焊接冶金学教学大纲

PAGEPAGE10《焊接冶金学》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称焊接冶金学课程编号310040044课程性质专业选修课课程类别学科专业基础课开课单位材料成型教研室授课学期第六学期学分/学时2/32课内学时32理论授课32上机学时0课内实践0实验学时0课外学时适用专业材料成型（焊接方向）是否双语否先修课程大学物理、大学化学、传热学、金属学与热处理后续课程金属材料焊接性、焊接工艺课程设计、毕业设计二、课程简介《焊接冶金学》是材料成形与控制工程专业（焊接方向）的专业基础课，为理论性较强的一门课程。本课程主要针对材料在焊接过程中的化学冶金过程、焊接接头组织性能和焊接过程中缺陷产生及其控制等知识进行理论讲授，课程偏重于基本概念和基本理论，抽象难懂，培养学生掌握焊接工程技术，既要让学生对原理部分有透彻的理解，又要提高理论联系实际、分析并解决实际问题能力。全面考核学生对焊接方面知识的掌握、运用、分析问题、解决问题能力,使学生具备实践能力和创新能力。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标课程目标1（知识目标）：阐释焊接材料的组成及作用、焊接化学冶金过程、焊接接头的组织和性能、焊接缺陷及其控制。（1)明确常见焊接热源的种类及特征、焊接接头的形成过程、焊接温度场以及焊接热循环的特征。能够根据工程需要合理选择焊接热源并能用相关专业术语描述焊接过程中的冶金问题。(2)归纳金属材料在熔焊条件下的有关化学冶金和物理冶金方面的普遍规律，培养学生合理选择焊接方法与焊接材料，优化焊接工艺参数，调控焊接熔池凝固、固态相变以及热影响区的组织和性能，为提高焊接质量打下基础。（3）分析各种焊接缺陷产生原因及影响因素，包括化学成份偏析、气孔及裂纹的调控，了解焊接技术的发展方向与前沿以及焊接技术在航天航空、军工等领域的应用与前景。2.应用焊接冶金学原理和方法，从控制焊接质量的角度，探讨焊接工艺的制定与优化。3.建立焊接接头组织与力学性能之间的关系。课程目标2（能力目标）：1.综合运用学科交叉融合的知识正确理解焊接冶金的原理和规律，开展焊缝质量与焊接冶金过程关系的探究活动，能够针对不同被焊材料制定正确的焊接工艺，能够明确接头组织与接头力学性能之间关系，培养分析问题、解决问题能力。2.运用焊接过程中焊接区气体以及熔渣对金属的作用机理，学会如何对焊缝金属进行净化与合金化；根据各种焊接缺陷形成原因及影响因素，能够提出控制焊接缺陷的方法。3.紧跟焊接技术前沿发展，在焊接化学冶金基础理论的讲授中扩充专业最新研究成果及研究动向，扩宽专业视野，树立求真创新、自主学习、终身学习的意识。课程目标3（素质目标）：解析焊接技术的重要地位及发展趋势，培养学生敬业、专注、创新的职业精神。领会焊接冶金的物理过程及化学过程，在焊接质量控制方面进行分析讨论，激发学生追求卓越的创造精神、精益求精的品质精神，使学生善于思考，勇于实践，培养学生具有初步应对实际工况条件的应变能力、综合分析和解决问题工程能力。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标11.3学习专业基础知识，掌握解决复杂材料成型及控制工程问题的基本思路和方法；1-工程知识课程目标22.2能够将相关基础理论和基本原理综合应用于复杂工程问题的表述，对复杂工程问题的解决途径进行分析、对比并试图改进；2-问题分析课程目标33.1学习工程设计和产品开发全周期、全流程的基本设计方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素；3-设计/开发解决方案……四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元绪论（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）焊接工业的重要地位、焊接的分类和焊接技术的现状及发展趋势。（2）焊接过程的物理本质。（3）焊接热源的种类及特性，焊接加热的特点及焊接接头的形成。（4）焊接温度场的形成过程。2.重点和难点重点：焊接过程物理本质，焊接热源种类及特性，焊接接头及温度场。难点：焊接接头的形成及焊接温度场的形成过程。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明焊接过程物理本质；焊接热源种类及特性；分析焊接加热特点及焊接温度场的形成过程。（2）通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。（3）通过课堂提问及讨论，分析不同焊接方法、不同材料传热特点，辩证的分析焊接焊接温度场与接头性能之间关系，强化知识应用意识，发展学生的自学能力和反思能力。4.学生学习预期成果学生在学完本单元课程后应初步认知焊接过程本质，了解焊接热源的种类及特性，理解焊接加热的特点及焊接接头的形成，掌握焊接温度场的形成过程。5.支撑课程目标（1）讲授焊接热源的种类及特性、焊接接头形成等内容，从理论上阐释焊接过程的本质。（知识传授）（2）以典型熔焊案例为主线，讲授焊接热源与温度场分布规律关系，探究接头组织性能分布特点，培养学生对焊接技术具有初步的认知，了解焊接成形的基本理论和方法。（能力培养）（3）分享焊接工业在国民经济中重要地位、焊接技术的现状及发展趋势，我国大型装备焊接的国际领先地位，拓宽学生专业视野，拓展先进焊接技术在高端领域的分析研究，树立敬业、专注、创新的职业精神。（价值塑造）第二单元焊接材料的组成及应用（学时数：8学时）1.课程主要内容（1）焊条的组成、作用、种类、型号、性能及其应用。（2）焊剂的种类、型号、牌号、特点及其应用。（3）焊丝的分类，焊丝的型号及牌号，实芯焊丝，药芯焊丝。2.重点和难点重点：焊焊条的组成、作用、种类、型号、性能及其应用。难点：焊条的组成、作用、种类、型号、性能及其应用。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明焊接焊条的分类、牌号及型号、焊条组成及工艺性能、典型焊条的冶金性能；阐明焊剂和焊丝的型号及性能，焊丝焊剂的选择方法。（2）通过典型焊条、焊丝、焊剂案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。（3）通过课堂提问及讨论，分析不同焊条冶金性能工艺性能，不同焊丝与焊剂的选择匹配，辩证的分析焊接材料的选择与接头性能之间的关系，强化知识、应用意识，发展学生的自学能力和反思能力。4.学生学习预期成果学生在学完本单元课程后应初步认知焊条、焊剂、焊丝的分类及型号，理解焊条的冶金性能和工艺性能，理解焊丝与焊剂的选用，能够通过综合分析焊条、焊丝、焊剂的性能，初步判断其应用场合。5.支撑课程目标（1）讲授焊接材料的组成、分类及型号、焊条的冶金性能和工艺性能等内容，从理论上阐释正确选择焊接材料对焊接质量控制的重要性。（知识传授）（2）以典型焊接材料案例为主线，讲授焊材成分与其冶金性能和工艺性能之间关系，探究影响焊材工艺性能与冶金性能的因素，深刻理解研究和开发高性能新型焊接材料挑战性和前景广阔性。（价值塑造）（3）讲授影响焊接材料性能的因素，扩充在焊接材料领域的最新最新研究成果，培养学生辩证的分析焊接材料的选择与接头性能之间的关系，针对不同母材及焊接方法能具有初步的选择相应焊材与之匹配的能力。（能力培养）第三单元焊接化学冶金（学时数：8学时）1.课程主要内容（1）焊接化学冶金特点，焊条熔化及熔池形成，焊接过程中对金属的保护，焊接化学冶金反应及其反应条件，焊接工艺条件与化学冶金反应关系。（2）气相对金属的作用，焊接区气体，氮对金属作用，氢对金属作用，氧对金属作用。（3）熔渣及其对金属的作用，活性熔渣对焊缝金属的氧化，焊缝金属的脱氧，焊缝金属硫和磷控制。（4）合金过渡基本原理，合金过渡的目的及方式，合金过渡过程理论分析，合金过渡系数及其影响因素。2.重点和难点重点：焊接区内气体与金属的作用；焊接熔渣对金属的作用：焊接熔渣及其性质、焊接熔渣对金属的氧化、焊缝金属的脱氧。难点：焊接化学冶金过程，化学冶金的反应区及其反应条件，气体对金属的作用。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明焊接化学冶金特点，气相对金属的作用，熔渣对金属的作用，合金过渡的基本原理。（2）通过典型焊条电弧焊案例分析焊接化学冶金过程，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。（3）通过课堂提问及讨论，分析不同焊接方法的化学冶金反应区别，不同气相、不同熔渣、焊缝金属的净化与合金化，辩证的分析气相、熔渣、合金元素与接头性能之间的关系，强化知识应用意识，发展学生的自主学习能力和反思能力。4.学生学习预期成果学生在学完本单元课程后应初步认知焊接化学冶金的特殊性；理解焊接区内气体与金属的作用；理解焊接熔渣对金属的作用；综合分析焊缝金属的净化与合金化。5.支撑课程目标（1）讲授焊接焊接化学冶金反应及反应条件、气相对焊缝金属、熔渣对焊缝金属，从化学反应的角度阐述焊缝金属发生冶金反应的机理，客观的阐明焊缝金属在电弧热的作用下发生一系列化学冶金反应。（知识传授）（2）讲授合金元素对焊接质量的影响，举例硫、磷、氮等有害元素及Ti、Nb等有益元素对焊缝力学性能影响，分享焊缝金属净化和合金化途径，培养学生具有辨析不同合金元素对焊缝金属的作用的能力，树立自主学习、思维创新能力。（能力培养）（3）讲授焊接化学冶金的特殊性，探究焊缝金属发生化学反应的过程，树立敬业、爱岗、创新的职业精神。（价值培养）第四单元焊接接头的组织及性能（学时数：8学时）1.课程主要内容（1）焊接熔池和焊缝：焊接熔池的结晶特点及结晶形态、焊缝的相变组织、焊缝组织和性能的控制；（2）焊接热影响区：焊接热影响区的组织转变特点、组织特征及性能；（3）熔合区：熔合区的边界、熔合区的形成机理以及熔合区的特征。（4）熔合区形成机理及特征。2.重点和难点重点：焊接熔池和焊缝：焊接熔池的结晶特点及结晶形态、焊缝的相变组织、焊缝组织和性能的控制；焊接热影响区：焊接热影响区的组织转变特点、组织特征及性能；难点：焊接熔池和焊缝：焊接熔池的结晶特点及结晶形态、焊缝的相变组织、焊缝组织和性能的控制。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明焊缝熔池结晶特点，焊缝金属固态相变及焊缝性能控制，阐明焊接热影响区组织特征及性能，焊接条件下CCT图建立及应用。（2）通过典型金属熔焊过程案例分析焊缝金属的固态相变及性能控制，热影响区组织特征及性能，焊接条件下CCT图建立及应用，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。（3）通过课堂提问及辩论，分析不同材料焊接过程焊缝及热影响区组织演变过程及性能控制，不同金属材料在焊接条件下CCT图建立及应用，强化知识应用意识，发展学生的自学能力和反思能力。4.学生学习预期成果学生在学完本单元课程后应掌握焊缝的固态相变基本理论，认知焊缝性能控制基本过程；掌握焊接热循环条件热影响区转变特点及性能，学会应用焊接CCT图确定焊接工艺。5.支撑课程目标（1）讲授熔焊条件下的熔池结晶特点、焊缝固态相变基本理论、热影响区组织转变特点及熔合区的形成机理及特征，客观阐明焊接接头的组织和性能。（知识传授）（2）讲授焊接热循环条件下加热过程组织转变特点，冷却过程组织转变特点，举例焊接条件下CCT图建立及应用，培养学生具有根据焊接CCT图辨析组织和制定焊接工艺的能力。（能力培养）（3）举例典型材料熔焊条件下接头组织转变和力学性能关系，分享世界最长跨海大桥——港珠澳大桥，亚洲最大深水油气平台——南海荔湾综合处理平台，这些国际国内超级焊接总装工程中，感受焊接领域的“大国工匠”精神，树立爱国主义情怀。（价值塑造）第五单元焊接缺陷及控制（学时数：6学时）1.课程主要内容（1）焊缝中的偏析、夹杂的形成及控制；（2）焊缝中的气孔：气孔的分类及形成机理、气孔形成的影响因素及其防止措施。（3）焊接裂纹：结晶裂纹、氢致延迟裂纹、再热裂纹、层状撕裂、应力腐蚀开裂的产生机制及控制方法。2.重点和难点重点：焊接裂纹：结晶裂纹、氢致延迟裂纹、再热裂纹、层状撕裂、应力腐蚀开裂的产生机制及控制方法。难点：焊接裂纹：结晶裂纹、氢致延迟裂纹、再热裂纹、层状撕裂、应力腐蚀开裂的产生机制及控制方法。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明焊缝偏析形成机理及控制措施，焊缝中气孔形成机理及防止措施，阐明焊缝中裂纹危害、形成机理、影响因素及防止措施。（2）通过典型熔焊过程案例分析焊缝结晶裂纹、再热裂纹、应力腐蚀裂纹形成机理及其危害，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生的反思能力。（3）通过课堂提问及讨论，分析不同材料焊接过程对冷裂纹及热裂纹敏感性，探讨减小焊接裂纹倾向的方案方法，强化知识应用意识，发展学生的自学能力和反思能力。4.学生学习预期成果学生在学完本单元课程后应认知焊接裂纹的危害性，掌握焊接裂纹产生的机理，通过间接法能够初步判断材料产生焊接裂纹的倾向性，能够分析产生裂纹的影响因素，能初步提出减小裂纹倾向、气孔倾向的方案。5.支撑课程目标（1）针对偏析、裂纹、气孔和夹杂几种焊接缺陷，从分析缺陷产生的机理着手，讨论影响缺陷产生的主要因素进而提出相应的防止措施。（知识传授）（2）讲授焊接热裂纹、冷裂纹以及气孔形成等的影响因素，培养学生能自主编制一定的焊接工艺控制裂纹产生，减少气孔。（能力培养）（3）举例典型案例分析焊接缺陷对产品安全的影响，分享焊接缺陷危害与预防措施，树立工作认真负责，严于律已，吃苦耐劳的职业道德，建立跨大步,走稳步,求实效要成果精神。（价值塑造）（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑理论课程课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元绪论讲授法、案例分析课程目标1、2、321:1第二单元焊接材料的组成及作用讲授法、案例分析课程目标1、2、381:1第三单元焊接的化学冶金讲授法、案例分析课程目标1、2、381:1第四单元焊接接头的组织和性能讲授法、案例分析课程目标1、2、381:1第五单元焊接缺陷及控制讲授法、案例分析课程目标1、2、361:1合计3264五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩50%作业（百分制）40主要考核焊接材料、焊接化学冶金、焊接接头组织和性能、焊接缺陷内容，作业评分的具体标准（提交时间、作业正确率等）目标分值=0.4*作业平均成绩测验（百分制）40每个单元结束安排一次阶段性测验，考核学生对该单元重点知识的掌握情况，评价细则目标分值=0.4*阶段性测验总评成绩课堂表现（百分制）10出勤、课堂提问、课堂讨论等及评价细则目标分值=0.1*平时表现成绩线上讨论10针对焊接过程冶金问题进行线上讨论等及评价细则目标分值=0.1*平时表现成绩期末考试50%知识40考核内容覆盖第一单元——第五单元的专业基础知识，知识的综合应用能力，分析问题解决问题能力。考试题型：分为六大题型，填空,、判断、选择、概念、简答题、综合题。评价细则：试卷相应的参考答案及评分标准，依据卷面实际分数计入成绩。能力40综合应用20（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程