《材料成型原理及應(yīng)用2》課程教學(xué)大綱

《材料成型原理及應(yīng)用2》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱(chēng)材料成型原理及應(yīng)用MaterialFormingPrincipleandApplication課程編碼MAT120611040開(kāi)課院部材料科學(xué)與工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)《材料成型原理及應(yīng)用》教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分4.0課內(nèi)學(xué)時(shí)64講授64實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)B適用專(zhuān)業(yè)本研一體化班（材料科學(xué)類(lèi)）授課語(yǔ)言中文先修課程材料力學(xué)課程簡(jiǎn)介（必修）本課程是為材料科學(xué)類(lèi)本研一體化學(xué)生開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)必修課程。內(nèi)容包括了金屬液態(tài)成型、金屬塑性成型、金屬焊接冶金的原理知識(shí)，突出理論聯(lián)系實(shí)際和專(zhuān)業(yè)的焊接特色，重點(diǎn)介紹焊接冶金學(xué)及其在焊接質(zhì)量控制方面的應(yīng)用。金屬液態(tài)成型理論部分主要是運(yùn)用金屬學(xué)的基礎(chǔ)理論來(lái)闡明金屬凝固過(guò)程中的基本規(guī)律及物理現(xiàn)象的本質(zhì)，闡明金屬凝固過(guò)程中影響材質(zhì)和零件性能的因素及缺陷形成的機(jī)理；塑性成型原理主要基于塑性變形的金屬學(xué)基礎(chǔ)和力學(xué)基礎(chǔ)，闡明金屬塑性變形與流動(dòng)的基本規(guī)律、應(yīng)力-應(yīng)變分析理論以及解決塑性成型問(wèn)題的基本方法；焊接冶金原理主要基于金屬學(xué)與熱處理以及力學(xué)基礎(chǔ)，闡明影響焊接質(zhì)量的焊接化學(xué)冶金、熔池金屬凝固、接頭固態(tài)相變過(guò)程，分析各種常見(jiàn)冶金缺陷的特征、產(chǎn)生機(jī)理和防止措施。原理知識(shí)應(yīng)用部分主要以合金結(jié)構(gòu)鋼、奧氏體不銹鋼、異種鋼焊接為例，分析金屬焊接性，并將冶金原理知識(shí)體現(xiàn)在焊接工藝制定和焊接材料選擇上，以獲得工藝焊接性和使用焊接性滿足要求的焊接接頭。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)對(duì)金屬液態(tài)成型、塑性成型、焊接成型的過(guò)程及原理有深入的理解，能從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)和分析金屬成型過(guò)程中所產(chǎn)生的實(shí)際問(wèn)題并提出解決的途徑，同時(shí)通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，使學(xué)生初步具備分析和解決焊接工程問(wèn)題的能力。Thiscourseisaprofessionalcompulsorycourseforstudentsmajoringinmaterialsscience.Thecontentincludestheprincipleknowledgeofmetalliquidforming,metalPlasticFormingandmetalweldingmetallurgy,highlightingtheweldingcharacteristicsofcombiningtheorywithpracticeandspecialty,weldingMetallurgyanditsapplicationinweldingqualitycontrolaremainlyintroduced.Thetheoreticalpartofmetalliquidformingmainlyusesthebasictheoryofmetallographytoclarifythebasiclawsandtheessenceofphysicalphenomenainthemetalsolidificationprocess,revealthefactorsthataffectthepropertiesofmaterialsandpartsintheprocessofmetalsolidificationandthemechanismofdefectformation;TheprincipleofplasticformingismainlybasedonthemetalFoundationandmechanicalfoundationofplasticdeformation,clarifythebasiclawofmetalplasticdeformationandflow,stress-strainanalysistheoryandbasicmethodstosolveplasticformingproblems;Theprincipleofweldingmetallurgyismainlybasedonmetallography,heattreatmentandmechanicalFoundation,clarifytheweldingChemicalmetallurgy,moltenpoolmetalsolidificationandjointsolidphasetransformationprocessthataffecttheweldingquality,andanalyzethecharacteristics,generationmechanismandpreventionmeasuresofvariouscommonmetallurgicaldefects.Theapplicationpartofprincipleknowledgemainlytakestheweldingofalloystructuralsteel,austeniticstainlesssteelanddissimilarsteelasexamplestoanalyzetheweldabilityofmetal,andembodiestheknowledgeofmetallurgicalprincipleintheformulationofweldingprocessandtheselectionofweldingmaterials,inordertoobtainprocessweldabilityanduseweldabilitytomeettherequirementsofweldedjoints.Throughthestudyofthiscourse,studentsshouldhaveadeepunderstandingoftheprocessandprincipleofmetalliquidforming,plasticformingandweldingforming,canunderstandandanalyzethepracticalproblemsinthemetalformingprocessinessenceandproposesolutions.Atthesametime,throughthetrainingofcombiningtheorywithpractice,toenablestudentstoinitiallyhavetheabilitytoanalyzeandsolveweldingengineeringproblems.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握鑄造、塑性成形和焊接冶金原理知識(shí)，具備應(yīng)用這些知識(shí)控制成型結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的能力。是2M2目標(biāo)2：能夠正確應(yīng)用材料成型的基本原理，識(shí)別和判斷影響鑄造、焊接以及塑性成型領(lǐng)域工程質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。是3M3目標(biāo)3：能夠認(rèn)識(shí)到解決成型質(zhì)量問(wèn)題有多種方案可選擇，對(duì)成型工藝進(jìn)行合理性分析。是4M4目標(biāo)4：能夠根據(jù)成型對(duì)象的材料和結(jié)構(gòu)特征，制定成型工藝。是5M5目標(biāo)5：能夠根據(jù)成型對(duì)象特征，選擇研究路線，設(shè)計(jì)成型工藝評(píng)定研究方案。是三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)11緒論本課程與先期理論課程的聯(lián)系，本課程的地位和特點(diǎn)；材料成型原理的發(fā)展和在工程中的應(yīng)用，本課程所涉及的內(nèi)容；教學(xué)方式和要求。/0.5講授0.5自學(xué)22液態(tài)成形理論基礎(chǔ)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：影響液態(tài)金屬充型能力的因素；如何獲得細(xì)的等軸晶組織；影響縮孔與縮松的因素。/////32.1液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)液態(tài)結(jié)構(gòu)與固態(tài)結(jié)構(gòu)間的異同，理想純金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)際金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；液態(tài)金屬的粘度，液態(tài)金屬的表面張力。M10.5講授0.5自學(xué)42.2液態(tài)金屬的充型能力與鑄造合金的凝固特性流動(dòng)性，充型能力，液態(tài)金屬停止流動(dòng)的機(jī)理，影響液態(tài)金屬充型能力的因素及促進(jìn)措施；鑄件的凝固方式及其影響因素。M11講授1自學(xué)52.3液態(tài)金屬的凝固形核及生長(zhǎng)均質(zhì)形核，均質(zhì)形核速率，異質(zhì)形核，界面共格對(duì)應(yīng)關(guān)系，異質(zhì)形核速率；晶體的宏觀長(zhǎng)大方式，固-液界面的微觀結(jié)構(gòu)，晶體的微觀長(zhǎng)大方式，晶體的長(zhǎng)大速率。M11講授1自學(xué)62.4單相合金與多相合金的凝固固-液界面前沿的溶質(zhì)再分配現(xiàn)象，平衡凝固時(shí)的溶質(zhì)再分配，近平衡凝固時(shí)的溶質(zhì)再分配，成分過(guò)冷，成分過(guò)冷的判別式，成分過(guò)冷對(duì)單相合金凝固過(guò)程的影響；共晶組織的特點(diǎn)及共晶合金的分類(lèi)，共晶合金的結(jié)晶方式，規(guī)則共晶凝固，非規(guī)則共晶凝固，共生生長(zhǎng)，離異生長(zhǎng)，離異共晶。M12講授2自學(xué)72.5鑄件凝固組織的形成及控制鑄件宏觀凝固組織的特征，鑄件宏觀凝固組織的形成機(jī)理；鑄件結(jié)晶組織對(duì)鑄件性能的影響，鑄件宏觀組織的控制途徑和措施；氣孔，析出性氣孔的影響因素及防止措施；夾雜物，防止和減少二次氧化夾雜物的措施；金屬的收縮，縮孔與縮松的分類(lèi)及特征，縮孔與縮松的形成機(jī)理，影響縮孔與縮松的因素及防止措施；微觀偏析，枝晶偏析及其影響因素，宏觀偏析；鑄造應(yīng)力，鑄件的變形，影響鑄件變形的因素及防止變形的方法，鑄件的熱裂，鑄件熱裂的形成機(jī)理，影響鑄件熱裂的因素及防止措施，鑄件的冷裂。M15講授5作業(yè)，自學(xué)83金屬塑性成型原理本章重點(diǎn)難點(diǎn)：金屬塑性成型的特點(diǎn)；影響金屬可鍛性的因素；金屬塑性成型過(guò)程中的基本規(guī)律；晶粒度的概念。/////93.1簡(jiǎn)介塑性的概念及指標(biāo)；塑性成型的概念與分類(lèi)；金屬塑性成型的特點(diǎn)。/1講授1自學(xué)103.2金屬塑性變形的金屬學(xué)基礎(chǔ)冷塑性變形與熱塑性變形：金屬冷塑性變形機(jī)理回顧；動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶回顧；熱塑性變形的晶界機(jī)制；金屬的超塑性變形。金屬在塑性加工過(guò)程中的塑性行為：金屬的可鍛性；影響可鍛性的因素；金屬塑性成型過(guò)程中的基本規(guī)律。M11講授1作業(yè)，自學(xué)113.3金屬塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)力分析：應(yīng)力狀態(tài)表示方法；應(yīng)力莫爾圓。屈服準(zhǔn)則：屈服準(zhǔn)則的概念；屈雷斯加屈服準(zhǔn)則；米塞斯屈服準(zhǔn)則。M12講授2作業(yè)，自學(xué)123.4金屬塑性成型中的摩擦與潤(rùn)滑金屬塑性成型中摩擦的特點(diǎn)和影響：金屬塑性成型中摩擦的特點(diǎn)；摩擦對(duì)塑性成型過(guò)程的影響。影響摩擦系數(shù)的主要因素：金屬的種類(lèi)與化學(xué)成分；工具的表面狀態(tài)；接觸面上的單位壓力；變形溫度；變形速度。塑性成型中的潤(rùn)滑：塑性成型中對(duì)潤(rùn)滑劑的要求；常用潤(rùn)滑劑。M12講授2作業(yè)，自學(xué)133.5塑性成型件質(zhì)量分析塑性成型過(guò)程中的缺陷：原材料及塑性成型過(guò)程中的常見(jiàn)缺陷；質(zhì)量分析的一般過(guò)程和分析方法；塑性成型件中的空洞和裂紋。塑性成型件中的晶粒度：晶粒度的概念；晶粒大小對(duì)力學(xué)性能的影響；影響晶粒大小的主要因素；細(xì)化晶粒的主要途徑；鍛件粗晶分析實(shí)例。塑性成型過(guò)程中的折疊與失穩(wěn)：塑性成型件的折疊；拉伸失穩(wěn)；壓縮失穩(wěn)。M22講授，討論2作業(yè)，自學(xué)144焊接冶金原理本章重點(diǎn)難點(diǎn)：H和O的作用和控制；熔池凝固特點(diǎn)及組織改善；焊接熱過(guò)程參數(shù)及熱影響區(qū)特征；焊接裂紋的區(qū)辨和分析。/////154.1簡(jiǎn)介焊接及其物理本質(zhì)；焊接方法；熔焊焊接接頭的形成和冶金學(xué)過(guò)程；本課程知識(shí)體系及所涉及的內(nèi)容；教學(xué)方式和要求。/0.5講授//164.2焊接化學(xué)冶金氮、氫對(duì)金屬的作用；焊接時(shí)的氧化還原；焊縫金屬中硫和磷的控制；焊縫合金化。M17.5講授8作業(yè)，自學(xué)174.3熔池金屬的結(jié)晶熔池金屬結(jié)晶的特殊性，熔池凝固的結(jié)晶形態(tài)（溶質(zhì)再分配和成分過(guò)冷），焊接參數(shù)對(duì)凝固形態(tài)的影響；焊縫化學(xué)不均勻性的類(lèi)別，產(chǎn)生原因，防控措施；熔合區(qū)的構(gòu)成及不均勻性。M14講授4作業(yè)，自學(xué)184.4焊接接頭的固態(tài)相變焊接傳熱的特點(diǎn)；焊接溫度場(chǎng)及其類(lèi)型，溫度場(chǎng)的影響因素；焊接熱循環(huán)的概念，影響因素，多層焊的熱循環(huán)；焊接熱影響區(qū)的組成；焊接熱影響區(qū)的組織分布（不易淬火鋼，易淬火鋼）；HAZ的性能。M26講授6作業(yè)，自學(xué)194.5焊接氣孔與裂紋焊接氣孔的類(lèi)型和形態(tài)特征，形成機(jī)理，影響因素，防止措施；熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂、應(yīng)力腐蝕裂紋的特征、產(chǎn)生機(jī)理和防止措施；裂紋綜合分析。M38講授8作業(yè)，自學(xué)204.6焊接材料焊接材料的分類(lèi)，型號(hào)及成分設(shè)計(jì)或選用M42講授2自學(xué)215常見(jiàn)鋼鐵材料焊接本章重點(diǎn)難點(diǎn)：低合金鋼、奧氏體不銹鋼、“珠光體-奧氏體”異種鋼焊接HAZ存在的主要問(wèn)題和對(duì)應(yīng)焊接工藝措施。/////225.1焊接性及其試驗(yàn)評(píng)定焊接性的概念；焊接性的評(píng)定及試驗(yàn)方法。M52講授2自學(xué)235.2合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接合金結(jié)構(gòu)鋼的分類(lèi)和性能；強(qiáng)度用鋼的焊接；特殊性能用鋼的焊接。M48講授，討論8作業(yè)，自學(xué)245.3高合金鋼的焊接不銹鋼及耐熱鋼的分類(lèi)和特性；奧氏體不銹鋼的焊接。M44講授，討論4作業(yè)，自學(xué)255.4異種鋼的焊接異種材料焊接的概念；“珠光體鋼-奧氏體不銹鋼”的焊接。M42講授，討論2作業(yè)，自學(xué)265.5焊接工藝制定壓力容器焊接工藝制定，工藝合理性分析討論。M3,M42討論2作業(yè)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.每章布置作業(yè)，平均每章一次以上。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)成型原理知識(shí)的掌握情況，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題型主要有問(wèn)答題。20%2大作業(yè)1.制定壓力容器焊接工藝。2.根據(jù)工藝合理性評(píng)分。3.考核學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行工程實(shí)踐的能力，提交報(bào)告。10%3考勤隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等。5%4課堂表現(xiàn)檢查學(xué)生回答問(wèn)題以及討論課參與情況。5%5期末考試1.閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)材料成型原理基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題型主要有填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題和綜合題等。60%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)40%A-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)鑄造、塑性成形和焊接冶金原理等知識(shí)點(diǎn)理解無(wú)誤,獨(dú)立完成、分析細(xì)致、深入。 B-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤，獨(dú)立完成、分析較為細(xì)致、深入。 C-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在一定量錯(cuò)誤，獨(dú)立完成、回答問(wèn)題簡(jiǎn)單。 D-不按時(shí)提交作業(yè)，或?qū)ι鲜鲋R(shí)點(diǎn)理解存在大量錯(cuò)誤，或抄襲。2M1期末考試60%見(jiàn)試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。3M2平時(shí)作業(yè)40%A-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)影響鑄造、塑性成形和焊接成型質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)等知識(shí)點(diǎn)理解無(wú)誤,獨(dú)立