课程名称:金属材料及热处理
课程性质:职业能力必修课
学 分:4
计划学时:(理论56,实践8)
适用专业:机械设计与制造
(一)前言
1.课程定位:本课程是机械类各专业一门重要的技术基础课。其主要内容包括:金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。是机械类各技术专业必须掌握的一门综合性应用技术基础课程。
本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识,为学习专业理论,掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习,应使学生达到下列基本要求:
2.设计思路
3.与前后课程的联系
前续课程为《机械制图》,《高等数学》,后续课程包括《机械设计基础》、《互换性与技术测量》、《机械制造基础》;
(二)课程目标
1.总体目标
2.具体目标
(1)知识目标
1)了解金属学的基本知识;
2)掌握常用金属材料的牌号、性能及用途;
3)了解金属材料的组织结构与性能之间的关系;
4)了解热处理的一般原理及其工艺;
5)了解热处理工艺在实际生产中的应用;
(2)能力目标
1)初步具有选用工程材料的能力;
2)初步具有在实际生产中应用热处理工艺的能力;
(3)素质目标
1)培养学生具有创新精神和实践能力;
2)培养严谨的科学态度和良好的职业道德;
3.学时分配
序号 | 教学内容 | 总学 时数 | 其中 | 备注 | |
理论 | 实验实训 | ||||
0 | 绪论 | 2 | 2 | 0 | |
1章 | 金属材料的性能 | 6 | 4 | 2 | |
2章 | 常见金属的晶体结构与结晶 | 8 | 6 | 2 | |
3章 | 金属的塑性变形与再结晶 | 8 | 8 | 0 | |
4章 | 合金的结构与结晶 | 6 | 4 | 2 | |
5章 | 铁碳合金相图和碳钢 | 6 | 6 | 0 | |
6章 | 钢的热处理 | 8 | 6 | 2 | |
7章 | 合金结构钢 | 6 | 6 | 0 | |
8章 | 特殊性能钢 | 2 | 2 | 0 | |
9章 | 工具钢 | 2 | 2 | 0 | |
10章 | 粉末冶金与硬质合金 | 2 | 2 | 0 | |
11章 | 铸铁 | 2 | 2 | 0 | |
12章 | 非金属材料 | 2 | 2 | 0 | |
13章 | 零件毛坯选择 | 4 | 4 | 0 | |
总教学时数合计 | 56 | 8 |
绪论
教学内容 | 教学要求 | 教学形式 | 学时 | ||
知识点 | 技能点 | 重难点 | |||
1.学习金属材料与热处理的目的; 2.金属材料与热处理的基本内容; 3.金属材料与热处理的发展史;4.金属材料在工农业生产中的应用. | 1.掌握学习本课程的目的; 2.了解本课程的基本内容。 | .了解本课程的基本内容。 | 1.结合实际生产授课,以激发学生学习本课程的兴趣; 2.展望金属材料与热处理的发展前景。 | 学生以小组形式组成团队,各学习单元采用任务驱动方式,根据具体教学内容采用案例教学法、项目教学法 | 2 |
教学内容 | 教学要求 | 教学形式 | 学时 | ||
知识点 | 技能点 | 重难点 | |||
§1—1 金属的力学性能;(1).强度;(2).塑性;(2).硬度;(3)冲击韧性;(4).疲劳强度;§1-2 金属的工艺性能;(1).铸造性能;(2).锻造性能; (3).焊接性能; (4).切削加工性能. | 1.掌握金属的力学性能,包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳等概念及各力学性能的衡量指标; 2.了解金属的工艺性能。 | 强度;硬度;塑性;疲劳强度概念. | 强度;硬度概念. | 学生以小组形式组成团队,各学习单元采用任务驱动方式,根据具体教学内容采用案例教学法、项目教学法 | 6 |
教学内容 | 教学要求 | 教学形式 | 学时 | ||
知识点 | 技能点 | 重难点 | |||
§2-1 金属的晶体结构;(1).晶体概念;(2).常见的金属晶格;(3).单晶体的各向异性; §2-2 实际金属结构;(1).多晶体结构;(2).晶格缺陷;§2-3 纯金属的结晶;(1).结晶的概念;(2).金属的结晶过程;(3).影响生核和长大的因素;(4)金属的同素异构性;§2-4 金属铸锭的组织特点; | 1. 了解金属的晶体结构;2. 掌握纯金属的结晶过程;3、掌握纯铁的同素; | 多晶体结构; 影响生核和长大的因素. | 影响生核和长大的因素. | 学生以小组形式组成团队,各学习单元采用任务驱动方式,根据具体教学内容采用案例教学法、项目教学法 | 8 |
教学内容 | 教学要求 | 教学形式 | 学时 | ||
知识点 | 技能点 | 重难点 | |||
§3-1 金属材料的塑性变形;(1).塑性变形的基本形式;(2).单晶体的滑移变形;(3).多晶体的塑性变形; §3-2 冷塑性变形对金属的组织和性能的影响;§3-3 回复与再结晶;(1).回复的概念;(2).再结晶;(3).晶粒的长大;§3-4 金属材料的热加工;(1).热加工的概念;(2).热加工对金属组织和性能的影响; | 1. 了解金属塑性变形的基本原理;2. 掌握冷塑性变形和热塑性变形对金属性能的影响; | 1.金属塑性变形的基本原理;2.冷塑性变形和热塑性变形对金属性能的影响。 | 金属塑性变形的基本原理。 | 学生以小组形式组成团队,各学习单元采用任务驱动方式,根据具体教学内容采用案例教学法、项目教学法 | 8 |
教学内容 | 教学要求 | 教学形式 | 学时 | ||
知识点 | 技能点 | 重难点 | |||
§4-1 合金的相结构;(1).固溶体;(2).化合物; §4-2 二元合金相图;(1). 二元合金相图的建立;(2).匀晶相图;(3).共晶相图;(4).包晶相图;(5).共析相图;§4-3 相图与性能的关系;(1).当合金形成单相固溶体;(2).当合金形成两相混合物。 | 1. 了解二元合金相图的建立;2. 掌握冷相图与性能的关系 | 1.固溶体、化合物概念和作用;2. 二元合金相图的建立和相图与性能的关系。 | 相图与性能的关系。 | 学生以小组形式组成团队,各学习单元采用任务驱动方式,根据具体教学内容采用案例教学法、项目教学法 | 6 |
教学内容 | 教学要求 | 教学形式 | 学时 | ||
知识点 | 技能点 | 重难点 | |||
§5-1 铁碳合金的相结构及其性能; §5-2 铁碳合金相图;(1). 相图分析;(2).典型合金的结晶过程;(3).铁碳合金的成分与性能的关系;§5-3 碳钢;(1).常存杂质对碳钢性能的影响;(2).碳钢的分类;(3).碳钢的编号和用途;。 | 1.掌握合金的概念及合金组织的基本类型; 2.掌握铁碳合金的基本组织,包括概念、牌号、性能等; 3.掌握简化的Fe—Fe3C相图中的主要特性点、特性线的含义及典型铁碳合金的结晶过程; 4.掌握含碳量对钢组织及性能的影响。 | 1. 铁碳合金的基本组织,包括概念、牌号、性能;2. 简化的Fe—Fe3C相图中的主要特性点、特性线的含义及典型铁碳合金的结晶过程; 3.含碳量对钢组织及性能的影响。 | 简化的Fe—Fe3C相图中的主要特性点、特性线的含义及典型铁碳合金的结晶过程。 | 学生以小组形式组成团队,各学习单元采用任务驱动方式,根据具体教学内容采用案例教学法、项目教学法 | 6 |
教学内容 | 教学要求 | 教学形式 | 学时 | ||
知识点 | 技能点 | 重难点 | |||
§6-1 钢的热处理原理;(1).奥氏体的形成;(2).奥氏体晶粒的长大;(3).奥氏体等温转变曲线;(4).过冷奥氏体转变产物的组织与性能;(5).影响c曲线的因素;(6). 奥氏体连续冷却转变曲线;§6-2 钢常用的热处理工艺;(1).钢的退火;(2).钢的正火;(3).淬火工艺;(4).淬火方法;(5).钢的淬透性;(6).淬火钢的回火转变;(7)回火的分类和应用。§6-3 其它热处理; | 1.了解钢在加热和冷却时的组织转变; 2.掌握钢的退火、正火、淬火、回火及表面热处理的方法和目的; 3.掌握常用工件热处理的方法。 | 钢的退火、正火、淬火、回火及表面热处理的方法和目的。 | 常用工件热处理的方法。 | 学生以小组形式组成团队,各学习单元采用任务驱动方式,根据具体教学内容采用案例教学法、项目教学法 | 8 |
教学内容 | 教学要求 | 教学形式 | 学时 | ||
知识点 | 技能点 | 重难点 | |||
§7-1 合金元素在钢中的作用;(1).形成合金碳化物;(2).细化晶粒; (3).提高钢的淬透性;(4).提高钢的回火稳定性; §7—2 合金钢的分类和牌号; (1).合金钢的分类;(2).合金钢的分类; (3).合金钢的牌号; §7—3合金结构钢;(1).低合金结构钢;(2) 合金渗碳钢;(3). 合金调质钢;(4).合金弹簧钢;(5). 滚动轴承钢;§7—4合金工具钢;1).合金刃具钢;(2).合金模具钢;(3).合金量具钢; | 1.了解合金元素在钢中的作用; 2.掌握常用合金钢的牌号、性能及热处理方法。 | 1.合金钢的特点; 2.常用合金钢的牌号、性能、热处理方法及应用。 | 合金钢的特点。 | 学生以小组形式组成团队,各学习单元采用任务驱动方式,根据具体教学内容采用案例教学法、项目教学法 | 6 |
教学内容 | 教学要求 | 教学形式 | 学时 | ||
知识点 | 技能点 | 重难点 | |||
§8-1不锈钢;§8—2耐热钢;§8—3耐磨钢。 | 1.了解耐热钢、耐磨钢的性能; 2.掌握不锈钢的性能。 | 不锈钢的性能; | 耐热钢的性能 | 学生以小组形式组成团队,各学习单元采用任务驱动方式,根据具体教学内容采用案例教学法、项目教学法 | 2 |
教学内容 | 教学要求 | 教学形式 | 学时 | ||
知识点 | 技能点 | 重难点 | |||
§9-1刃具钢;§9—2模具钢;§9—3耐磨钢。 | 1.了解刃具钢、模具钢、耐磨钢的应用场合; | 刃具钢 | 耐磨钢 | 学生以小组形式组成团队,各学习单元采用任务驱动方式,根据具体教学内容采用案例教学法、项目教学法 | 2 |
教学内容 | 教学要求 | 教学形式 | 学时 | ||
知识点 | 技能点 | 重难点 | |||
§8-1 铸铁的石墨化; §8-2灰铸铁;(1). 灰铸铁的组织与性能; (2). 灰铸铁的组织与性能; (3).灰铸铁的孕育处理; (3).灰铸铁的牌号及用途; (4).灰铸铁的热处理;§8-3可锻铸铁;(1).可锻铸铁的组织与性能; (2). 可锻铸铁的牌号及用途; §8-4 球墨铸铁;(1).球墨铸铁的组织与性能;(2).球墨铸铁的牌号及用途; (3).球墨铸铁的热处理;§8-5蠕墨铸铁 | 1.了解铸铁的分类; 2.掌握灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的牌号; 3.了解灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的组织、性能及主要用途. | 1.石墨的形状、数量、大小及分布状况对铸铁性能的影响; 2.灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的牌号。 | 石墨的形状、数量、大小及分布状况对铸铁性能的影响。 | 学生以小组形式组成团队,各学习单元采用任务驱动方式,根据具体教学内容采用案例教学法、项目教学法 | 2 |
1.教材选用和编写建议
(1)选用教材
《金属材料及热处理》、机械工业出版社、丁仁亮
(2)参考教材
[1]邓文英.金属工艺学:上册.第4版.北京:高等教育出版社,2001.
[2]刘世荣.金属学与热处理.北京:机械工业出版社,1985.
[3]戴枝荣.工程材料及机械制造基础-工程材料.北京:高等教育出版社,1992.
[4]陈培里.工程材料及热加工.北京:高等教育出版社,2007.
2.教学建议
(1)本课程采用实物、教具、多媒体、仿真软件等形式辅助教学,突出感性认知,帮助学生理解。
(2)根据课程的教学目标,应注重实践教学,在教学过程中,多联系实际生产需求,多去实训中心,加强对学生动手能力的培养。在实践教学中注重学生安全意识的培养,加强其职业素质的培养,提高学生的综合素质。
3.教学考核评价建议
结合课堂提问、学生作业、平时测绘、动手操作能力及考试情况,综合评价学生成绩。本课程考试成绩与平时成绩相结合。考试成绩占70%,平时成绩占30%。
4.课程资源的开发与利用
(1)常用课程资源的开发和利用
挂图、幻灯片、投影仪、视听光盘、多媒体软件、仿真软件等,这些资源有利于次创设形象生动的工作情境,激发学生的学习兴趣,促进学生对知识的理解和掌握,建议加强常用课程资源的开发,建立多媒体课程资源的数据库。
(2)积极开发和利用网络课程资源
充分利用电子书籍、电子期刊、数据库、数字图书馆、教育网站和电子论坛等网上信息资源,使教学从单一媒体向多媒体转换,使教学活动从信息的单向传递向双向交换转变,使学生从单独的学习向合作学习转变。