开考课程名称：《机械工程材料》

课程代码：2561

Ⅰ  课程性质与设自考本科置目的
《机械工程材料》课程是高等教育自学考试机械类专业的一门专业基础课程，是一门涉及金属材料、非金属材料、复合材料及热处理、铸、锻、焊的基本原理与工艺特点，毛坯的选择与结构工艺性分析，新材料、新技术、新工艺等各个方面的基础知识为一体的实践性较强的一门学科。
设置该课程的目的是：通过本课程的学习，使学生获得常用工程材料及材料成形的基础知识，培养工艺分析的初步能力，并为学习其它有关课程及以后从事机械设计和加工制造工作奠定必要的基础。
学习本课程的具体要求是：
1、熟悉常用的机械工程材料的成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系及变化规律。
2、掌握常用的机械工程材料的牌号、性能与应用，具有选用常用机械工程材料初步能力。
3、了解与本课程有关的新材料、新技术、新工艺及其发展概况。

Ⅱ  课程内容及考核目标

第一部分：机械工程材料

第一章 金属的力学性能

一、学习目的及要求
理解力—伸长曲线的意义；掌握强度、塑性的主要指标及应用；布氏、洛氏、维氏试验方法、主要特点及应用；冲击韧性、疲劳强度的主要指标及应用。
二、基本内容（即考试内容，下同）
 第一节 强度与塑性 
一、金属的力学性能
金属材料在载荷的作用下所反应的性能。指强度、塑性、硬度、冲击韧性、抗疲劳性等。它是选择材料和设计零件的主要基础。
1、强度、塑性的概念及意义
（1）、屈服强度：指金属材料在发生屈服现象时所受的最小应力。
意义：屈服强度是金属产生微量塑性变形的抗力。例如，有些螺栓在工作中不许
有微量塑性变形，设计时主要以屈服强度为设计依据。
（2）、抗拉强度：金属材料在外力作用下发生断裂前所受的最大应力。
意义：它是表征材料对最大均匀塑性变形的抗力。
2、塑性：金属材料在外力作用下发生永久变形的能力
意义：材料的塑性越大，越易进行压力加工零件具有一定的安全性
第二节  硬度
一、硬度的概念
金属材料抵抗更硬物体压入的能力，即抵抗局部塑性变形的能力
二、三种常用硬度的主要应用范围：
1、布氏硬度：不宜测试薄件或成品件，HBS适合测量硬度值小于450的材料；HBW适合测量硬度值小于650
2、洛氏硬度：可直接测量成品件或较薄工件。
3、维氏硬度：广泛用于测量金属镀层、薄片材料和化学热处理后的表面硬度
第三节  冲击韧性与疲劳强度
一、韧性
指金属在断裂前吸收变形能量的能力，它表示了金属材料抗冲击的能力
二、疲劳断裂
金属在循环载荷作用下产生疲劳裂纹并使其扩展而导致的裂断。
三、疲劳强度
表征材料经无数次循环应力作用而不断裂，这一应力称为疲劳强度。
三、考核知识点
1、金属力学性能的概念及评定指标
（1）、强度的概念及意义
（2）、塑性的概念及意义
2、三种硬度试验的表示方法、特点及应用范围
3、冲击韧性的概念及意义
4、疲劳断裂的概念、疲劳强度的概念及意义。
四、考核要求
1、识记
力学性能的各个评定指标
2、领会
力学性能的各个评定指标的意义
3、应用
根据力学性能指标分析给定材料力学性能是否合格
第二章   纯金属与合金的晶体结构
一、学习目的及要求
理解影响材料性能的主要因素、实际金属的晶体结构；掌握合金的相结构、固溶体、金属化合物的性能特点。
二、基本内容
第一节 纯金属的晶体结构
一、晶体结构的基本知识
晶体与非晶体、晶格与晶胞、晶格常数
二、常见金属的晶格类型
体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格
第二节 纯金属的实际晶体结构
一、晶体结构
单晶体与多晶体、晶粒、显微组织的概念
二、金属的实际晶体结构
点缺陷、线缺陷、面缺陷的意义
第三节 合金的晶体结构
一、合金的基本概念
合金、组元、合金系、组织的概念
二、合金的相结构
固溶体、化合物的性能
三、考核知识点
1、晶体结构的基本知识
2、实际金属内部缺陷对材料性能的影响
3、固溶体、金属化合物的性能
四、考核要求
1、识记
晶体、晶格、晶胞、晶格常数、金属内部缺陷
2、领会
固溶体、金属化合物的性能、合金、合金相结构
3、应用
固溶强化、弥散强化在生产中的应用
第三章 纯金属与合金的结晶

一 学习目的及要求

 领会纯金属、合金的结晶特点；了解结晶的一般过程；掌握金属晶粒大小与控制、合金性能与相图的关系。
二、基本内容
第一节  纯金属的结晶
一、冷却曲线与过冷度
二、纯金属的结晶过程
三、金属晶粒大小与控制
四、铸锭组织
第二节  合金的结晶
一、二元合金相图
相图的表示方法，二元相图的建立
二、二元合金相图的基本形式
匀晶相图、共晶相图、共析相图的分析
第三节 合金性能与相图的关系
一、理解合金力学性能与相图的关系
二、理解合金铸造性能与相图的关系
对材料性能的影响，分析常用的三种状态图，学会相图分析的一般规律，了解并深刻理解合金性能与相图的关系
三、考核知识点
1、过冷度的概念
2、金属结晶的基本过程
3、晶粒大小对力学性能的影响
4、相图的意义、常用三种相图的类型及特点
四、考核要求
1、识记
结晶、自发晶核、非自发晶核、过冷度、相图、铸锭组织
2、领会
合金结晶的规律；匀晶相图、共晶相图、共析相图的结晶过程分析；枝晶偏析、密度偏析
3、应用
利用相图进行分析材料的力学性能和工艺性能
第四章   金属的塑性变形与再结晶
一、学习目的及要求
冷塑性变形对金属组织和性能的影响，冷塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化    
二、基本内容
                  第一节  冷塑性变形对金属组织和性能的影响
一、纤维组织的概念
二、冷变形强化的意义
第二节  冷塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化
一、回复的概念
二、再结晶的意义
三、再结晶后的晶粒大小的影响因素
第三节 金属的热变形加工
一、热变形加工的概念
二、热变形加工对金属组织和性能的影响
三、考核知识点
1、冷塑性变形对金属组织和性能的影响
2、冷塑性变形后金属在加热时的变化
3、热塑性变形对金属组织和性能的影响
四、考核要求
1、识记
塑性变形、纤维组织、回复、再结晶、锻造流纹、冷、热加工
领会
加工硬化，锻造流纹的实际意义；
第五章  铁碳合金相图与非合金钢

一 学习目的及要求
理解铁碳相图的分析方法，相图的意义，相图的应用。非合金钢牌号、性能和应用
二、基本内容
第一节  铁碳合金的基本组织
一、纯铁的同素异晶转变
二、铁碳合金的基本相
三、铁碳合金相图
第二节 铁碳合金相图
一、铁、碳相图分析
二、典型铁碳合金冷却过程及其组织的分析
三、含碳量对铁碳合金平衡组织及对力学性能的影响
四、铁碳合金相图的应用
第三节 非合金钢（碳钢）
一、杂质元素对碳钢性能的影响
二、碳钢的分类
三、碳钢的牌号、性能和用途
碳素结构钢，优质碳素结构钢，碳素工具钢，铸钢
三、考核知识点
1、铁碳合金相图的点、线、区的意义
2、铁碳合金基本相、基本组织的种类及性能
3、碳钢的分类、牌号、性能
四、考核要求
1、识记
铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、高温莱氏体、低温莱氏体、碳素结构纲、碳素工具钢
2、领会
铁碳合金相图的结晶规律，铁碳合金中碳的质量分数变化对平衡组织和性能的影响
3、应用
铁碳合金相图在铸造生产、锻压生产、焊接生产及热处理方面的应用。
第六章   钢的热处理
一 学习目的和要求
钢的热处理原理、整体热处理、表面热处理及化学热处理的目的、应用及工艺路线确定的一般原则
二、基本内容
第一节 钢在加热时的组织转变
一、奥氏体的形成及其影响因素
二、奥氏体晶粒长大及其影响因素
第二节 钢在冷却时的组织转变
一、过冷奥氏体等温转变
过冷奥氏体等温转变曲线的建立，过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能
二、过冷奥氏体的连续冷却转变
过冷奥氏体的连续冷却转变曲线；C曲线在连续冷却转变中的应用；马氏体转变
第三节 钢的退火与正火
一、钢的退火
退火的方法与应用
二、钢的正火
方法与应用
第四节 钢的淬火
一、淬火工艺
加热温度的确定，淬火加热时间，淬火的冷却介质
二、淬火方法
第五节 钢的回火
一、淬火钢的回火转变
二、回火的种类与应用
三、回火脆性
第六节 钢的淬透性
一、淬透性的概念
二、淬透性的测定方法
三、淬透性的应用
第七节 钢的表面热处理
一、表面淬火的目的
二、常用的种类
感应淬火，火焰淬火
第八节 钢的化学热处理
一、钢的渗碳
二、钢的渗氮
三、碳氮共渗
四、气体氮碳共渗
第九节 其它热处理方法简介
一、形变热处理
二、表面气相沉积
三、激光热处理
四、真空热处理
五、可控气氛热处理
第十节 热处理零件质量分析
一、热处理工艺不当对质量的影响
二、热处理对零件结构设计的要求
第十一节   热处理技术条件与工序位置
一、热处理技术条件的标注
二、热处理工序位置安排
三、热处理工艺的应用
三、考核知识点

1、钢在加热、冷却时的组织转变规律
2、常用热处理的种类、目的及应用
3、热处理工艺路线的制定
四、考核要求
1、识记
钢的热处理、钢在加热时组织转变规律、钢的热处理种类
2、领会
C曲线的应用；退火、正火、淬火、回火工艺参数的确定、及实际应用；钢的表面热处理的应用；钢的淬透性。
3、应用
各种热处理在零件加工过程中的应用
第七章  低合金钢与合金钢
一 学习目的及要求
掌握合金元素在钢中的作用；合金钢的分类、牌号、性能、热处理特点、用途
二、基本内容
第一节 合金元素在钢中的作用
一、合金元素与铁、碳的作用；
二、合金元素对Fe-Fe三C相图的影响
三、合金元素对钢的热处理的影响
对钢在加热时奥氏体化的影响，对过冷奥氏体转变的影响，对回火转变的影响
第二节 低合金钢
一、低合金钢的分类
二、常用低合金钢的编号
三、常用低合金钢
低合金高强度结构钢，易切削结构钢
第三节 合金钢的分类与编号
合金钢的分类、合金钢的编号
第四节 合金结构钢
一、常用机械结构用合金钢和工程结构用合金钢
二、轴承钢
第五节 合金工具钢与高速工具钢
一、合金工具钢的分类、性能、牌号、用途
二、高速工具钢的种类、性能、牌号、用途
第六节 不锈、耐蚀钢与耐热钢

不锈、耐蚀钢与耐热钢的分类、性能、牌号、用途
三、考核知识点
1、合金元素在钢中的作用
2、钢铁材料的牌号、性能及用途
四、考核要求
1、识记
合金钢的牌号表示方法、合金钢、低合金结构钢、弹簧钢、工具钢、不锈钢
2、领会
合金钢的分类；合金元素的主要作用；渗碳钢的成分、组织、热处理和性能特点；调质钢的成分、组织、热处理和性能特点；刃具钢的成分、组织、热处理和性能特点。
3、应用
各种材料在实际生产的应用
第八章   铸铁
一 学习目的和要求
了解铸铁的石墨化过程，掌握常用铸铁的牌号、成分、性能及用途
二、基本内容
第一节 铸铁的石墨化及其影响因素
一、铸铁的石墨化
二、影响石墨化的因素
第二节 灰铸铁
一、灰铸铁的成分、组织和性能
二、灰铸铁的孕育处理
三、灰铸铁的牌号及用途
四、灰铸铁的热处理
第三节 球墨铸铁
球墨铸铁的成分、组织和性能；球墨铸铁的牌号及用途；球墨铸铁的热处理
第四节 可锻铸铁
可锻铸铁的成分、组织和性能；可锻铸铁的牌号及用途；可锻铸铁的热处理
三、考核知识点
1、铸铁的石墨化
2、铸铁的分类、各种铸铁的牌号、性能及应用
四、考核要求
1、识记
铸铁的牌号；铸铁的石墨化
2、领会灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁牌号组织、性能和应用特点
3、应用
铸铁在实际生产中的应用
第九章  非铁合金与粉末冶金材料
一 学习目的及要求
了解常用的非铁合金与粉末冶金材料的种类、牌号、掌握其性能及用途
二、主要内容
第一节 铝及铝合金
一、铝合金的分类
二、铝合金的牌号、性能及应用
三、铝合金的热处理
第二节 铜及铜合金
铜合金的分类、牌号、性能及应用
第三节 钛及钛合金
钛合金的分类及牌号、性能及应用
第四节 轴承合金
一、滑动轴承的工作条件及对轴承合金的性能要求
二、常用的轴承合金
第五节 粉末冶金材料
硬质合金的分类、牌号、性能及用途
常用的非铁合金与粉末冶金材料的性能及用途
三、考核知识点
常用的非铁合金与粉末冶金材料的种类、牌号、掌握其性能及用途
四、考核要求
1、识记
有色金属；紫铜；铝合金的分类；滑动轴承合金
2、领会
黄铜的成分和性能特点；铸造铝合金；
第十章   金属材料的表面处理
一 学习目的及要求
   了解金属材料表面处理的方法和特点
二、基本内容
第一节 金属表面强化处理
金属表面强化的种类
第二节 金属表面防腐处理
金属腐蚀的种类与防护方法
第三节 金属表面装饰处理
金属表面装饰处理
                           三、考核知识点
1、表面强化的种类
2、金属腐蚀的防护方法
3、金属表面装饰处理
四、考核要求
1、识记
表面强化处理；防腐处理
2、领会
喷涂；气相沉积；发蓝处理；磷化
第十一章 非金属材料与复合材料
一、学习目的及要求
了解常用非金属材料与复合材料的性能、特点
二、基本内容
第一节 高分子材料的基本知识
一、理解高分子材料的结构
第二节 高分子材料
一、常用塑料的代号、性能和用途
二、常用橡胶的代号、性能和用途
第三节 陶瓷
陶瓷的分类与性能
第四节 复合材料
复合材料的分类与性能
三、考核知识点
1、常用非金属材料分类、代号
2、常用非金属材料性能和用途
四、考核要求
1、识记
高分子材料；陶瓷材料；复合材料
2、领会
常见的高分子材料；陶瓷材料的基本性能和主要用途；复合材料的强化特点，复合材料的分类
第十二章   工程材料的选用
一、学习的目的及要求
了解零件的失效及其形式，掌握零件选材的原则、方法和步骤，熟悉典型零件与工具材料的选用
二、基本内容
第一节 零件的失效
一、失效及其形式
二、失效的原因
第二节 选材的原则、方法和步骤
一、选材的原则，
二、选材的方法与步骤
第三节 典型零件与工具材料的选用
一、齿轮类零件的选材
齿轮的工作条件及失效形式、常用齿轮材料、齿轮选材示例
二、轴类零件的选材
轴类零件的工作条件及失效形式、常用轴类零件材料、轴类零件选材示例
三、丝锥和板牙的选材
四、葙座类零件的选材
三、考核知识点
1、热处理工艺路线安排的一般原则
2、选材的原则
四、考核要求
1、识记
材料选用的一般原则；箱体和支架类零件的选材
2、领会
常见工具的选材及热处理工艺的安排
3、应用
齿轮类零件的选材、轴类零件的选材及热处理工艺安排

Ⅲ 有关说明与实施要求
为了使本大纲的内容在个人自学、社会助学和考试命题中得到贯彻和落实，特作如下说明：
一、关于考核目标
为使考试内容具体化和考试要求标准化，本大纲对各章规定了考试目标，包括考核知识和考核要求。明确考核目标，使自学应考者进一步明确考试内容和要求，更有目的地系统学习教材；使考试命题更加明确范围，更准确地安排试题的知识能力层次和难易程度。
本大纲在考试目标中，按照识记、领会、应用三个层次规定应达到的能力要求。三个能力层次是递进等级关系。各能力层次的含义是：
一、识记要求能记住有关名词、主要性能、基本结论等，是最低层次要求。
二、领会要求掌握有关概念、原理之间的区别和联系，简单说明基本原则和基本结论。领会是较高层次的要求。
三、应用在领会的基础上，能综合有关知识，正确分析和阐述较复杂的问题。应用是最高层次的要求。

二、建议选用教材与参考资料
学习教材：《机械工程材料》（第二版）许德珠主编，高等教育出版社2001年6月第二版。
参考资料：
三、关于对考试命题的要求
对于大纲中所列课程内容，考核知识点和考核要求要覆盖全面、系统并适当突出课程重点内容。
对于社会助学应以教材为基础，大纲为依据，不得随意删改。应注意培养学生的自学能力，引导学生学会独立思考和独立操作。应正确把握各知识点要求的层次，深刻理解对各考核点的要求。
考核试题覆盖到各章的知识点，适当突出重点章节。试题中对不同层次的分数比例为：识记占30％，领会占30％，应用占40％。试题的难易程度为：易、较易、较难和难四个等级，比例为：2：3：3：2.
题型结构：填空题、单项选择题、名词解释、应用题、分析题等
考试样题
一、填空题（每空1分，共26分）
1、钢是指           合金。
二、单项选择题（每题一分，共10分）
2、HB是（　　　）性能指标
Ａ．强度　Ｂ．硬度　Ｃ．塑性　Ｄ．韧性
三、名词解释（每题４分，共１６分）
1、铸造
四、应用题（每题６分，共２４分）
钢锉采用T12钢制造，硬度为60∼64HRC，其加工工艺路线为:
(热轧钢板)下料→正火→球化退火→机械加工→淬火、低温回火→校直
试说明:工艺路线中各个热处理工序的目的
５、分析题（每题８分，共２４分）
生产下列工件应选用下列哪种材料合理（10分）
（１）高速车刀（２）坦克车的履带（３）桥梁（４）普通的地脚螺丝（５）轴承（６）气轮机叶片（７）手用丝锥（８）汽车变速箱齿轮（9）机床主轴    （10）发动机排气门弹簧
材料40Cr  60Si2Mn   16Mn    W18Cr4V     9SiCr    20CrMnTi       ZGMn13  GCr9   Q235       1Cr13