《金属工艺学》教学大纲.docx

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1、金属工艺学教学大纲课程英文名Metal technology课程代码05M0086学分2总学时32理论学时32实验/实践学时 0课程类别专业教育课课程性质选修先修课程材料科学基础适用专业材料科学与工程开课学院材料科学与工程一、课程地位与课程目标(一)课程地位金属材料在现代文明中是用途非常广泛的一类材料。金属材料的应用价值，体现在形成一定 形状、轮廓、尺寸并具备应用使用性能的零件、部件等。使金属材料成为零件、部件、构件等制 品的工艺过程称为“金属工艺学”。金属工艺学包括铸造、锻压、焊接、粉末冶金等。金属材料 成形过程中遵循材料科学基础、物理化学、塑性力学等基本定律，这些基本原理指导了铸件形成、

2、焊接冶金、塑性成形，粉末冶金等。(二)课程目标1 .掌握凝固规律以及凝固温度场的分析，为铸造工艺及模具设计、焊接接头设计、铸件结 构设计奠定理论基础，也为快速凝固、定向凝固等新工艺的开发提供理论指导。能够对材料成分 设计与制备工艺的工程问题中的关键科学和技术问题进行初步分析。2 .掌握塑性变形过程应力应变场的分析，为塑性成形工艺及模具设计和锻件性能分析奠定 了理论基础，针对材料工业生产中的复杂工程问题，能够提出初步解决方案，并评价其合理性。二、课程目标达成的途径与方法金属工艺学课程教学以课堂教学为主，结合自主学习，掌握金属材料成形原理与工艺。 培养学生准确全面认知金属材料成形的基本原理的能力，

3、并且运用相关性能的原理，可以对实际 金属材料的工艺性能指标进行分析，同时为金属材料工艺性能的改善提出基本的方向指导。(1)课堂教学主要讲述金属材料成形的基本概念、基本原理、基本工艺手段。并将实例融 入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的理论知识，提高学习金属材料工艺过程的兴趣, 熟悉金属材料工艺性能的理论知识体系，形成良好的思维方式和学习方法。在课堂教学中，充分 引入互动环节，激发学生的求知欲望，提高教学效果。(2)在课堂教学的基础上，列出部分较容易的内容作为学生自主学习环节，并鼓励学生积 极思考实际金属材料中成形工艺的改善方法，培养学生独立思考的意识和自主学习的能力。三、课程目标与相关毕

4、业要求的对应关系课程目标毕业要求（支撑程度H、M、L）234671011课程目标（1）HMLMMLM课程目标（2）MHMMHML毕业要求分解指标点支撑权重（2）问题分析：能够应用数 学、自然科学和工程科学的 基本原理，识别、表达、并 通过查阅文献、标准、规范 规程用于分析新材料的产品 设计、性能检测、工艺制定 和质量管理等复杂工程问 题，能获得有效结论。2-1能够定义、清楚认识需要解决的问题；2-2能够运用数学、自然科学和工程科学的 基本原理分析问题，通过文献研究来分析 需要解决的问题；2-3能够针对新材料产品设计、工艺路线、 性能检测、质量管理等复杂工程问题建立 评价标准、数学或物理模型；0

5、.32-4能够实施新材料产品设计、工艺路线、 性能检测、质量管理等复杂工程问题的评 价标准、数学或物理模型，并对解决方法 进行报告分析及总结。（3）设计/开发解决方案：能 够针对新材料的组分设计、 性能检测、工艺制定和质量 管理等复杂工程问题提出合 理解决方案，设计特定性能 的新材料、检测规范；能够 在材料设计、生产与工程应 用环节中体现创新意识，考 虑社会、健康、女全、法律、 文化以及环境等因素。3-1能够描述新材料设计、制备工艺、性能 检测、质量管理等的任务需求；0.153-2能识别设计任务所面临的多种制约条 件（如社会、健康、安全、法律以及环境 等因素），得出材料开发及生产过程可接受 的

6、各种指标因素；0.253-3能够给出多种解决方案并进行比较和 分析，并能够针对特定解决方案进行可行 性分析，发现问题、提出问题并提出解决 方案；0.23-4能够完成新材料设计、制备工艺、性能 检测、质量管理等的设计方案并分析阐明 设计的合理性。0.2（4）研究：能够应用材料科 学与工程基本原理及相关学 科知识对新材料的产品设 计、性能检测、工艺制定和 质量管理等复杂工程问题进4-1能够有效使用检测技术和测量仪器，提 高新材料开发的创新能力，获取复杂工程 对象的数据；4-2能够运用数学方法及相关软件（origin, excel等）对测量数据进行科学分析、处理行研究，包括材料成分设计、 生产工艺规

7、范制定、产品检 测、数据分析等，并通过信 息综合得到合理有效的结 论。及讨论；4-3能够应用质量管理学、计量学等相关知 识设计新材料成分、结构，能够开发新材 料检测方法；4-4能够针对复杂工程问题设计实验、获取 对象特性。0.3(6)工程与社会：能够基于 工程相关背景知识进行材料 生产与检测方面的合理分 析，评价材料生产工艺、原 材料资源循环利用等对社 会、健康、安全、法律以及 文化的影响，能偶提出合理 解决方案，并理解应承担的 社会责任。6-1能够认识到工程实施中的社会、健康、 安全、法律以及文化问题；6-2能够根据相关材料制备与性能特性考 虑工程实施方案对社会、健康、安全、法 律以及文化的

8、影响；6-3能够分析和评价新材料研发及工程实 施方案对社会、健康、安全、法律以及文 化的影响。0.15(7)环境与可持续发展：能够 理解和评价针对新材料的产 品设计、性能检测、工艺制 定和质量管理等复杂工程问 题的专业工程实践对环境、 社会可持续发展的影响。7-1理解材料与环境保护的关系，了解新材 料开发及工程应用对于可持续发展的影 响；0.357-2理解新材料研发、生产及工程应用对于 客观世界的影响，理解用技术手段降低其 环境负面影响的作用与其局限性；0.27-3能够分析和评价新材料设计、制备及工 程应用对环境、社会可持续发展的影响。0.2(10)沟通：能够就新材料 的产品设计、性能检测、工

9、 艺制定和质量管理等复杂工 程问题，与材料类行业的同 行及社会公众进行有效沟通 和交流，并具备一定的国际 视野，能够在跨文化背景下 进行沟通和交流。10-1能够有效地运用图表展示新材料计量 检测领域专业知识和信息；10-2能够撰写项目总结报告、产品检测报 告和技术文稿；10-3能够清晰表述新材料计量检测领域的 复杂工程问题，并能正确答辩或解答提出 的问题；0.210-4掌握一门外语，能够就新材料计量检 测领域的当前热点问题发表自己的想法。(11)项目管理：理解并掌 握工程管理原理与经济决策 方法，并能在多学科环境中 应用。11-1理解新材料研发、生产及工程应用过 程中涉及的重要经济与管理因素；

10、11-2能够运用工程管理基本原理规划实施 新材料研发、生产及工程应用；0.311-3能够综合工程活动中的多学科因素， 进行合理决策。0.25四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求1绪论（1）金属材料成形意义理解（2）金属材料工艺学的发展理解2金属成形过程中的 凝固与冶金原理（1）铸件与焊缝宏观组织及其控制熟练掌握（2）特殊条件下的凝固与成形掌握（3）焊接热影响区的组织与性能掌握（4）缺陷的形成与控制理解3金属材料成形力学 原理（1）应力与应变分析熟练掌握（2）屈服准则与材料本构关系熟练掌握（3）金属塑性变形与流动问题掌握（4）塑性成形力学的工程应用理解4金属的铸造工艺（1）砂型铸造和

11、结构设计掌握（2）特种铸造掌握（3）铸造生产中的计算机技术掌握5金属的塑性加工（1）锻造成形与冲压成形掌握（2）特种塑性加工方法掌握6金属的焊接工艺（1）电弧焊与其它常见焊接方法掌握（2）焊接的结构设计掌握五、课程学时安排章节号教学内容学时 数学生任务对应课程目 标第1章（1）金属材料成形意义 （2）金属材料工艺学的发 展2课程目标1, 2第2章（1）铸件与焊缝宏观组织 及其控制（2）特殊条件下的凝固与 成形（3）焊接热影响区的组织 与性能（4）缺陷的形成与控制8完成以下作业：1 .铸件典型宏观凝固组织由哪些构 成？形成机理是什么？2 .溶质再分配对晶粒细化的影响3 .定向凝固工艺的优点及其在

12、工业上 的作用4 .何谓焊接热循环？焊接热循环的主 要特征参数有哪些？5 .焊缝的偏析有哪些类型？为什么说 熔合区是焊接接头的薄弱环中？课程目标1第3章(1)应力与凤变分析(2)屈服准则与材料本构 关系(3)金属塑性变形与流动 问题(4)塑性成形力学的工程 应用10完成以下作业：L什么是金属的超塑性？超塑性变形 有什么特征？2 .应力偏张量和应力球张量的物理意 义是什么？3 .影响塑性变形和流动的因素有哪 些？课程目标2第4章(1)砂型铸造和结构设计(2)特种铸造(3)铸造生产中的计算机 技术8完成以下作业:1.什么是液态合金的充型能力？它与 合金的流动性有何关系？不同成分的 合金为何流动性不

13、同？2,什么是熔模铸造？试用方框图表示 其大致工艺过程。3.什么是离心铸造？它在圆筒或圆形 铸件生产中有哪些优越性？课程目标1第5章(1)锻造成形与冲压成形(2)特种塑性加工方法4完成以下作业：1 .何谓塑性变形？塑性变形的实质是 什么？2 .如何提高金属的塑性？最常用的措 施是什么？3 .“趁热打铁”的含意是什么？课程目标2第6章(1)电弧焊与其它常见焊 接方法(2)焊接的结构设计4完成以下作业：1 .电阻对焊和摩擦焊的焊接过程特点 有什么异同？各自的应用范围如何？2 .钎焊和熔焊的实质差别是什么？课程目标1六、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准(依据)占总成绩比例过程考核含到课率、课堂讨论发言、平 时作业等中国计量大学学生课程 平时成绩考核细则20%期末考核闭卷试卷参考答案和评分标 准80%考核类别考试成绩登记方式百分制七、推荐教材与主要参考书(-)推荐教材：材料成形基本原理，祖方遒，机械工业出版社,2016(-)主要参考书：1.金属工艺学，邓文英，郭晓鹏，邢忠文主编，高等教育出版社,2017