《工程材料》课程教案.docx

工程材料及机械制造基础课程教案

机械工程系宛农

绪论

一、课程的性质、目的和任务

本课程是高等工程本科学校机械类、近机类专业必修的以工艺为主的综合性技术基础课。

通过本课程的学习，应使学生

(1)获得材料的基本知识、常用工程材料性能特点、改性方法及其选用原则。

(2)基本掌握常用热加工和冷冲压工艺的基础知识。

(3)基本掌握机械加工工艺的基础知识。

通过本课程的学习，使学生在机械工程材料和机械制造工艺方面具有初步的选择能力。为将来从事相关生产技术工作奠定必要的基础，同时也起到承前启后的作用，为学习其后续专业课打下必不可少的基础。

二、课程教学的基本要求

(1)基本掌握常用工程材料的主要性能、应用范围和选用原则；

(2)基本掌握各种热加工和冷冲压方法的实质、工艺特点、应用范围和影响产品质量的因素；

(3)初步掌握毛坯和零件的结构工艺性，并具有初步设计毛坯和零件结构的能力；

(4)初步掌握最基本的机械切削加工方法的实质、工艺过程、工艺特点和应用范围；

(5)初步掌握零件的加工方法和加工方案选择

(6)了解主要加工方法所用的设备、刀具、简单夹具的基本结构和使用范围。

三、本课程学习要点及方法

学习相关理论及分析方法；了解化学成分一加工工艺及成型方法一组织结构—性能四者关系；掌握常用工程材料的特性、主要加工成型方法及应用。

性能

性能要求

处理工艺

力学性能

组织结构

材料成分

服役条件

零件

工程材料主线示意图

四、教学安排

教学：详略，部分内容自学；

实践：讨论与实验，思考题；

考试：70%考试成绩+30%平时作业

五、实验内容

1.铁碳合金平衡组织观察2学时2.45钢热处理实验2学时

3.铁碳合金热处理组织观察2学时4.Q235/45钢对焊实验2学时

六、教材

《机械制造基础》(上)、陈仪先梅顺齐主编、中国水利水电出版社

七、教学参考书

1.《工程材料及应用》周风云主编华科大出版社2002年

2.《金属学原理》刘国勋主编冶金工业出版社1980年

3.《金属学教程》卢光熙主编机械工业出版社1985年

4.《机械工程材料》王焕庭主编.大连理工大学出版社，1995年

5.《热加工工艺基础》司乃均主编，高等教育出版社出版，1998年3月

第1章金属材料基础知识

§1-1金属材料的性能

使用性能：力学、物理、化学性能等；

金属的性能(

工艺性能：铸造、锻造、焊接、切削性能等。

一、力学性能

材料的力学性能是它在外力/能量/环境(温度、介质)作用下表现出来的特性。通常外力/能量称为载荷/负荷。

力学性能包括：拉伸性能(弹性、强度、塑性)、硬度、冲击性能、疲劳性能、耐磨性等。

(一)拉伸试验：

圆形/板状试样在拉伸试验机上测试应力σ—应变ε关系。

应力σ

弹性变形阶段：弹性极限σe、比例极限σp定义

弹性模量E:弹性变形阶段内，应力与应变的比值o/ε。E标志材料抵抗弹性变

形的能力，即刚度。

弹性滞后/滞弹性：实际工程材料加载后应变未立即达到平衡值，卸载时变形未立即消失，这种应变落后于应力的现象，称为弹性滞后/滞弹性。

1、强度：是指材料抵抗变形和破坏的能力。

(1)屈服强度/屈服点σs:试样屈服时承受的最小应力，反映材料对明显塑性变形的抗力。

(2)条件屈服强度σ0.2:试样的塑性变形量为标距长度的0.2%时所对应的应力值。

屈服强度和条件屈服强度是工程设计的重要依据之一。

(3)抗拉强度σb:表示材料在断裂前所承受的最大应力。它是变形要求不高的

构件设计依据。

3、塑性：是材料在断裂前发生的永久变形的能力。延伸率δ=(L1-LO)/LO×100%

断面收缩率Φ=(F0-F1)/FO×100%

其中，长试样(LO=10DO):记δ/δ10短试样(L0=5D0):记δ5

δ、Φ个塑性越好。

(二)硬度：表示材料表面抵抗微区塑性变形的能力。

1、布氏硬度HB:

HB=P/F=2P/(πD(D-SQRT(D*D-d*d)))

标示法：120HBS10/1000/30—φ10mm钢球压头，载荷1000KG下保持30S测定的布氏硬度为120。

500HBW5/750—φ5mm硬质合金球，载荷750KG下保持10/15S测定的布氏硬度为500。

2、洛氏硬度HRA、HRB、HRC

一定规格的硬质合金，以一定的载荷压入试样表面，根据压坑深度计算硬度

值。特点：简单，方便。

3、维氏硬度HV:

压头：相对面夹角136°正四棱形锥体

HV=P/F=2*P*sin68°/d*d

标识：640HV30—30KG