汽车工程材料教学大纲.doc

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课程编号：030740
课程性质：专业方向课 先修课程：材料科学基础 材料热处理
总学时数：54 学分：3 讲课：45 实验：9 上机；0 课外实践：0
适合层次：本科 适合专业： 金属材料工程 材料科学与工程
一、课程的目的与任务
本课程是材料科学与工程专业的一门专业课。它的主要任务是讲授汽车工程材料的选用和加工，侧重于汽车用金属材料。课程涵盖各种材料的基本特征及选择材料与使用材料的原则和方法；各类工程构件、机器零件及工模具对所用材料的性能要求；性能特点及热处理工艺分析；抓住材料的成份—组织—性能这一主线，阐明它们之间的内在联系及其衍变过程，进一步揭示发挥材料性能潜力的途径，以达到提高产品质量的目的。在技术和经济合理的前提下，使材料的使用性能与产品的设计功能相适应。通过本课程的学习，使学生能依据汽车零件的使用性能、工艺性能和经济性选用适当的材料，并了解常用机械零件的选材。
二、理论教学要求
本课程的主要任务是学习工程材料的选用原则。重点掌握钢、铸铁和有色金属的类型、性能和选用原则；了解陶瓷材料的特点、类型和应用；一般了解掌握复合材料的结构、性能、制备和选用原则，并能根据产品具体要求按照选材原则对零件进行选材和对其加工过程进行设计。
（一）绪论
了解材料在经济建设中的地位和作用，工程材料的选用原则，以及材料的化学成分、组织结构与性能的关系。
（二）钢的合金化基础
了解合金元素在钢中的存在形式，合金元素与钢中铁、碳的作用；合金元素对钢的相变的影响；合金元素与钢的强化机制等；重点掌握合金元素与钢中铁、碳的作用和合金元素对钢的相变的影响。
（三）工程结构件用钢
了解工程结构件用钢的力学性能特点、耐大气腐蚀性及加工工艺性能；熟悉常用碳素构件用钢和低合金构件用钢；重点掌握工程结构件用钢的力学性能特点及常用构件用钢的类型和应用。
（四）机器零件用钢
了解机器零件用钢的强韧化机制；渗碳钢的化学成分特点和热处理特点；调质零件、弹簧、滚动轴承的服役条件及对钢的基本性能要求，化学成分特点和热处理特点；常用调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢；重点与难点是机器零件用钢的强韧化机制及各类钢的化学成分特点和热处理特点。
（五）工具钢
了解工具钢分类，化学成分及热处理特点；工具的服役条件及其对用钢的性能要求；低合金工具钢和碳素工具钢的热处理工艺分析和缺陷分析；高速工具钢的服役条件及其对性能的要求，碳及合金元素在高速钢中的作用，碳化物不均匀性对性能的影响，高速钢的热处理特点，常见缺陷分析，高速钢的分类；冷、热作模具的服役条件及其对用钢的性能要求，冷作模具用钢的化学成分特点和热处理特点；常用冷、热作模具钢；重点和难点是高速工具钢与冷、热作模具钢，合金元素的作用和热处理工艺方法。
（六）不锈钢、耐磨钢
了解金属的腐蚀与防护原理；合金元素在不锈钢中的作用；不锈钢分类；常用不锈钢及其热处理；了解耐磨钢的性能、应用及热处理；重点和难点是金属的腐蚀与防护，合金元素在不锈钢中的作用。
（七）耐热钢和耐热合金
了解耐热金属材料的工作条件及性能特点，耐热钢的合金化及其热处理。常用耐热钢。重点和难点是耐热钢的性能特点及合金化原理。
（八） 铸铁
了解铸铁的结晶及其影响因素，各类铸铁的石墨、基体组织及其热处理与性能之间的关系，各类铸铁的牌号及用途。重点与难点：各类铸铁的石墨、热处理与组织性能之间的关系。
（九）有色金属及其合金
了解铝及其合金的合金化原理，铝合金的分类，铝合金的热处理，成份及性能特点；铜及其合金的分类，化学成分及各类铜合金的特点和用途；钛、镁及其合金的合金化及分类、热处理及常用钛、镁合金。重点与难点：铝合金、铜合金的分类、热处理、成分及性能特点。
（十）陶瓷材料
了解陶瓷材料的组织结构及特点；陶瓷材料的基本性能和常用工业陶瓷。
（十一）复合材料
简单了解复合材料的分类、性能特点和类型。
（十二）典型机械零件的选材和分析
掌握零件的选材原则和规范，了解典型的轴类、齿轮、弹簧、轴承等零件的选材；并要求能结合汽车构造对汽车发动机和底盘的各零部件进行选材设计。
四、实践教学要求
实践教学总学时为9学时， 包括：
（一）结构钢的淬透性测定 4学时，综合实验
目的：通过对不同的钢件进行端淬实验，对不同区域进行硬度测试和显微组织分析并绘制其淬透性曲线，较全面了解含碳量、合金元素对钢的淬透性、组织和性能的影响，培养学生的实践动手能力和分析解决问题的能力。
（二）淬火高速钢回火特性曲线的测定 5学时，综合实验
目的：使学生掌握高速钢的热处理工艺特点及热处理操作，学会分析高速钢热处理工艺对其组织和性能（硬度）的影响，培养学生的热处理操作能力，巩固课堂的讲授内容。
实验项目的设置及学时分配
实验（上机）学时
9
应开实验项目个数
2
序号
实验项目名称
实验要求
学时分配
实验类型
备注
1
结构钢的淬透性测定
必做
4
综合性

2
淬火高速钢回火特性曲线的测定
必做
5
综合性

五、学时分配
序号
课程内容
学时分配
讲课
实验
上机
课外
小计
1
绪论
2

2
2
钢的合金化基础
4

4
3
工程构件用钢
3

3
4
机械零件用钢
3
4

7
5
工具钢
5
5

10
6
不锈钢
4

4
7
耐热钢及耐热合金
2

2
8
铸铁
4

4
9
有色金属及合金
6

6
10
陶瓷材料
4

4
11
复合材料
2

2
12
典型机械零件的选材和分析
6

6

合计
45
9

54
五、课程有关说明
课程应安排在《材料科学基础》、《材料热处理》之后。
在本课程中对高分子材料、复合材料不作详细讲述，在第6学期已有相关课程的设置，可在汽车典型零件的分析进行巩固。
重点结合汽车构造的各部分总成和重要的零件讲述工程构件用钢、机械零件用钢、工具钢、铸铁等的选材原则。对特殊性能钢、陶瓷材料、复合材料等作为一般掌握。掌握材料合金化原理、合金元素对钢相变、组织、性能影响的一般规律。要求掌握常用钢、铸铁、有色金属等材料的牌号、成份、热处理规范、组织、力学性能和用途；能够根据工程构件、机器零件（或工具）的服役条件，具有合理选用材料，正确确定热处理技术条件的知识；并能对材料产品质量作初步分析，提出消除或预防热处理缺陷的措施。
本课程考核采用闭卷考试70%、实验成绩20%，平时成绩10%综合考核。
六、建议使用教材及参考书目
教材：
王晓敏. 工程材料学.机械工业出版社.1999
参考书：
（1）郑明新.工程材料. 清华大学出版社.2000
（2）王笑天.金属材料学.机械工业出版社
（3）吴承建等.金属材料学.冶金工业出版社

制订人：张红霞 2003年 11月 8日
审核人：郑祥明 2003年 12月 8日

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