沈阳理工大学-大创版-材料工程基础教学大纲

课程代码：050231002

课程英文名称：Fundamentals of Materials Engineering 课程总学时：48 讲课：48 实验：0 上机：0 适用专业：金属材料工程专业 大纲编写（修订）时间：2012.9

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

材料工程基础是金属材料工程专业必修的专业基础课，是从事材料科学与工程专业技术领域人员必备的基础知识。

本课程主要讲授液态金属成形工艺、金属塑性成形工艺、金属连接成形工艺、粉末冶金成形、非金属材料成形工艺及各种材料成形工艺的选择原则和方法。通过学习使学生初步具备为不同零部件的生产选择合理的制造方法的能力，为其他相关课程及从事新材料研究奠定必要的基础，同时对具体典型的金属材料零部件分析讨论使用不同的成形方法制造的合理性和可能性，体现课程的创新性。

通过本课程的学习，学生将达到以下要求：

1. 掌握液态金属成形的工艺设计、浇注系统、冒口、冷铁等的设计基本原则；掌握砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、实型铸造、低压铸造等的原理、特点和应用；了解石膏型等先进铸造技术。

2．掌握自由锻件图设计和模锻工艺；掌握板料冲压、挤压、拉拔、辊扎等工艺；了解超塑性成形、液态模锻等先进塑性成形工艺。

3. 掌握金属连接成形原理和方法；掌握电弧焊、气焊、埋弧自动焊、气体保护电阻焊、等离子弧焊与切割、压力焊、钎焊等焊接工艺原理、特点及应用；了解焊接缺陷的检验方法；了解电子束焊接等现代焊接方法。

4. 掌握粉末冶金成形工艺的方法、特点和应用。 5. 掌握塑料、橡胶、陶瓷成形方法的特点和应用。

6. 掌握各种材料成形工艺选用原则和方法。对具体典型的金属材料零部件如暖气片、坦克炮塔、汽车轮毂、钱币、汽车面板、火车钢轨、钢瓶、船体等分析讨论使用不同的成形方法制造的合理性和可能性，体现课程的创新性。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

1.基本知识：掌握液态金属各种成形方法及工艺设计——浇注系统、冒口、冷铁的设计基本原则；掌握塑性成形方法及工艺设计——锻件图设计，板料冲压、挤压、拉拔、辊扎等工艺；掌握金属连接成形成形方法及工艺设计——电弧焊、气焊、埋弧自动焊、气体保护电阻焊、等离子弧焊与切割、压力焊、钎焊等工艺，了解焊接缺陷的检验方法；掌握粉末冶金成形工艺的方法、特点和应用；掌握塑料、橡胶、陶瓷成形方法的特点和应用；掌握各种材料成形工艺的选用原则和方法。

2.能力方面的基本要求：

具备对各种工程材料零部件选用不同成形工艺方法的能力。 3.基本技能：掌握各种零部件材料成形工艺选用原则，能够有初步制定工艺方法及工艺方案设计的能力。

（三）教学大纲实施说明

1．教学方法：本课程以理论教学为主，课堂讲授是以液态金属成形、金属塑性成形、金属连接成形的基本理论为基础，工艺方法为关键，兼顾工艺设计和成形新方法。

讲授过程注意理论与实践相结合原则，讲授各种成形过程中应列举生产事例，通过实例提高学生培养综合分析问题与解决问题的能力。讲授中采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题的及创新能力；引导和鼓励学生自学；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。

2．教学手段：本课程属于专业基础课，在教学中采用多媒体教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。

（四）对先修课的要求

本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有工程力学、物理化学、金属工艺学等课程

（五）对习题课、实验环节的要求

1．对重点章节（如：铸造浇注系统的设计、自由锻、模锻工艺设计、金属连接成形的主要工艺等）应安排习题课，以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。

2．课后作业内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本工艺方法及方案设计等内容，作业要能起到巩固理论，提高分析问题、解决问题能力。对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。学生必须、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。

（六）课程考核方式 1．考核方式：考试

2．考核目标：在考核学生对基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生的分析能力、解决问题的能力，合理制定工艺。

3．成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占20%，期末考试成绩占80%。

（七）参考书目

1.《材料成形工艺基础》何柏林、徐先锋 主编 化学工艺出版社 2010.7 2.《材料成形工艺》 夏巨谌、张启勋 主编 机械工业出版社2005.1 3．《铸造工艺学》 曲卫涛 西北工业大学出版社 1997.04

4.《材料成形工程》 陈金德 西安交通大学出版社 2000.07 5.《锻造工艺学》 张志文 机械工业出版社 1983.06 6.《焊接工程基础》 熊腊森 机械工业出版社 2002.04

7.《材料工程基础》 王昆林 编著 清华大学出版社2009.09

二、中文摘要

本课程主要讲授液态金属的铸造成形工艺、固态金属塑性成形工艺、金属连接成形工艺、粉末冶金及非金属材料成形工艺；通过学习使学生初步具备为不同零部件的生产选择合理的制造方法的能力，同时为其他相关课程及从事新材料研究奠定必要的基础。

三、课程学时分配表

序号 1 2 2.1 金属液态成形 液态成形理论基础 教学内容 材料成形工艺概述 学时 2 16 2 讲课 2 16 2 实验 上机 2.2 2.3 2.4 2.5 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4 4.1 4.2 4.3 4.4 5 6 6.1 6.2 7 铸造工艺设计基础 砂型铸造 特种铸造 铸件缺陷及检验、常用合金铸件的生产、先进铸造技术 金属塑性成形 概述、金属塑性成形原理 自由锻造 模型锻造 板料冲压成形工艺 其他常用塑性成形方法、先进塑性成形方法 金属连接成形 概述、熔化焊接头组织与性能 常用焊接方法 现代焊接方法、常用金属材料焊接 焊接结构工艺设计 粉末冶金成形 非金属材料成形 塑料成形工艺方法、特点及应用 橡胶、陶瓷、复合材料成形工艺、特点及应用 材料成形方法选择（综合应用） 合计 4 2 4 4 12 2 2 2 4 2 10 2 4 2 2 2 4 2 2 2 48 4 2 4 4 12 2 2 2 4 2 10 2 4 2 2 2 4 2 2 2 48 四、教学内容及基本要求

第1部分 材料成形工艺概述

总学时（单位：学时）:2 讲课:2 实验:0 上机:0 具体内容:

1）明确本课程的内容、性质和任务 2）掌握常用的材料成形方法 第2部分 金属液态成形

总学时（单位：学时）:16 讲课:16 实验:0 上机:0 第2.1部分 液态成形理论基础（讲课2学时） 具体内容:

1）掌握铸件凝固方式

2）掌握合金的充型能力、合金的收缩、缩孔、缩松、内应力的影响因素 重 点：

合金流动性、缩孔、缩松的影响因素。 第2.2部分 铸造工艺设计基础（讲课4学时） 具体内容:

1）铸造工艺参数选择、浇注系统设计、浇注位置和分型面的选择 2）铸造成形工艺设计、铸件结构设计 重 点：

浇注系统设计、浇注位置和分型面的选择

难 点:

浇注系统设计、浇注位置和分型面的选择 习 题:

书中每部分习题或根据讲课重点、难点自拟1--3道题。 第2.3部分 砂型铸造（讲课2学时） 具体内容:

1）型砂的种类、性能

2）手工造型方法、机器造型方法 重 点：

型砂的种类、性能，手工造型方法 难 点:

挖沙造型、活块造型

第2.4部分 特种铸造（讲课4学时） 具体内容:

金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、实型铸造、低压铸造、陶瓷型铸造、磁型铸造、挤压铸造 重 点

压力铸造、熔模铸造、低压铸造 难 点:

熔模铸造

第2.5部分 铸件缺陷及检验、常用合金铸件的生产、先进铸造技术（讲课4学时） 具体内容:

1）铸件缺陷

2）铸铁件、铸钢件生产

3）铸造铜合金件、铸造铝合金件生产 重 点

铸件缺陷的种类，灰铸铁、球墨铸铁、铸钢件的工艺特点和应用 难 点:

铸铁的石墨化影响因素、组织特点 习 题:

书中每部分习题或根据讲课重点、难点自拟1--3道题。 第3部分 金属塑性成形

总学时（单位：学时）:12 讲课:12 实验:0 上机:0 第3.1部分 概述、金属塑性成形原理（讲课2学时） 具体内容:

1）塑性成形的基本方法

2）塑性变形机理、塑性变形影响因素 重 点

加工硬化，回复、再结晶纤维组织 难 点:

滑移机理，再结晶机理

第3.2部分 自由锻造（讲课2学时）

1）自由锻设备、工序 2）自由锻工艺规程制定

3）自由锻结构工艺性 重 点：

锻件图设计 难 点:

锻件图设计 习 题:

中每部分习题或根据讲课重点、难点自拟1--3道题。 第3.3部分 模型锻造（讲课2学时） 具体内容:

1）锤上模锻

2）胎模锻造

3）热锻模压力机上模锻、平锻机上模锻、摩擦压力机上模锻 重 点：

锤上模锻（锻模结构、模锻工艺规程制定） 难 点：

锻模结构、模锻工艺规程制定

第3.4部分 板料冲压成形工艺（讲课4学时） 具体内容:

1） 冲压工序

2） 冲压工艺规程制定 3） 冲模模具 重 点:

分离、变形工序，拉伸工序 难 点:

拉深过程计算 习 题:

书中每部分习题或根据讲课重点、难点自拟1--2道题。

第3.5部分 其他常用塑性成形方法、先进塑性成形方法 （讲课2学时） 具体内容: 1） 挤压 2） 拉拔 3） 辊扎

4） 超塑性成形

5） 粉末锻造、液态模锻 重 点:

挤压、拉拔，超塑性成形 难 点:

超塑性成形原理 习 题:

书中每部分习题或根据讲课重点、难点自拟1--2道题。 第4部分 金属连接成形

总学时（单位：学时）:10 讲课:10 实验:0 上机:0

第4.1部分 概述、熔化焊接头组织与性能（讲课2学时） 具体内容:

1） 连接成形方法、发展现状

2） 熔化焊过程，焊接接头组织与性能 3） 焊接缺陷与检验 重 点:

焊接接头组织与性能 难 点:

熔化焊冶金反应，焊接铁头组织 习 题:

书中每部分习题或根据讲课重点、难点自拟1--2道题。 第4.2部分 常用焊接方法（讲课4学时） 具体内容:

1） 气焊与气割 2） 焊条电弧焊 3） 埋弧自动焊

4） 气体保护电弧焊 5） 等离子弧焊与切割 6） 压力焊 7） 钎焊 重 点:

以上各种焊接工艺均为重点 难 点:

各种焊接方法的原理 习 题:

书中每部分习题或根据讲课重点、难点自拟1--3道题

第4.3部分 现代焊接方法、常用金属材料焊接（讲课2学时） 具体内容:

1） 电子束焊接、激光焊接与切割、扩散焊、摩擦搅拌焊 2） 碳钢焊接

3） 低合金钢焊接 4） 不锈钢焊接 5） 铸铁焊补

6） 铝、铜、钛及其的焊接合金 重 点:

各种金属材料焊接的方法选择 难 点：

现代各种焊接方法原理

第4.4 部分 焊接结构工艺设计（讲课2学时） 具体内容:

1） 焊接结构生产工艺过程 2） 焊接结构工艺设计 3） 焊接结构生产设计实例 重 点:

焊接结构生产设计实例 难 点：

焊接结构工艺性

第5部分 粉末冶金成形

总学时（单位：学时）:2 讲课:2 实验:0 上机:0 具体内容:

1） 粉末制备、粉末配制、粉末成形、烧结、后处理 2） 粉末成形产品及应用

3） 粉末冶金制品结构工艺性、缺陷 重 点:

粉末成形产品及应用 第6部分 非金属材料成形

总学时（单位：学时）:4 讲课:4 实验:0 上机:0

第6.1部分 塑料成形工艺方法、特点及应用（讲课2学时） 具体内容:

1） 塑料成形性能

2） 注射成形，压塑成形，挤出成形， 3） 塑料制品结构工艺性 重 点:

注射成形，压塑成形

第6.2部分 橡胶、陶瓷、复合材料成形工艺、特点及应用（讲课2学时）

1） 橡胶压制成形，橡胶注射成形 2） 陶瓷浇注成形、压制成形

3） 复合材料成形 重 点:

橡胶压制成形，橡胶注射成形；陶瓷浇注成形、压制成形 第7部分 材料成形方法选择（综合应用）

总学时（单位：学时）:2 讲课:2 实验:0 上机:0

具体内容: 对具体典型的金属材料零部件如暖气片、坦克炮塔、汽车轮毂、钱币、汽车面板、火车钢轨、钢瓶、船体等分析讨论使用不同的成形方法制造的合理性和可能性，体现课程的创新性。

1） 材料成形方法选择的原则与依据

2） 常用机械零件毛坯的成形方法选择 3） 毛坯成形方法选择实例 重 点:

毛坯成形方法选择实例 难 点:

常用机械零件毛坯的成形方法选择 习 题:

书中每部分习题或根据讲课重点、难点自拟1--3道题。

编写人： 金光

审核人： 娄长胜 批准人：张罡