课程简介
中文名称：工程材料基础
英文名称：Fundamentals of Engineering Materials
性质：学科大类基础课
工程材料基础课程是为机械、能源、核技术、飞行器设计、工程力学、人居环境、口腔医学等机类、近机类专业的本科生，以及社会学习者设置的“学科大类基础课”，通过讲解材料的基础理论和工程应用，使学生了解材料的成分-组织-结构-性能的内在关系，培养学生根据零构件设计的性能指标选择合适材料，做到“知材、懂材”并能合理使用材料。
课程内容设置遵循加强基础、突出重点、注重应用、适应面宽的原则。课程主要内容包括以下几个方面：
(1) 介绍机械零件常见的失效形式，对材料性能的要求，以及提高零部件服役性能的改进方法和措施；
(2) 以碳钢为例，讲解了金属晶体结构、相、组织的基本概念，通过铁-渗碳体相图，掌握合金在缓慢冷却过程中的相变与组织之间的关系，讲述碳含量与碳钢性能的对应关系，介绍碳钢的种类和中国牌号；
(3) 讲解碳钢的热处理原理和工艺，展示金属固态相变多样性，以及热处理这种静态加工工艺对组织和性能的调控作用；
(4) 介绍铸铁、合金钢、有色金属的成分、组织、热处理、性能特点及用途的基本知识；
(5) 概括陶瓷材料、高分子材料、复合材料、功能材料的成分、组织、性能特点及各类常用材料的种类和用途。
课程大纲
绪论
第1讲 材料对社会发展的作用
第2讲 工程材料概要
绪论扩展：常见工程材料、零部件和材料展室
1 机械/化工领域零部件的视频介绍
2 航天领域零部件的视频介绍
3 能源动力领域零部件的视频介绍
4 西安交大特色-材料展室视频介绍
第一章 机械零件的失效分析
第1节 零件在常温静载下的过量变形
t第1讲 零件/构件失效的基本概念
t第2讲 材料的强度、塑性
t第3讲 零件过量变形及其抗力指标
第2节 零件在静载和冲击载荷下的断裂
t第1讲 断裂的基本概念
t第2讲 冲击韧性与衡量指标
t第3讲 断裂韧性与衡量指标
t第4讲 影响脆性断裂的因素
第3节 零件在交变载荷下的疲劳断裂
t第1讲 疲劳断裂的工程背景及基本概念
t第2讲 材料的疲劳抗力指标
第4节 零件的磨损失效
t第1讲 材料的硬度
t第2讲 粘着磨损和磨粒磨损
t第3讲 腐蚀磨损和麻点磨损
第5节 零件的腐蚀失效
t第1讲 腐蚀的基本概念
t第2讲 工程中常发生的腐蚀
第6节 零件在高温下的蠕变变形和断裂失效
第二章 碳钢
第1节 纯铁的组织和性能
第2节 铁碳合金中的相和组织组成物
第3节 Fe-Fe3C相图
t第1讲 相图的基本概念
t第2讲 Fe-Fe3C相图中的点、线、面
t第3讲 相图中的典型转变过程
t第4讲 碳钢结晶过程分析
t第5讲 白口铸铁和工业纯铁结晶过程
t第6讲 碳对平衡相图组织和力学性能的影响
第4节 杂质元素、钢锭缺陷及碳钢分类
第5节 压力加工对钢组织和性能影响
第三章 钢的热处理
第1节 钢在加热时的转变
t第1讲 钢的热处理概述
t第2讲 共析钢的奥氏体形成过程
第2节 奥氏体转变图
t第1讲 奥氏体等温转变曲线的建立和分析
t第2讲 珠光体转变
t第3讲 贝氏体转变
t第4讲 马氏体转变
t第5讲 影响奥氏体等温转变图的主要因素
t第6讲 奥氏体连续冷却转变图
第3节 钢的普通热处理
t第1讲 钢的退火和正火
t第2讲 钢的淬火
t第3讲 钢的回火
第4节 钢的表面热处理
t第1讲 表面淬火
t第2讲 表面化学热处理-气体渗碳
t第3讲 表面化学热处理-气体渗氮
第四章 合金钢
第1节 合金钢的概述
t第1讲 合金元素在钢中的存在形式
t第2讲 合金元素改善钢的热处理工艺性能
t第3讲 合金元素提高钢的使用性能
t第4讲 合金钢的分类和牌号
第2节 合金结构钢
t第1讲 低合金高强度结构钢和合金渗碳钢
t第2讲 合金调质钢和合金弹簧钢
t第3讲 滚动轴承钢和超高强度钢
第3节 合金工具钢
t第1讲 高碳低合金工具钢和中碳合金工具钢
t第2讲 高碳高合金工具钢
第4节 特殊性能钢
t第1讲 不锈钢、马氏体型不锈钢和铁素体型不锈钢
t第2讲 奥氏体型及其它类型不锈钢
t第3讲 耐热钢
t第4讲 低温钢和耐磨钢
第五章 铸铁
第1节 铸铁的石墨化
第2节 石墨化过程举例
第3节 灰口铸铁的特点及应用
第六章 有色金属及其合金
第1节 铝及铝合金
t第1讲 纯铝的性质与铝合金的强化机制
t第2讲 常用铝合金
t第3讲 铝锌合金、铝锂合金及铸造铝合金
第2节 铜及铜合金
t第1讲 工业纯铜和铜合金
t第2讲 青铜
第3节 滑动轴承合金
第七章 高分子材料
第1节 高分子材料概述
t第1讲 高分子材料定义和分类
t第2讲 高分子链组成和聚合反应
t第3讲 高分子链结构和聚集态
第2节 高分子材料的性能特点
t第1讲 高分子材料的力学性能
t第2讲 高分子材料的物理和化学性能
第3节 常用高分子材料
t第1讲 塑料的组成和成型加工
t第2讲 常用塑料
t第3讲 橡胶材料和合成纤维
第八章 陶瓷材料
第1节 陶瓷材料概述
t第1讲 陶瓷材料的概述
t第2讲 陶瓷材料的显微结构
t第3讲 陶瓷材料的制备
t第4讲 陶瓷材料的性能特点
第2节 工程结构陶瓷材料
t第1讲 普通陶瓷和氧化铝陶瓷
t第2讲 氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷
第3节 金属陶瓷
第九章 复合材料
第1节 复合材料概述
t第1讲 复合材料及其性能特点
t第2讲 复合材料的分类
第2节 复合材料的增强相和增强机制
t第1讲 复合材料的增强相
t第2讲 复合材料的增强机制
第3节 常用复合材料
t第1讲 塑料(聚合物)基复合材料
t第2讲 金属基复合材料
t第3讲 橡胶基复合材料和陶瓷基复合材料
第十章 功能材料
第1节 功能材料简介
第2节 电功能材料
t第1讲 导体材料和半导体材料
t第2讲 超导材料
第3节 磁功能材料
第4节 热功能材料
t第1讲 膨胀材料和测温材料
t第2讲 形状记忆合金
工程材料基础实验课
实验1 金相样品的制备与显微镜的观察
实验2 铁碳合金平衡组织与非平衡组织的观察与分析
实验3 综合实验-钢铁热处理、组织与性能分析
第1讲 材料对社会发展的作用
第2讲 工程材料概要
绪论扩展：常见工程材料、零部件和材料展室
1 机械/化工领域零部件的视频介绍
2 航天领域零部件的视频介绍
3 能源动力领域零部件的视频介绍
4 西安交大特色-材料展室视频介绍
第一章 机械零件的失效分析
第1节 零件在常温静载下的过量变形
t第1讲 零件/构件失效的基本概念
t第2讲 材料的强度、塑性
t第3讲 零件过量变形及其抗力指标
第2节 零件在静载和冲击载荷下的断裂
t第1讲 断裂的基本概念
t第2讲 冲击韧性与衡量指标
t第3讲 断裂韧性与衡量指标
t第4讲 影响脆性断裂的因素
第3节 零件在交变载荷下的疲劳断裂
t第1讲 疲劳断裂的工程背景及基本概念
t第2讲 材料的疲劳抗力指标
第4节 零件的磨损失效
t第1讲 材料的硬度
t第2讲 粘着磨损和磨粒磨损
t第3讲 腐蚀磨损和麻点磨损
第5节 零件的腐蚀失效
t第1讲 腐蚀的基本概念
t第2讲 工程中常发生的腐蚀
第6节 零件在高温下的蠕变变形和断裂失效
第二章 碳钢
第1节 纯铁的组织和性能
第2节 铁碳合金中的相和组织组成物
第3节 Fe-Fe3C相图
t第1讲 相图的基本概念
t第2讲 Fe-Fe3C相图中的点、线、面
t第3讲 相图中的典型转变过程
t第4讲 碳钢结晶过程分析
t第5讲 白口铸铁和工业纯铁结晶过程
t第6讲 碳对平衡相图组织和力学性能的影响
第4节 杂质元素、钢锭缺陷及碳钢分类
第5节 压力加工对钢组织和性能影响
第三章 钢的热处理
第1节 钢在加热时的转变
t第1讲 钢的热处理概述
t第2讲 共析钢的奥氏体形成过程
第2节 奥氏体转变图
t第1讲 奥氏体等温转变曲线的建立和分析
t第2讲 珠光体转变
t第3讲 贝氏体转变
t第4讲 马氏体转变
t第5讲 影响奥氏体等温转变图的主要因素
t第6讲 奥氏体连续冷却转变图
第3节 钢的普通热处理
t第1讲 钢的退火和正火
t第2讲 钢的淬火
t第3讲 钢的回火
第4节 钢的表面热处理
t第1讲 表面淬火
t第2讲 表面化学热处理-气体渗碳
t第3讲 表面化学热处理-气体渗氮
第四章 合金钢
第1节 合金钢的概述
t第1讲 合金元素在钢中的存在形式
t第2讲 合金元素改善钢的热处理工艺性能
t第3讲 合金元素提高钢的使用性能
t第4讲 合金钢的分类和牌号
第2节 合金结构钢
t第1讲 低合金高强度结构钢和合金渗碳钢
t第2讲 合金调质钢和合金弹簧钢
t第3讲 滚动轴承钢和超高强度钢
第3节 合金工具钢
t第1讲 高碳低合金工具钢和中碳合金工具钢
t第2讲 高碳高合金工具钢
第4节 特殊性能钢
t第1讲 不锈钢、马氏体型不锈钢和铁素体型不锈钢
t第2讲 奥氏体型及其它类型不锈钢
t第3讲 耐热钢
t第4讲 低温钢和耐磨钢
第五章 铸铁
第1节 铸铁的石墨化
第2节 石墨化过程举例
第3节 灰口铸铁的特点及应用
第六章 有色金属及其合金
第1节 铝及铝合金
t第1讲 纯铝的性质与铝合金的强化机制
t第2讲 常用铝合金
t第3讲 铝锌合金、铝锂合金及铸造铝合金
第2节 铜及铜合金
t第1讲 工业纯铜和铜合金
t第2讲 青铜
第3节 滑动轴承合金
第七章 高分子材料
第1节 高分子材料概述
t第1讲 高分子材料定义和分类
t第2讲 高分子链组成和聚合反应
t第3讲 高分子链结构和聚集态
第2节 高分子材料的性能特点
t第1讲 高分子材料的力学性能
t第2讲 高分子材料的物理和化学性能
第3节 常用高分子材料
t第1讲 塑料的组成和成型加工
t第2讲 常用塑料
t第3讲 橡胶材料和合成纤维
第八章 陶瓷材料
第1节 陶瓷材料概述
t第1讲 陶瓷材料的概述
t第2讲 陶瓷材料的显微结构
t第3讲 陶瓷材料的制备
t第4讲 陶瓷材料的性能特点
第2节 工程结构陶瓷材料
t第1讲 普通陶瓷和氧化铝陶瓷
t第2讲 氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷
第3节 金属陶瓷
第九章 复合材料
第1节 复合材料概述
t第1讲 复合材料及其性能特点
t第2讲 复合材料的分类
第2节 复合材料的增强相和增强机制
t第1讲 复合材料的增强相
t第2讲 复合材料的增强机制
第3节 常用复合材料
t第1讲 塑料(聚合物)基复合材料
t第2讲 金属基复合材料
t第3讲 橡胶基复合材料和陶瓷基复合材料
第十章 功能材料
第1节 功能材料简介
第2节 电功能材料
t第1讲 导体材料和半导体材料
t第2讲 超导材料
第3节 磁功能材料
第4节 热功能材料
t第1讲 膨胀材料和测温材料
t第2讲 形状记忆合金
工程材料基础实验课
实验1 金相样品的制备与显微镜的观察
实验2 铁碳合金平衡组织与非平衡组织的观察与分析
实验3 综合实验-钢铁热处理、组织与性能分析