《材料成型原理及应用2》课程教学大纲

《材料成型原理及应用2》教学大纲一、课程基本信息课程名称材料成型原理及应用MaterialFormingPrincipleandApplication课程编码MAT120611040开课院部材料科学与工程学院课程团队《材料成型原理及应用》教学团队学分4.0课内学时64讲授64实验0上机0实践0课外学时B适用专业本研一体化班（材料科学类）授课语言中文先修课程材料力学课程简介（必修）本课程是为材料科学类本研一体化学生开设的专业必修课程。内容包括了金属液态成型、金属塑性成型、金属焊接冶金的原理知识，突出理论联系实际和专业的焊接特色，重点介绍焊接冶金学及其在焊接质量控制方面的应用。金属液态成型理论部分主要是运用金属学的基础理论来阐明金属凝固过程中的基本规律及物理现象的本质，阐明金属凝固过程中影响材质和零件性能的因素及缺陷形成的机理；塑性成型原理主要基于塑性变形的金属学基础和力学基础，阐明金属塑性变形与流动的基本规律、应力-应变分析理论以及解决塑性成型问题的基本方法；焊接冶金原理主要基于金属学与热处理以及力学基础，阐明影响焊接质量的焊接化学冶金、熔池金属凝固、接头固态相变过程，分析各种常见冶金缺陷的特征、产生机理和防止措施。原理知识应用部分主要以合金结构钢、奥氏体不锈钢、异种钢焊接为例，分析金属焊接性，并将冶金原理知识体现在焊接工艺制定和焊接材料选择上，以获得工艺焊接性和使用焊接性满足要求的焊接接头。通过该课程的学习，学生应对金属液态成型、塑性成型、焊接成型的过程及原理有深入的理解，能从本质上认识和分析金属成型过程中所产生的实际问题并提出解决的途径，同时通过理论联系实际的训练，使学生初步具备分析和解决焊接工程问题的能力。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.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握铸造、塑性成形和焊接冶金原理知识，具备应用这些知识控制成型结构出现质量问题的能力。是2M2目标2：能够正确应用材料成型的基本原理，识别和判断影响铸造、焊接以及塑性成型领域工程质量问题的关键环节和参数。是3M3目标3：能够认识到解决成型质量问题有多种方案可选择，对成型工艺进行合理性分析。是4M4目标4：能够根据成型对象的材料和结构特征，制定成型工艺。是5M5目标5：能够根据成型对象特征，选择研究路线，设计成型工艺评定研究方案。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节11绪论本课程与先期理论课程的联系，本课程的地位和特点；材料成型原理的发展和在工程中的应用，本课程所涉及的内容；教学方式和要求。/0.5讲授0.5自学22液态成形理论基础本章重点难点：影响液态金属充型能力的因素；如何获得细的等轴晶组织；影响缩孔与缩松的因素。/////32.1液态金属的结构和性质液态结构与固态结构间的异同，理想纯金属的液态结构特点，实际金属的液态结构特点；液态金属的粘度，液态金属的表面张力。M10.5讲授0.5自学42.2液态金属的充型能力与铸造合金的凝固特性流动性，充型能力，液态金属停止流动的机理，影响液态金属充型能力的因素及促进措施；铸件的凝固方式及其影响因素。M11讲授1自学52.3液态金属的凝固形核及生长均质形核，均质形核速率，异质形核，界面共格对应关系，异质形核速率；晶体的宏观长大方式，固-液界面的微观结构，晶体的微观长大方式，晶体的长大速率。M11讲授1自学62.4单相合金与多相合金的凝固固-液界面前沿的溶质再分配现象，平衡凝固时的溶质再分配，近平衡凝固时的溶质再分配，成分过冷，成分过冷的判别式，成分过冷对单相合金凝固过程的影响；共晶组织的特点及共晶合金的分类，共晶合金的结晶方式，规则共晶凝固，非规则共晶凝固，共生生长，离异生长，离异共晶。M12讲授2自学72.5铸件凝固组织的形成及控制铸件宏观凝固组织的特征，铸件宏观凝固组织的形成机理；铸件结晶组织对铸件性能的影响，铸件宏观组织的控制途径和措施；气孔，析出性气孔的影响因素及防止措施；夹杂物，防止和减少二次氧化夹杂物的措施；金属的收缩，缩孔与缩松的分类及特征，缩孔与缩松的形成机理，影响缩孔与缩松的因素及防止措施；微观偏析，枝晶偏析及其影响因素，宏观偏析；铸造应力，铸件的变形，影响铸件变形的因素及防止变形的方法，铸件的热裂，铸件热裂的形成机理，影响铸件热裂的因素及防止措施，铸件的冷裂。M15讲授5作业，自学83金属塑性成型原理本章重点难点：金属塑性成型的特点；影响金属可锻性的因素；金属塑性成型过程中的基本规律；晶粒度的概念。/////93.1简介塑性的概念及指标；塑性成型的概念与分类；金属塑性成型的特点。/1讲授1自学103.2金属塑性变形的金属学基础冷塑性变形与热塑性变形：金属冷塑性变形机理回顾；动态回复和动态再结晶回顾；热塑性变形的晶界机制；金属的超塑性变形。金属在塑性加工过程中的塑性行为：金属的可锻性；影响可锻性的因素；金属塑性成型过程中的基本规律。M11讲授1作业，自学113.3金属塑性变形的力学基础应力分析：应力状态表示方法；应力莫尔圆。屈服准则：屈服准则的概念；屈雷斯加屈服准则；米塞斯屈服准则。M12讲授2作业，自学123.4金属塑性成型中的摩擦与润滑金属塑性成型中摩擦的特点和影响：金属塑性成型中摩擦的特点；摩擦对塑性成型过程的影响。影响摩擦系数的主要因素：金属的种类与化学成分；工具的表面状态；接触面上的单位压力；变形温度；变形速度。塑性成型中的润滑：塑性成型中对润滑剂的要求；常用润滑剂。M12讲授2作业，自学133.5塑性成型件质量分析塑性成型过程中的缺陷：原材料及塑性成型过程中的常见缺陷；质量分析的一般过程和分析方法；塑性成型件中的空洞和裂纹。塑性成型件中的晶粒度：晶粒度的概念；晶粒大小对力学性能的影响；影响晶粒大小的主要因素；细化晶粒的主要途径；锻件粗晶分析实例。塑性成型过程中的折叠与失稳：塑性成型件的折叠；拉伸失稳；压缩失稳。M22讲授，讨论2作业，自学144焊接冶金原理本章重点难点：H和O的作用和控制；熔池凝固特点及组织改善；焊接热过程参数及热影响区特征；焊接裂纹的区辨和分析。/////154.1简介焊接及其物理本质；焊接方法；熔焊焊接接头的形成和冶金学过程；本课程知识体系及所涉及的内容；教学方式和要求。/0.5讲授//164.2焊接化学冶金氮、氢对金属的作用；焊接时的氧化还原；焊缝金属中硫和磷的控制；焊缝合金化。M17.5讲授8作业，自学174.3熔池金属的结晶熔池金属结晶的特殊性，熔池凝固的结晶形态（溶质再分配和成分过冷），焊接参数对凝固形态的影响；焊缝化学不均匀性的类别，产生原因，防控措施；熔合区的构成及不均匀性。M14讲授4作业，自学184.4焊接接头的固态相变焊接传热的特点；焊接温度场及其类型，温度场的影响因素；焊接热循环的概念，影响因素，多层焊的热循环；焊接热影响区的组成；焊接热影响区的组织分布（不易淬火钢，易淬火钢）；HAZ的性能。M26讲授6作业，自学194.5焊接气孔与裂纹焊接气孔的类型和形态特征，形成机理，影响因素，防止措施；热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂、应力腐蚀裂纹的特征、产生机理和防止措施；裂纹综合分析。M38讲授8作业，自学204.6焊接材料焊接材料的分类，型号及成分设计或选用M42讲授2自学215常见钢铁材料焊接本章重点难点：低合金钢、奥氏体不锈钢、“珠光体-奥氏体”异种钢焊接HAZ存在的主要问题和对应焊接工艺措施。/////225.1焊接性及其试验评定焊接性的概念；焊接性的评定及试验方法。M52讲授2自学235.2合金结构钢的焊接合金结构钢的分类和性能；强度用钢的焊接；特殊性能用钢的焊接。M48讲授，讨论8作业，自学245.3高合金钢的焊接不锈钢及耐热钢的分类和特性；奥氏体不锈钢的焊接。M44讲授，讨论4作业，自学255.4异种钢的焊接异种材料焊接的概念；“珠光体钢-奥氏体不锈钢”的焊接。M42讲授，讨论2作业，自学265.5焊接工艺制定压力容器焊接工艺制定，工艺合理性分析讨论。M3,M42讨论2作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每章布置作业，平均每章一次以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对成型原理知识的掌握情况，学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有问答题。20%2大作业1.制定压力容器焊接工艺。2.根据工艺合理性评分。3.考核学生运用所学知识进行工程实践的能力，提交报告。10%3考勤随机点名、刷卡点名等。5%4课堂表现检查学生回答问题以及讨论课参与情况。5%5期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对材料成型原理基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空题、选择题、判断题、简答题和综合题等。60%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业40%A-按时提交作业，对铸造、塑性成形和焊接冶金原理等知识点理解无误,独立完成、分析细致、深入。 B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少量错误，独立完成、分析较为细致、深入。 C-按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误，独立完成、回答问题简单。 D-不按时提交作业，或对上述知识点理解存在大量错误，或抄袭。2M1期末考试60%见试卷评分标准。3M2平时作业40%A-按时提交作业，对影响铸造、塑性成形和焊接成型质量的关键环节和参数等知识点理解无误,独立