培养学生的实验操作能力和工程实践能力。

3、素质目标培养学生的创新意识和严谨的科学态度。

提高学生的团队合作精神和沟通能力。

增强学生的工程意识和责任感。

三、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1、工程材料的基本概念和分类介绍工程材料的定义、分类方法以及发展趋势。

使学生了解各类工程材料的特点和应用范围。

2、金属材料金属材料的晶体结构：包括晶体的基本概念、常见金属的晶体结构类型以及晶体缺陷对性能的影响。

金属的塑性变形与再结晶：讲解金属在受力作用下的变形机制以及再结晶过程对材料性能的改善。

铁碳合金相图：分析铁碳合金的成分、组织与性能之间的关系，为热处理工艺的学习奠定基础。

钢的热处理：介绍钢的退火、正火、淬火、回火等热处理工艺的原理、方法和应用。

3、非金属材料高分子材料：讲解高分子材料的分类、结构特点和性能，以及在工程中的应用。

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。

教案用纸第1 周总第1次学时 2 教学班级: 课程:工程材料授课教师:教案用纸教案用纸备注三、工程材料的四种键合机制1.化学键（1）离子键（2）共价键（3）金属键2.物理键（1）范德华键（范德瓦尔斯键）（2）氢键3.工程材料的键性实际上使用的工程材料，有的是单纯的一种键，更多的是几种键的结合。

如果以四种键为顶点作一个四面体，就可以把材料的结合键范围示意地表示在这个四面体上，具体材料的键特性见图。

四、材料加工方法的分类备注教案用纸第1 周总第2次学时 2 教学班级: 课程:工程材料授课教师:教案用纸复习第一章材料的性能一、力学性能的定义及范围1.定义:力学性能是指材料在外加载荷作用下抵抗变形和开裂的性能。

2.指标:强度、弹性、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。

二、强度强度:材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。

种类: 抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度等。

拉伸试验备注教案用纸备注屈服强度σs、条件屈服强度σ0.2、抗拉强度σb三、塑性塑性:是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。

断面收缩率：ψ是指试样拉断处横截面积S k的收缩量与原始横截面积S0之比。

伸长率(延伸率)：δ是指试样拉断后的标距伸长量L k与原始标距L 0之比。

四、硬度硬度是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力。

常用测量硬度的方法：布氏硬度HB ：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。

如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。

洛氏硬度 HR维氏硬度 HV五、韧性材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。

冲击韧性值a k 就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。

六、疲劳断裂表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。

备 注h -h洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计教案用纸第2 周总第3次学时 2 教学班级: 课程:工程材料授课教师:教案用纸教案用纸教案用纸复习第二章材料的结构2.2合金的晶体结构一、基本概念1.合金2.组元3.相二、合金在固态下的相结构及性能1.固溶体：固溶体的主要类型及形成条件a.置换固溶体* 形成特征: R溶剂≈R溶质b.间隙固溶体例如: Fe - C* 形成的特征: R溶质/ R溶剂< 0.59 溶剂A + 溶质B = Cbcc fcc bcc铁素体的晶体结构备注教案用纸教案用纸第2 周总第4次学时 2 教学班级: 课程:工程材料授课教师:教案用纸教案用纸复习备注第三章材料相变基础知识3.2二元合金相图的建立与结晶过程分析一、二元合金相图的建立1.建立方法名称A金属B金属晶格类型bcc bcc熔点高低合金1100%0%合金290%10%合金380%20%……..……..…….合金920%80%合金1010%90%合金110%100%2.建立步骤教案用纸二、匀晶相图1.相图分析2.合金结晶过程分析备注教案用纸3.杠杆定理作业：分析匀晶相图，会用杠杆定律。

绪论0引言1.制造弹簧错误地选择了材料，结果「L选材、热处理的重要性材料选对，未进行热处理，结果J2.学习工作屮，零件的技术要求：材料、热处理一.本课程学习的内容——学什么？1 •学习材料的性能：强度，硬度、塑性、韧性（这些是零件正常工作所必需的）2.学习材料的成分及组织（有利于快速、牢固掌握材料性能）成分:例45 钢、9SiCr> 60Si2Mn组织：晶体的类型、晶粒的大小和分布（材料的内部到底是什么样子？）成分和组织决定性能。

了解这些有利于更好地掌握材料的性能。

微观宏观3.材料的热处理方法简介方法及作用。

古代的农具、兵器，现在的机械零件如主轴、齿轮、轴承、凸轮等。

二.学习木课程的意义1.正确选择材料的需要弹簧选强度低的材料（10钢）〜其它例子：拖拉机主轴、齿轮卜都会带来问题选较软或较脆的材料（08钢，白口铸铁）—2.正确选择热处理的需要刀具：机械加工前后；拖拉机主轴的退火的温度三.学习目标1-掌握常用材料的组成、性能和用途。

丁对于一个零件，能够合理2.掌握常用的热处理工艺|选材、正确进行热处理四•学习方法1.重视基础，前后联系2. 复习，做好作业五.金属材料的地位、历史与发展1. 应用。

占所有材料的90%以上。

（物质基础）2. 历史。

古代已开始使用天然金屈材料，并进行热处理。

质量进一步提高，新材料不断出现特殊材料、新材料不断出现：纳米材料、特种陶瓷（陶瓷发动机）、压电材 料等。

钢材则向着高质量、无污染的方向发展。

第一章 工程材料的基础知识问题：1.打铁要在高温下，为什么？2.有的钢铁材料较软，有的较硬，为什么？第四节金屈材品体结构与结品一. 纯金属的晶体结构1. 金属：无数晶粒堆砌而成（P24图1-18）晶粒：细小的晶体2. 晶体：原子或分子按一定规律，周期性排列而成。

（▲强调规律、整齐图示） 特征：宏观上有一定的熔点；微观上呈现有规律的排列。

晶体举例：水晶、翡翠等3. 品格与品胞（简介）晶格：用于描述晶休屮原子排列规律的空间儿何格架。