焊接冶金學教學大綱

PAGEPAGE10《焊接冶金學》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱焊接冶金學課程編號310040044課程性質專業(yè)選修課課程類別學科專業(yè)基礎課開課單位材料成型教研室授課學期第六學期學分/學時2/32課內學時32理論授課32上機學時0課內實踐0實驗學時0課外學時適用專業(yè)材料成型（焊接方向）是否雙語否先修課程大學物理、大學化學、傳熱學、金屬學與熱處理后續(xù)課程金屬材料焊接性、焊接工藝課程設計、畢業(yè)設計二、課程簡介《焊接冶金學》是材料成形與控制工程專業(yè)（焊接方向）的專業(yè)基礎課，為理論性較強的一門課程。本課程主要針對材料在焊接過程中的化學冶金過程、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)學生掌握焊接工程技術，既要讓學生對原理部分有透徹的理解，又要提高理論聯(lián)系實際、分析并解決實際問題能力。全面考核學生對焊接方面知識的掌握、運用、分析問題、解決問題能力,使學生具備實踐能力和創(chuàng)新能力。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標課程目標1（知識目標）：闡釋焊接材料的組成及作用、焊接化學冶金過程、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專業(yè)術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化學冶金和物理冶金方面的普遍規(guī)律，培養(yǎng)學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，為提高焊接質量打下基礎。（3）分析各種焊接缺陷產(chǎn)生原因及影響因素，包括化學成份偏析、氣孔及裂紋的調控，了解焊接技術的發(fā)展方向與前沿以及焊接技術在航天航空、軍工等領域的應用與前景。2.應用焊接冶金學原理和方法，從控制焊接質量的角度，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性能之間的關系。課程目標2（能力目標）：1.綜合運用學科交叉融合的知識正確理解焊接冶金的原理和規(guī)律，開展焊縫質量與焊接冶金過程關系的探究活動，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性能之間關系，培養(yǎng)分析問題、解決問題能力。2.運用焊接過程中焊接區(qū)氣體以及熔渣對金屬的作用機理，學會如何對焊縫金屬進行凈化與合金化；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.緊跟焊接技術前沿發(fā)展，在焊接化學冶金基礎理論的講授中擴充專業(yè)最新研究成果及研究動向，擴寬專業(yè)視野，樹立求真創(chuàng)新、自主學習、終身學習的意識。課程目標3（素質目標）：解析焊接技術的重要地位及發(fā)展趨勢，培養(yǎng)學生敬業(yè)、專注、創(chuàng)新的職業(yè)精神。領會焊接冶金的物理過程及化學過程，在焊接質量控制方面進行分析討論，激發(fā)學生追求卓越的創(chuàng)造精神、精益求精的品質精神，使學生善于思考，勇于實踐，培養(yǎng)學生具有初步應對實際工況條件的應變能力、綜合分析和解決問題工程能力。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標11.3學習專業(yè)基礎知識，掌握解決復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22.2能夠將相關基礎理論和基本原理綜合應用于復雜工程問題的表述，對復雜工程問題的解決途徑進行分析、對比并試圖改進；2-問題分析課程目標33.1學習工程設計和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的基本設計方法和技術，了解影響設計目標和技術方案的各種因素；3-設計/開發(fā)解決方案……四、課程基本教學內容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內容第一單元緒論（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內容（1）焊接工業(yè)的重要地位、焊接的分類和焊接技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。（2）焊接過程的物理本質。（3）焊接熱源的種類及特性，焊接加熱的特點及焊接接頭的形成。（4）焊接溫度場的形成過程。2.重點和難點重點：焊接過程物理本質，焊接熱源種類及特性，焊接接頭及溫度場。難點：焊接接頭的形成及焊接溫度場的形成過程。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明焊接過程物理本質；焊接熱源種類及特性；分析焊接加熱特點及焊接溫度場的形成過程。（2）通過案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。（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，辯證的分析焊接焊接溫度場與接頭性能之間關系，強化知識應用意識，發(fā)展學生的自學能力和反思能力。4.學生學習預期成果學生在學完本單元課程后應初步認知焊接過程本質，了解焊接熱源的種類及特性，理解焊接加熱的特點及焊接接頭的形成，掌握焊接溫度場的形成過程。5.支撐課程目標（1）講授焊接熱源的種類及特性、焊接接頭形成等內容，從理論上闡釋焊接過程的本質。（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)律關系，探究接頭組織性能分布特點，培養(yǎng)學生對焊接技術具有初步的認知，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)濟中重要地位、焊接技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，我國大型裝備焊接的國際領先地位，拓寬學生專業(yè)視野，拓展先進焊接技術在高端領域的分析研究，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用（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內容（1）焊條的組成、作用、種類、型號、性能及其應用。（2）焊劑的種類、型號、牌號、特點及其應用。（3）焊絲的分類，焊絲的型號及牌號，實芯焊絲，藥芯焊絲。2.重點和難點重點：焊焊條的組成、作用、種類、型號、性能及其應用。難點：焊條的組成、作用、種類、型號、性能及其應用。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，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，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。（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系，強化知識、應用意識，發(fā)展學生的自學能力和反思能力。4.學生學習預期成果學生在學完本單元課程后應初步認知焊條、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，初步判斷其應用場合。5.支撐課程目標（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容，從理論上闡釋正確選擇焊接材料對焊接質量控制的重要性。（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，擴充在焊接材料領域的最新最新研究成果，培養(yǎng)學生辯證的分析焊接材料的選擇與接頭性能之間的關系，針對不同母材及焊接方法能具有初步的選擇相應焊材與之匹配的能力。（能力培養(yǎng)）第三單元焊接化學冶金（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內容（1）焊接化學冶金特點，焊條熔化及熔池形成，焊接過程中對金屬的保護，焊接化學冶金反應及其反應條件，焊接工藝條件與化學冶金反應關系。（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.重點和難點重點：焊接區(qū)內氣體與金屬的作用；焊接熔渣對金屬的作用：焊接熔渣及其性質、焊接熔渣對金屬的氧化、焊縫金屬的脫氧。難點：焊接化學冶金過程，化學冶金的反應區(qū)及其反應條件，氣體對金屬的作用。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明焊接化學冶金特點，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冶金過程，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。（3）通過課堂提問及討論，分析不同焊接方法的化學冶金反應區(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系，強化知識應用意識，發(fā)展學生的自主學習能力和反思能力。4.學生學習預期成果學生在學完本單元課程后應初步認知焊接化學冶金的特殊性；理解焊接區(qū)內氣體與金屬的作用；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（1）講授焊接焊接化學冶金反應及反應條件、氣相對焊縫金屬、熔渣對焊縫金屬，從化學反應的角度闡述焊縫金屬發(fā)生冶金反應的機理，客觀的闡明焊縫金屬在電弧熱的作用下發(fā)生一系列化學冶金反應。（知識傳授）（2）講授合金元素對焊接質量的影響，舉例硫、磷、氮等有害元素及Ti、Nb等有益元素對焊縫力學性能影響，分享焊縫金屬凈化和合金化途徑，培養(yǎng)學生具有辨析不同合金元素對焊縫金屬的作用的能力，樹立自主學習、思維創(chuàng)新能力。（能力培養(yǎng)）（3）講授焊接化學冶金的特殊性，探究焊縫金屬發(fā)生化學反應的過程，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（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內容（1）焊接熔池和焊縫：焊接熔池的結晶特點及結晶形態(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)的組織轉變特點、組織特征及性能；（3）熔合區(qū)：熔合區(qū)的邊界、熔合區(qū)的形成機理以及熔合區(qū)的特征。（4）熔合區(qū)形成機理及特征。2.重點和難點重點：焊接熔池和焊縫：焊接熔池的結晶特點及結晶形態(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)的組織轉變特點、組織特征及性能；難點：焊接熔池和焊縫：焊接熔池的結晶特點及結晶形態(tài)、焊縫的相變組織、焊縫組織和性能的控制。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明焊縫熔池結晶特點，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圖建立及應用，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。（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圖建立及應用，強化知識應用意識，發(fā)展學生的自學能力和反思能力。4.學生學習預期成果學生在學完本單元課程后應掌握焊縫的固態(tài)相變基本理論，認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)轉變特點及性能，學會應用焊接CCT圖確定焊接工藝。5.支撐課程目標（1）講授熔焊條件下的熔池結晶特點、焊縫固態(tài)相變基本理論、熱影響區(qū)組織轉變特點及熔合區(qū)的形成機理及特征，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變特點，冷卻過程組織轉變特點，舉例焊接條件下CCT圖建立及應用，培養(yǎng)學生具有根據(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變和力學性能關系，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，這些國際國內超級焊接總裝工程中，感受焊接領域的“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（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內容（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理、氣孔形成的影響因素及其防止措施。（3）焊接裂紋：結晶裂紋、氫致延遲裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂、應力腐蝕開裂的產(chǎn)生機制及控制方法。2.重點和難點重點：焊接裂紋：結晶裂紋、氫致延遲裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂、應力腐蝕開裂的產(chǎn)生機制及控制方法。難點：焊接裂紋：結晶裂紋、氫致延遲裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂、應力腐蝕開裂的產(chǎn)生機制及控制方法。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結合，闡明焊縫偏析形成機理及控制措施，焊縫中氣孔形成機理及防止措施，闡明焊縫中裂紋危害、形成機理、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晶裂紋、再熱裂紋、應力腐蝕裂紋形成機理及其危害，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。（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，強化知識應用意識，發(fā)展學生的自學能力和反思能力。4.學生學習預期成果學生在學完本單元課程后應認知焊接裂紋的危害性，掌握焊接裂紋產(chǎn)生的機理，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（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)生的機理著手，討論影響缺陷產(chǎn)生的主要因素進而提出相應的防止措施。（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防措施，樹立工作認真負責，嚴于律已，吃苦耐勞的職業(yè)道德，建立跨大步,走穩(wěn)步,求實效要成果精神。（價值塑造）（二）課程基本教學內容對課程目標的支撐理論課程課程教學內容教學方法支撐的課程目標學時安排課內課外學時比例第一單元緒論講授法、案例分析課程目標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1、2、381:1第三單元焊接的化學冶金講授法、案例分析課程目標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1、2、361:1合計3264五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構成（百分制）課程成績構成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績50%作業(yè)（百分制）40主要考核焊接材料、焊接化學冶金、焊接接頭組織和性能、焊接缺陷內容，作業(yè)評分的具體標準（提交時間、作業(yè)正確率等）目標分值=0.4*作業(yè)平均成績測驗（百分制）40每個單元結束安排一次階段性測驗，考核學生對該單元重點知識的掌握情況，評價細則目標分值=0.4*階段性測驗總評成績課堂表現(xiàn)（百分制）10出勤、課堂提問、課堂討論等及評價細則目標分值=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行線上討論等及評價細則目標分值=0.1*平時表現(xiàn)成績期末考試50%知識40考核內容覆蓋第一單元——第五單元的專業(yè)基礎知識，知識的綜合應用能力，分析問題解決問題能力?？荚囶}型：分為六大題型，填空,、判斷、選擇、概念、簡答題、綜合題。評價細則：試卷相應的參考答案及評分標準，依據(jù)卷面實際分數(shù)計入成績。能力40綜合應用20（二）課程考核對課程目標的支撐教學內容考核內容考核方式支撐的課程