焊接冶金學(xué)教學(xué)大綱

PAGEPAGE10《焊接冶金學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱焊接冶金學(xué)課程編號310040044課程性質(zhì)專業(yè)選修課課程類別學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課開課單位材料成型教研室授課學(xué)期第六學(xué)期學(xué)分/學(xué)時2/32課內(nèi)學(xué)時32理論授課32上機(jī)學(xué)時0課內(nèi)實(shí)踐0實(shí)驗(yàn)學(xué)時0課外學(xué)時適用專業(yè)材料成型（焊接方向）是否雙語否先修課程大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)、傳熱學(xué)、金屬學(xué)與熱處理后續(xù)課程金屬材料焊接性、焊接工藝課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計二、課程簡介《焊接冶金學(xué)》是材料成形與控制工程專業(yè)（焊接方向）的專業(yè)基礎(chǔ)課，為理論性較強(qiáng)的一門課程。本課程主要針對材料在焊接過程中的化學(xué)冶金過程、焊接接頭組織性能和焊接過程中缺陷產(chǎn)生及其控制等知識進(jìn)行理論講授，課程偏重于基本概念和基本理論，抽象難懂，培養(yǎng)學(xué)生掌握焊接工程技術(shù)，既要讓學(xué)生對原理部分有透徹的理解，又要提高理論聯(lián)系實(shí)際、分析并解決實(shí)際問題能力。全面考核學(xué)生對焊接方面知識的掌握、運(yùn)用、分析問題、解決問題能力,使學(xué)生具備實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。三、課程目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)課程目標(biāo)1（知識目標(biāo)）：闡釋焊接材料的組成及作用、焊接化學(xué)冶金過程、焊接接頭的組織和性能、焊接缺陷及其控制。（1)明確常見焊接熱源的種類及特征、焊接接頭的形成過程、焊接溫度場以及焊接熱循環(huán)的特征。能夠根據(jù)工程需要合理選擇焊接熱源并能用相關(guān)專業(yè)術(shù)語描述焊接過程中的冶金問題。(2)歸納金屬材料在熔焊條件下的有關(guān)化學(xué)冶金和物理冶金方面的普遍規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生合理選擇焊接方法與焊接材料，優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，調(diào)控焊接熔池凝固、固態(tài)相變以及熱影響區(qū)的組織和性能，為提高焊接質(zhì)量打下基礎(chǔ)。（3）分析各種焊接缺陷產(chǎn)生原因及影響因素，包括化學(xué)成份偏析、氣孔及裂紋的調(diào)控，了解焊接技術(shù)的發(fā)展方向與前沿以及焊接技術(shù)在航天航空、軍工等領(lǐng)域的應(yīng)用與前景。2.應(yīng)用焊接冶金學(xué)原理和方法，從控制焊接質(zhì)量的角度，探討焊接工藝的制定與優(yōu)化。3.建立焊接接頭組織與力學(xué)性能之間的關(guān)系。課程目標(biāo)2（能力目標(biāo)）：1.綜合運(yùn)用學(xué)科交叉融合的知識正確理解焊接冶金的原理和規(guī)律，開展焊縫質(zhì)量與焊接冶金過程關(guān)系的探究活動，能夠針對不同被焊材料制定正確的焊接工藝，能夠明確接頭組織與接頭力學(xué)性能之間關(guān)系，培養(yǎng)分析問題、解決問題能力。2.運(yùn)用焊接過程中焊接區(qū)氣體以及熔渣對金屬的作用機(jī)理，學(xué)會如何對焊縫金屬進(jìn)行凈化與合金化；根據(jù)各種焊接缺陷形成原因及影響因素，能夠提出控制焊接缺陷的方法。3.緊跟焊接技術(shù)前沿發(fā)展，在焊接化學(xué)冶金基礎(chǔ)理論的講授中擴(kuò)充專業(yè)最新研究成果及研究動向，擴(kuò)寬專業(yè)視野，樹立求真創(chuàng)新、自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的意識。課程目標(biāo)3（素質(zhì)目標(biāo)）：解析焊接技術(shù)的重要地位及發(fā)展趨勢，培養(yǎng)學(xué)生敬業(yè)、專注、創(chuàng)新的職業(yè)精神。領(lǐng)會焊接冶金的物理過程及化學(xué)過程，在焊接質(zhì)量控制方面進(jìn)行分析討論，激發(fā)學(xué)生追求卓越的創(chuàng)造精神、精益求精的品質(zhì)精神，使學(xué)生善于思考，勇于實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生具有初步應(yīng)對實(shí)際工況條件的應(yīng)變能力、綜合分析和解決問題工程能力。（二）課程目標(biāo)對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)11.3學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識，掌握解決復(fù)雜材料成型及控制工程問題的基本思路和方法；1-工程知識課程目標(biāo)22.2能夠?qū)⑾嚓P(guān)基礎(chǔ)理論和基本原理綜合應(yīng)用于復(fù)雜工程問題的表述，對復(fù)雜工程問題的解決途徑進(jìn)行分析、對比并試圖改進(jìn)；2-問題分析課程目標(biāo)33.1學(xué)習(xí)工程設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的基本設(shè)計方法和技術(shù)，了解影響設(shè)計目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素；3-設(shè)計/開發(fā)解決方案……四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元緒論（學(xué)時數(shù)：2學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容（1）焊接工業(yè)的重要地位、焊接的分類和焊接技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。（2）焊接過程的物理本質(zhì)。（3）焊接熱源的種類及特性，焊接加熱的特點(diǎn)及焊接接頭的形成。（4）焊接溫度場的形成過程。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：焊接過程物理本質(zhì)，焊接熱源種類及特性，焊接接頭及溫度場。難點(diǎn)：焊接接頭的形成及焊接溫度場的形成過程。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明焊接過程物理本質(zhì)；焊接熱源種類及特性；分析焊接加熱特點(diǎn)及焊接溫度場的形成過程。（2）通過案例分析，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生知識整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力。（3）通過課堂提問及討論，分析不同焊接方法、不同材料傳熱特點(diǎn)，辯證的分析焊接焊接溫度場與接頭性能之間關(guān)系，強(qiáng)化知識應(yīng)用意識，發(fā)展學(xué)生的自學(xué)能力和反思能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在學(xué)完本單元課程后應(yīng)初步認(rèn)知焊接過程本質(zhì)，了解焊接熱源的種類及特性，理解焊接加熱的特點(diǎn)及焊接接頭的形成，掌握焊接溫度場的形成過程。5.支撐課程目標(biāo)（1）講授焊接熱源的種類及特性、焊接接頭形成等內(nèi)容，從理論上闡釋焊接過程的本質(zhì)。（知識傳授）（2）以典型熔焊案例為主線，講授焊接熱源與溫度場分布規(guī)律關(guān)系，探究接頭組織性能分布特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生對焊接技術(shù)具有初步的認(rèn)知，了解焊接成形的基本理論和方法。（能力培養(yǎng)）（3）分享焊接工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中重要地位、焊接技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，我國大型裝備焊接的國際領(lǐng)先地位，拓寬學(xué)生專業(yè)視野，拓展先進(jìn)焊接技術(shù)在高端領(lǐng)域的分析研究，樹立敬業(yè)、專注、創(chuàng)新的職業(yè)精神。（價值塑造）第二單元焊接材料的組成及應(yīng)用（學(xué)時數(shù)：8學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容（1）焊條的組成、作用、種類、型號、性能及其應(yīng)用。（2）焊劑的種類、型號、牌號、特點(diǎn)及其應(yīng)用。（3）焊絲的分類，焊絲的型號及牌號，實(shí)芯焊絲，藥芯焊絲。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：焊焊條的組成、作用、種類、型號、性能及其應(yīng)用。難點(diǎn)：焊條的組成、作用、種類、型號、性能及其應(yīng)用。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明焊接焊條的分類、牌號及型號、焊條組成及工藝性能、典型焊條的冶金性能；闡明焊劑和焊絲的型號及性能，焊絲焊劑的選擇方法。（2）通過典型焊條、焊絲、焊劑案例分析，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生知識整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力。（3）通過課堂提問及討論，分析不同焊條冶金性能工藝性能，不同焊絲與焊劑的選擇匹配，辯證的分析焊接材料的選擇與接頭性能之間的關(guān)系，強(qiáng)化知識、應(yīng)用意識，發(fā)展學(xué)生的自學(xué)能力和反思能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在學(xué)完本單元課程后應(yīng)初步認(rèn)知焊條、焊劑、焊絲的分類及型號，理解焊條的冶金性能和工藝性能，理解焊絲與焊劑的選用，能夠通過綜合分析焊條、焊絲、焊劑的性能，初步判斷其應(yīng)用場合。5.支撐課程目標(biāo)（1）講授焊接材料的組成、分類及型號、焊條的冶金性能和工藝性能等內(nèi)容，從理論上闡釋正確選擇焊接材料對焊接質(zhì)量控制的重要性。（知識傳授）（2）以典型焊接材料案例為主線，講授焊材成分與其冶金性能和工藝性能之間關(guān)系，探究影響焊材工藝性能與冶金性能的因素，深刻理解研究和開發(fā)高性能新型焊接材料挑戰(zhàn)性和前景廣闊性。（價值塑造）（3）講授影響焊接材料性能的因素，擴(kuò)充在焊接材料領(lǐng)域的最新最新研究成果，培養(yǎng)學(xué)生辯證的分析焊接材料的選擇與接頭性能之間的關(guān)系，針對不同母材及焊接方法能具有初步的選擇相應(yīng)焊材與之匹配的能力。（能力培養(yǎng)）第三單元焊接化學(xué)冶金（學(xué)時數(shù)：8學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容（1）焊接化學(xué)冶金特點(diǎn)，焊條熔化及熔池形成，焊接過程中對金屬的保護(hù)，焊接化學(xué)冶金反應(yīng)及其反應(yīng)條件，焊接工藝條件與化學(xué)冶金反應(yīng)關(guān)系。（2）氣相對金屬的作用，焊接區(qū)氣體，氮對金屬作用，氫對金屬作用，氧對金屬作用。（3）熔渣及其對金屬的作用，活性熔渣對焊縫金屬的氧化，焊縫金屬的脫氧，焊縫金屬硫和磷控制。（4）合金過渡基本原理，合金過渡的目的及方式，合金過渡過程理論分析，合金過渡系數(shù)及其影響因素。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：焊接區(qū)內(nèi)氣體與金屬的作用；焊接熔渣對金屬的作用：焊接熔渣及其性質(zhì)、焊接熔渣對金屬的氧化、焊縫金屬的脫氧。難點(diǎn)：焊接化學(xué)冶金過程，化學(xué)冶金的反應(yīng)區(qū)及其反應(yīng)條件，氣體對金屬的作用。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明焊接化學(xué)冶金特點(diǎn)，氣相對金屬的作用，熔渣對金屬的作用，合金過渡的基本原理。（2）通過典型焊條電弧焊案例分析焊接化學(xué)冶金過程，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生知識整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力。（3）通過課堂提問及討論，分析不同焊接方法的化學(xué)冶金反應(yīng)區(qū)別，不同氣相、不同熔渣、焊縫金屬的凈化與合金化，辯證的分析氣相、熔渣、合金元素與接頭性能之間的關(guān)系，強(qiáng)化知識應(yīng)用意識，發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和反思能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在學(xué)完本單元課程后應(yīng)初步認(rèn)知焊接化學(xué)冶金的特殊性；理解焊接區(qū)內(nèi)氣體與金屬的作用；理解焊接熔渣對金屬的作用；綜合分析焊縫金屬的凈化與合金化。5.支撐課程目標(biāo)（1）講授焊接焊接化學(xué)冶金反應(yīng)及反應(yīng)條件、氣相對焊縫金屬、熔渣對焊縫金屬，從化學(xué)反應(yīng)的角度闡述焊縫金屬發(fā)生冶金反應(yīng)的機(jī)理，客觀的闡明焊縫金屬在電弧熱的作用下發(fā)生一系列化學(xué)冶金反應(yīng)。（知識傳授）（2）講授合金元素對焊接質(zhì)量的影響，舉例硫、磷、氮等有害元素及Ti、Nb等有益元素對焊縫力學(xué)性能影響，分享焊縫金屬凈化和合金化途徑，培養(yǎng)學(xué)生具有辨析不同合金元素對焊縫金屬的作用的能力，樹立自主學(xué)習(xí)、思維創(chuàng)新能力。（能力培養(yǎng)）（3）講授焊接化學(xué)冶金的特殊性，探究焊縫金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程，樹立敬業(yè)、愛崗、創(chuàng)新的職業(yè)精神。（價值培養(yǎng)）第四單元焊接接頭的組織及性能（學(xué)時數(shù)：8學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容（1）焊接熔池和焊縫：焊接熔池的結(jié)晶特點(diǎn)及結(jié)晶形態(tài)、焊縫的相變組織、焊縫組織和性能的控制；（2）焊接熱影響區(qū)：焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)、組織特征及性能；（3）熔合區(qū)：熔合區(qū)的邊界、熔合區(qū)的形成機(jī)理以及熔合區(qū)的特征。（4）熔合區(qū)形成機(jī)理及特征。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：焊接熔池和焊縫：焊接熔池的結(jié)晶特點(diǎn)及結(jié)晶形態(tài)、焊縫的相變組織、焊縫組織和性能的控制；焊接熱影響區(qū)：焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)、組織特征及性能；難點(diǎn)：焊接熔池和焊縫：焊接熔池的結(jié)晶特點(diǎn)及結(jié)晶形態(tài)、焊縫的相變組織、焊縫組織和性能的控制。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明焊縫熔池結(jié)晶特點(diǎn)，焊縫金屬固態(tài)相變及焊縫性能控制，闡明焊接熱影響區(qū)組織特征及性能，焊接條件下CCT圖建立及應(yīng)用。（2）通過典型金屬熔焊過程案例分析焊縫金屬的固態(tài)相變及性能控制，熱影響區(qū)組織特征及性能，焊接條件下CCT圖建立及應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生知識整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力。（3）通過課堂提問及辯論，分析不同材料焊接過程焊縫及熱影響區(qū)組織演變過程及性能控制，不同金屬材料在焊接條件下CCT圖建立及應(yīng)用，強(qiáng)化知識應(yīng)用意識，發(fā)展學(xué)生的自學(xué)能力和反思能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在學(xué)完本單元課程后應(yīng)掌握焊縫的固態(tài)相變基本理論，認(rèn)知焊縫性能控制基本過程；掌握焊接熱循環(huán)條件熱影響區(qū)轉(zhuǎn)變特點(diǎn)及性能，學(xué)會應(yīng)用焊接CCT圖確定焊接工藝。5.支撐課程目標(biāo)（1）講授熔焊條件下的熔池結(jié)晶特點(diǎn)、焊縫固態(tài)相變基本理論、熱影響區(qū)組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)及熔合區(qū)的形成機(jī)理及特征，客觀闡明焊接接頭的組織和性能。（知識傳授）（2）講授焊接熱循環(huán)條件下加熱過程組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)，冷卻過程組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)，舉例焊接條件下CCT圖建立及應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生具有根據(jù)焊接CCT圖辨析組織和制定焊接工藝的能力。（能力培養(yǎng)）（3）舉例典型材料熔焊條件下接頭組織轉(zhuǎn)變和力學(xué)性能關(guān)系，分享世界最長跨海大橋——港珠澳大橋，亞洲最大深水油氣平臺——南海荔灣綜合處理平臺，這些國際國內(nèi)超級焊接總裝工程中，感受焊接領(lǐng)域的“大國工匠”精神，樹立愛國主義情懷。（價值塑造）第五單元焊接缺陷及控制（學(xué)時數(shù)：6學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容（1）焊縫中的偏析、夾雜的形成及控制；（2）焊縫中的氣孔：氣孔的分類及形成機(jī)理、氣孔形成的影響因素及其防止措施。（3）焊接裂紋：結(jié)晶裂紋、氫致延遲裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂、應(yīng)力腐蝕開裂的產(chǎn)生機(jī)制及控制方法。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：焊接裂紋：結(jié)晶裂紋、氫致延遲裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂、應(yīng)力腐蝕開裂的產(chǎn)生機(jī)制及控制方法。難點(diǎn)：焊接裂紋：結(jié)晶裂紋、氫致延遲裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂、應(yīng)力腐蝕開裂的產(chǎn)生機(jī)制及控制方法。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明焊縫偏析形成機(jī)理及控制措施，焊縫中氣孔形成機(jī)理及防止措施，闡明焊縫中裂紋危害、形成機(jī)理、影響因素及防止措施。（2）通過典型熔焊過程案例分析焊縫結(jié)晶裂紋、再熱裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋形成機(jī)理及其危害，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生知識整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力。（3）通過課堂提問及討論，分析不同材料焊接過程對冷裂紋及熱裂紋敏感性，探討減小焊接裂紋傾向的方案方法，強(qiáng)化知識應(yīng)用意識，發(fā)展學(xué)生的自學(xué)能力和反思能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在學(xué)完本單元課程后應(yīng)認(rèn)知焊接裂紋的危害性，掌握焊接裂紋產(chǎn)生的機(jī)理，通過間接法能夠初步判斷材料產(chǎn)生焊接裂紋的傾向性，能夠分析產(chǎn)生裂紋的影響因素，能初步提出減小裂紋傾向、氣孔傾向的方案。5.支撐課程目標(biāo)（1）針對偏析、裂紋、氣孔和夾雜幾種焊接缺陷，從分析缺陷產(chǎn)生的機(jī)理著手，討論影響缺陷產(chǎn)生的主要因素進(jìn)而提出相應(yīng)的防止措施。（知識傳授）（2）講授焊接熱裂紋、冷裂紋以及氣孔形成等的影響因素，培養(yǎng)學(xué)生能自主編制一定的焊接工藝控制裂紋產(chǎn)生，減少氣孔。（能力培養(yǎng)）（3）舉例典型案例分析焊接缺陷對產(chǎn)品安全的影響，分享焊接缺陷危害與預(yù)防措施，樹立工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，嚴(yán)于律已，吃苦耐勞的職業(yè)道德，建立跨大步,走穩(wěn)步,求實(shí)效要成果精神。（價值塑造）（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對課程目標(biāo)的支撐理論課程課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時安排課內(nèi)課外學(xué)時比例第一單元緒論講授法、案例分析課程目標(biāo)1、2、321:1第二單元焊接材料的組成及作用講授法、案例分析課程目標(biāo)1、2、381:1第三單元焊接的化學(xué)冶金講授法、案例分析課程目標(biāo)1、2、381:1第四單元焊接接頭的組織和性能講授法、案例分析課程目標(biāo)1、2、381:1第五單元焊接缺陷及控制講授法、案例分析課程目標(biāo)1、2、361:1合計3264五、課程考核及對課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評價細(xì)則平時成績50%作業(yè)（百分制）40主要考核焊接材料、焊接化學(xué)冶金、焊接接頭組織和性能、焊接缺陷內(nèi)容，作業(yè)評分的具體標(biāo)準(zhǔn)（提交時間、作業(yè)正確率等）目標(biāo)分值=0.4*作業(yè)平均成績測驗(yàn)（百分制）40每個單元結(jié)束安排一次階段性測驗(yàn)，考核學(xué)生對該單元重點(diǎn)知識的掌握情況，評價細(xì)則目標(biāo)分值=0.4*階段性測驗(yàn)總評成績課堂表現(xiàn)（百分制）10出勤、課堂提問、課堂討論等及評價細(xì)則目標(biāo)分值=0.1*平時表現(xiàn)成績線上討論10針對焊接過程冶金問題進(jìn)行線上討論等及評價細(xì)則目標(biāo)分值=0.1*平時表現(xiàn)成績期末考試50%知識40考核內(nèi)容覆蓋第一單元——第五單元的專業(yè)基礎(chǔ)知識，知識的綜合應(yīng)用能力，分析問題解決問題能力。考試題型：分為六大題型，填空,、判斷、選擇、概念、簡答題、綜合題。評價細(xì)則：試卷相應(yīng)的參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)卷面實(shí)際分?jǐn)?shù)計入成績。能力40綜合應(yīng)用20（二）課程考核對課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程