个人介绍
工程材料

主讲教师:上官林建、李勇、谭群燕、齐新华等

教师团队:共14

  • 上官林建
  • 陈拂晓
  • 谭群燕
  • 李勇
  • 齐新华
  • 郭永刚
  • 赵程
  • 冯在强
  • 李帅
  • 张玉新
  • 郑谭
  • 高新树
  • 王星星
  • 张占哲
学校: 华北水利水电大学
开课院系: 机械学院
专业大类: 机械类
开课专业: 机械设计制造及其自动化;材料成型及控制工程;车辆工程;交通运输
课程英文名称: Engineering Materials
学分: 2
课时: 32
课程简介及大纲内容
《工程材料》课程教学内容(包括重点难点)如下:
(1)绪论及材料的结构与组成(对应课程目标1、2、3,对应表1中的教学资源第1-6)
教学目的、内容和要求:了解工程材料发展简史,了解工程材料分类;了解课程教学目标、主要内容及基本要求;掌握金属材料的常见晶体结构、金属的结晶过程、实际金属的晶体缺陷、合金基本相结构;了解金属材料尤其是合金组成。
重点:纯金属的晶体结构、合金的晶体结构;金属的结晶过程;实际金属的结构和晶体缺陷。
难点:晶体的形核与长大;实际晶体的缺陷。
(2)材料的力学行为(对应课程目标1、2、3,对应表1中的教学资源第13-16、27、29)
教学目的、内容和要求:了解材料的基本性能,熟悉材料的力学性能及其性能指标的物理意义、符号;掌握金属材料金属的塑性变形的实质、金属在塑性变形过程中结构性能的变化;了解回复、再结晶现象及其对性能的影响。
重点:金属材料力学性能的物理意义;塑性变形的实质
难点:多晶体的塑形变形
(3)合金相图及相变基础知识(对应课程目标1、2,对应表1中的教学资源第7-10、21、31)
教学目的、内容和要求:掌握组织组成物和相组成物的概念,铁碳合金基本相的结构和组织及铁碳相图;了解各种成分的铁碳合金的结晶过程;正确运用杠杆定律计算组织组成物及相组成物;掌握铁碳合金成分、组织和性能之间的关系。
重点:铁碳相图的分析;典型铁碳合金结晶过程的理解;杠杆定律的应用;铁碳合金成分—组织—性能之间的关系。
难点:铁碳相图的分析;杠杆定律的应用。
作业一:材料的结构和结晶、铁碳相图的分析及应用习题;
实验一:铁碳合金和铸铁平衡组织观察实验。
(4)材料的改性(对应课程目标1、2,对应表1中的教学资源第17-25、29、39)
教学目的、内容和要求:掌握钢在加热时的组织转变;掌握奥氏体不同冷却产物的形态及性能;掌握C曲线和CCT曲线的分析与应用。了解改性处理的分类,掌握钢的热处理过程中组织的转变,掌握各种热处理方法的工艺及应用。
重点:钢在加热时的组织转变;奥氏体不同冷却产物的形态及性能;C曲线和CCT曲线的分析与应用;各种热处理工艺的特点及应用。
难点:C曲线的理解;奥氏体冷却各种产物的性能及组织形态
作业二:钢在加热与冷却时的转变与C曲线和CCT曲线的分析与应用、钢的热处理工艺特点及应用习题;
实验二:碳钢热处理及硬度实验。
(5)工业用钢及铸铁(对应课程目标1、2、3,对应表1中的教学资源第1、17、19-25、28)
了解工业用钢和铸铁的特点,熟悉工业用钢的分类和编号方法;了解合金元素在钢中的作用;熟悉常用工业用钢的工作条件、性能特点、化学成分、常规热处理、典型钢种及主要用途;了解特殊性能钢的基本知识;了解铸铁石墨化的基本过程及铸铁的基本知识。
重点:工业用钢的分类和编号方法;工业用钢和铸铁的常用牌号、工作条件、性能特点、化学成分、常规热处理及主要用途。
难点:合金元素在钢中的作用;用工业用钢的常规热处理、典型钢种及主要用途。
(6)有色金属及合金(对应课程目标1、2、3,对应表1中教学资源第1、30、35)
教学目的、内容和要求:清楚有色金属的分类体系,了解铝、铜及其合金的一般特性、强化方法、组织性能、用途、分类和牌号;了解轴承合金的性能要求、组织特点及典型合金
重点:铝合金、铜合金的分类、牌号、特性及应用。
难点:有色金属的固溶—时效强化及应用。
作业三:金属材料习题。
(7)材料的选用(对应课程目标2、3,对应表1中的教学资源第1、15-16、32-39)
了解常见的金属材料、复合材料、非金属及功能材料知识,常规零件的工作条件、主要失效形式及原因、主要性能指标;熟悉选材三项基本原则及其相互关系;熟悉常用材料的应用情况;掌握典型零件的热处理工艺和加工工艺路线;掌握典型零件的选材分析方法和步骤。
重点与难点:典型零件的热处理工艺和加工工艺路线;典型零件的选材分析方法和步骤。
教师团队

上官林建

职称:教授

单位:华北水利水电大学

部门:机械学院

职位:院长

陈拂晓

职称:教授

单位:河南科技大学

谭群燕

职称:教授

单位:华北水利水电大学

部门:机械学院

李勇

职称:副教授

单位:华北水利水电大学

部门:材料学院

齐新华

职称:讲师

单位:华北水利水电大学

郭永刚

职称:副教授

单位:河南工业大学

赵程

职称:教授

单位:郑州航空工业管理学院

冯在强

职称:副教授

单位:华北水利水电大学

李帅

职称:讲师

单位:华北水利水电大学

张玉新

职称:讲师

单位:华北水利水电大学

郑谭

职称:讲师

单位:华北水利水电大学

高新树

职称:工程师

单位:华北水利水电大学

部门:机械学院实验室

王星星

职称:副教授

单位:华北水利水电大学

张占哲

职称:讲师

单位:华北水利水电大学

教学方法

教学设计与方法

工程材料》作为机械类及近机械类、材料类专业的主干专业基础课,定位于加强基本知识讲授,致力于学生综合能力培养,为学生进行后续专业知识学习打下良好的基础。

《工程材料》课程内容丰富,教学设计科学。教学团队成员在接到授课任务通知后,首先开展团队沟通会(讨论授课内容、学时分配、课堂设计以及实验实践环节的创新等);其次进行教学经验研讨会(主要集中在理论与实践结合方面,以及如何将经典、最新的科研成果融入教学中)

 教学设计既注重了课程教学、结构设计的合理性,又加强了实践教学环节的关联,真实反映了机械类及近机械类各专业课程之间的联系和衔接。在教学实施过程中,进行教学团队集体备课、相互听课、学生作业+阶段检测+结课考核等流水作业,同时指导线上同学学习。

实践教学条件

承担本课程的实验中心、实训中心及联合单位实验设备仪器,满足教学需要。我校实习工厂、实训中心、专业实验室、创新创业基地占地8360平方米。实验中心有金相实验室、硬度实验室、热处理实验室等,可保证实验的正常开出,仪器设备完好率96%以上,实验开出率为100%。配套课程建设情况如下:

1)校级“开放实验室”项目建设

课程团队成员李勇等依托《工程材料》课程,申请了校级开放实验室项目并被立项(华北水利水电大学2017-2018第一学期实验室开放项目),为课程实验、大学生科技竞赛活动空间(即参加学校及省内外技能竞赛)提供了良好的平台。

2)校级“示范性虚拟仿真实验项目”

依托课程实验室,立项建设校级2018试样制备和组织观察虚拟仿真及性能分析实验项目。

    (3)整合了机械学院实验楼热处理实验室和综合实验楼金相组织观察实验室,并购进了实验所需设备仪器。

    依托《工程材料》课程建设,鼓励学生或教师参加学科竞赛实现了“以赛促教、以赛促改、以赛促学”加之教学研究相结合的全新探索模式,有利于进一步切实改变重理论轻实践的教学观念,对于深化教育教学改革,提高人才培养质量,具有重要的实践意义。

   



教学效果

      本课程自2016年开始,已按华北水利水电大学在线课程——微课进行建设,相关课程视频录制规范、资料完善。资源已在华北水利水电大学华水学堂平台向社会开放,在华北水利水电大学、河南科技大学、郑州航空工业管理学院和河南工业大学4所高校机械类和近机械类专业投入使用后,年平均受众人数约1200人。

      通过开展混合式、探究式教学模式的学习,建立多元化的学校评价体系,探索线上线下过程性评价和终结性评价相结合的多元化考核评价模式,依托课程建设,鼓励学生或教师参加相关学科竞赛,实现了“以赛促教、以赛促改、以赛促学”,以及教学研究相结合的全新探索模式。

      依托《工程材料》课程,学生参加第六、第七、第八届全国大学生金相技能大赛,并获一等奖3人、二等奖4人、三等奖2人,教师获优秀指导教师5人次,团体二等奖1次、三等奖1次;申请获批校级开放实验室1个,校级示范性虚拟仿真实验项目1项;获微课视频竞赛一等奖1项。

自课程开设以来,《工程材料》一直受到广大学生们的欢迎,该课程是一门工程基础课程,在后续的知识体系学习中具有十分重要的作用。

学生们普遍认为:“课程PPT课件制作精良,内容丰富,重难点突出。教师在授课过程中一丝不苟,课堂学习气氛浓厚,老师讲解通俗易懂,学生学习热情很高;网络微课视频讲课生动,视频录制质量高,对基本知识点讲解分析透彻,重点突出,通过网络视频可以便捷的学习到知识,起到温故而知新的作用”。

学生通过课堂学习和视频学习能够掌握《工程材料》的知识内容,也可以了解到学科发展的新知识。


教材及参考教材

目前,学生使用教材及参考资源如下:

《机械工程材料》戈晓岚洪琢主编北京大学出版社,2011。(教学团队核心成员谭群燕教授为副主编

(1)《机械工程材料》沈莲主编机械工业出版社,2012

(2)《机械工程材料》齐民于永泗主编大连理工大学出版社,2012

(3)《机械工程材料》王章忠机械工业出版社,2011


教学视频内容

拟建设教学视频内容(目录)

序号

专题标题

视频类型

1

常见工程材料

视频,自制

2

纯金属的结晶

视频,自制

3

金属的结晶

视频,自制

4

材料的组织

视频,自制

5

材料的晶体结构

视频,自制

6

晶格缺陷

视频,自制

7

晶体缺陷

视频,自制

8

溶解度与二元合金相图的基本类型

视频,自制

9

杠杆定律

视频,自制

10

共晶系合金平衡结晶过程分析

视频,自制

11

铁碳合金相图

视频,自制

12

材料的脆性

视频,自制

13

材料的韧性

视频,自制

14

机械零件选材的原则

视频,自制

15

典型机械零件的选材

视频,自制

16

材料的热处理概述

视频,自制

17

退火

视频,自制

18

钢的热处理方法

视频,购自清华大学

19

热处理设备

视频,购自清华大学

20

金相试样制作

视频,自制

21

硬度实验

视频,自制

22

合金的组成与结构

视频,自制

23

平衡相图

视频,自制

24

铁碳合金平衡冷却转变分析

视频,自制

25

钢在加热时的转变

视频,自制

26

钢在非平衡冷却时的转变——等温冷却转变

视频,自制

27

钢在非平衡冷却时的转变——连续冷却转变

视频,自制

28

钢的综述

视频,自制

29

正火

视频,自制

30

淬火

视频,自制

31

回火

视频,自制

32

表面热处理

视频,自制

33

工业用钢

音频,自制

34

铸铁

视频,自制

35

有色金属及其合金

视频,自制

36

功能材料及新材料

视频,自制

37

热处理新工艺

视频,自制

38

机械零件失效与分析

视频,自制

39

典型工件的选材及热处理工艺设计

音频,自制

课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.2 晶格缺陷(视频)
视频
.mp4
2019-08-26 184.94MB
1.4 材料的组织与结构(视频)
视频
.mp4
2019-08-26 207.85MB
1.5 纯金属的结晶(视频)
视频
.mp4
2019-08-26 189.43MB
2.1 常见工程材料-铸铁
文档
.pdf
2019-09-04 4.03MB
2.2 材料的韧性(视频)
视频
.mp4
2019-08-25 22.46MB
2.3 材料的脆性(视频)
视频
.mp4
2019-08-25 26.84MB
3.1 相图
文档
.pdf
2019-08-25 412.29KB
3.2 杠杆定律(视频)
视频
.mp4
2019-08-25 24.97MB
3.3 溶解度与二元合金相图的基本类型(视频)
视频
.mp4
2019-08-25 46.56MB
3.4 共晶系合金平衡结晶过程分析(视频)
视频
.mp4
2019-08-25 62.58MB
3.5 铁碳平衡相图(视频)
视频
.mp4
2019-08-27 62.25MB
3.6 铁碳合金平衡冷却时的转变分析
文档
.pdf
2019-08-27 2.17MB
3.7 钢加热时的转变
文档
.pdf
2019-08-27 525.46KB
3.8 钢在非平衡冷却时的转变
文档
.pdf
2019-08-27 728.00KB
4.1 材料的热处理(视频)
视频
.mp4
2019-08-25 53.37MB
 
文档
.ppt
2019-08-25 608.50KB
4.2 退火的认知(视频)
视频
.mp4
2019-08-25 70.02MB
4.3 退火正火的区别与选用
文档
.ppt
2019-08-25 16.78MB
4.4 钢的最终热处理
文档
.pdf
2019-08-27 446.54KB
5.1 机械零件选材的原则(视频)
视频
.mp4
2019-08-25 25.44MB
5.2 典型零件的选材(视频)
视频
.mp4
2019-08-25 32.14MB
6.1 金相技能竞赛规程
文档
.pdf
2019-08-25 196.41KB
 
文档
.doc
2019-08-25 644.00KB
 
文档
.doc
2019-08-25 15.00KB
 
文档
.doc
2019-08-25 11.50KB
6.2 试验制备与显微观察(视频)
视频
.MOV
2019-08-25 403.36MB
6.3.1 2017年参赛情况
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6.3.2 2018年参赛情况
附件
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