课程编号：0302101总学分：2
机械工程材料
（Mechanical Engineering Materials）
课程性质：学科大类专业基础课
适用专业：机械设计制造及其自动化、机械设计及制造、机电一体化、数控技术、计算机辅助设计及制造、检测技术及应用
学时分配：课程总学时：30学时其中：理论课学时：30学时；实验：0学时
先行、后续课程情况：先行课：高等数学、大学物理；
后续课：机械制造基础、机械设计基础等
教材：《机械工程材料》赵程主编，北京：机械工业出版社。2007.02
参考书目：
《机械工程材料》朱莉主编，北京：机械工业出版社。2005.08
《机械工程材料》崔占全主编，哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社。2000
《机械工程材料》刘祖其主编，北京：高等教育出版社。2012
《材料科学基础》石德柯主编，北京：机械工业出版社。2012
一、课程的目的与任务
《机械工程材料》课程是机电工程系相关专业必修的学科基础课。课程的重点是研究金属材料的性能与成分、组织及热处理之间的关系，为学习有关课程及合理选用材料奠定必要的基础。学习本课程的目的是使学生通过学习在掌握机械工程材料的基本理论及基本知识的基础上，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工业路线的初步能力。
课程的任务是从机械工程的应用角度出发，阐明机械工程材料的基本理论，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及其变化规律，了解控制结晶、塑性变形、热处理和合金化等强化材料手段的的基本原理。掌握常用机械工程材料及其应用等基本知识。
二、课程的基本要求
1．了解工程材料的主要力学性能。
2．了解纯金属的晶体结构和结晶，晶体缺陷及其对性能的影响。
3．了解合金的结构和性能、相与组织的概念，熟悉二元合金状态图和铁碳合金状态图及其应用。
4．熟悉金属塑性变形的实质及其对金属组织和性能的影响。
5．熟悉钢在热处理过程中的组织转变及转变产物的形状和性能。掌握退火、正火、淬火、回火及表面热处理的工艺特点和应用
6．掌握碳素钢、合金钢和铸铁的种类、牌号、性能及应用。
7．熟悉常用工程塑料的种类、结构特点、性能和应用。了解橡胶、陶瓷、复合材料等的特点及应用。
8．了解机械零件的主要失效形式。
9．熟悉选用工程材料的基本原则，根据零件的使用要求，材料工艺性及经济性，能合理地选用材料及相应的处理方法。
三、课程教学内容
理论教学内容
第0章绪论
1．该章的基本要求与基本知识点：
了解工程材料在人类社会尤其是机械行业的应用。了解本课程的基本内容和学习方法2、要求学生掌握的基本概念、理论、原理
各章节所包含的基本内容
3.教学重点与难点：该课程的学习方法
4、实验：无
5、习题课安排：无
第1章工程材料的力学性能
1. 该章的基本要求与基本知识点：
基本要求: 通过本章的学习，使学生了解金属的主要机械性能、测试方法及选择；了解金属材料的其他性能，突出工艺性能的概念；
基本知识点：
（1）材料的强度与塑性
（2）材料的硬度
（3）材料的冲击韧性
（4）材料的疲劳强度
（5）材料的断裂韧度
2、要求学生掌握的基本概念、理论、原理
材料的强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂强度的定义与测量方法。
3.教学重点与难点：各种力学性能指标（强度, 塑性；冲击韧性；硬度HB，HRC，HV；疲劳强度，断裂韧性。）的物理意义和单位。。
4、实验：无
5、习题课安排：无
第2章金属材料的基础知识
1．该章的基本要求与基本知识点：
基本要求: 通过本章的学习，使学生掌握金属的晶体结构和结晶、晶粒度与性能间的关系；了解合金的基本相结构和性能，熟悉铁碳合金基本相的结构与性能；基本掌握铁碳合金相图的分析，掌握铁碳合金的成份、组织与性能间的关系。
基本知识点：
（1）金属的晶体结构和组织
（2）合金的相结构
（3）纯金属的结晶
（4）合金的结晶
（5）铁碳合金相图
2、要求学生掌握的基本概念、理论、原理
（1）有关晶体结构的基本概念：金属键，晶面，晶向，晶体，晶格，晶粒，单晶体，三种常见的金属晶格。实际晶体的缺陷；晶格的致密度，晶体的各向异性；
（2）合金相结构的基本类型：固溶体、化合物及混合物，以及这些合金相结构的结构特点与性能特点。
（3）金属的结晶、结晶过程、晶核的形成，长大规律及其影响因素；金属中的扩散。
（4）二元合金相图的基本概念：相、组织、组元、相图、合金、合金系等；
（5）二元合金相图的分析方法，熟悉几种最基本的二元合金相图；合金相图与性能的
关系；
（6）杠杆定律及其应用。
（7）纯铁的同素异构转变；
（8）铁碳合金的基本组织；铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的结构和性能特点及显微组织形貌；
（9）铁碳合金相图中各点、线、区的含义，了解成份、温度、组织、相之间的关系和变化规律，根据相图，分析各种典型成份的铁碳合金的结晶过程；
（10）铁碳合金的成份、组织与性能之间的关系；铁碳相图的应用。各类特殊性能铸铁的成分，组织，性能特点和应用；白口铁的组织与性能
3、教学重点与难点：
（1）三种常见的金属晶格。实际晶体的缺陷；
（2）合金相结构的基本类型：固溶体、化合物及混合物，以及这些合金相结构的结构特点与性能特点。
（3）晶核的形成，长大规律及其影响因素；
（4）二元合金相图的基本概念：相、组织、组元、相图、合金、合金系等；
（5）几种最基本的二元合金相图；
（6）杠杆定律及其应用。
（7）纯铁的同素异构转变；
（8）铁碳合金的基本组织；铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的结构和性能特点及显微组织形貌；
（9）铁碳合金相图中各点、线、区的含义，了解成份、温度、组织、相之间的关系和变化规律，根据相图，分析各种典型成份的铁碳合金的结晶过程；
（10）铁碳合金的成份、组织与性能之间的关系；铁碳相图的应用。
4、实验：无
5、习题课安排：无
第3章金属的塑性变形与再结晶
1．该章的基本要求与基本知识点：
基本要求:通过本章的学习，使学生了解金属塑性变形的微观机理、塑性变形对金属组织和性能的影响，以及再结晶对金属组织和性能的影响。
基本知识点：
（1）金属的塑性变形；
（2）冷塑性变形对金属组织和性能的影响；
（3）回复与再结晶；
（4）金属的热塑性加工。
2、要求学生掌握的基本概念、理论、原理
（1）单晶体金属的塑性变形：滑移和孪生的概念和区别；多晶体金属的塑性变形：晶界及晶粒位向差的影响；多晶体金属的塑性变形过程；晶粒大小对金属力学性能的影响（2）冷塑性变形对金属组织和性能的影响：晶粒变形，形变织构，加工硬化（形变硬化）（冷作硬化），残余内应力；
（3）回复与再结晶；
（4）金属的热塑性加工：冷加工与热加工的区别
3、教学重点与难点：塑性变形、再结晶及它们对金属组织和性能的影响。
