《金属工艺学》教学大纲（本科）.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执笔人审定人专业建 设委员 会制定时间2018年05月一、课程地位与课程目标(-)课程地位本课程是专业教育选修课，属于选修课中的方向1金属材料及其表面工程方向的本科课 程。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

2、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、 焊接冶金、塑性成形，粉末冶金等。根据教育部教学指导委员会“高等教育面向21世纪教学内 容和课程体系改革计划”的基本要求以及高等学校材料和机械学科本科专业规范、培养方案和课 程教学体系的要求，重视学生获取知识、分析问题及解决工程技术问题能力的培养，特别注重学 生工程素质与创新能力的提高。(-)课程目标(1)、使学生掌握金属材料基础知识、钢铁材料热处埋、钢铁材料、芈铁金属及其合金的铸 造成形、锻压成形、焊接成形、金属切削加工工艺过程的工程知识，使学生能够运用金属工艺

3、学 的术语、图像、公式等科学语言、模型和原理来表示、描述、比较、分析金属工艺工程实践案例 中初级的铸锻焊行为的规律和工艺技术；(2)、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。(3)、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.(4)、培养学生获取知识、分析问题及解决工程技术问题的能力，提高学生的工

4、程素质与创新能力。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，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

5、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。（3）注重理论与实践结合、工艺与原理结合。注重将金属工艺原理的应用分析与材料工程 实践的应用实例充分结合，培养学生建立金属工艺学的基础知识与工程实践实际问题之间的强关 联，激发和培养学生的发散思维和创新能力。（4）课堂教学运用“雨课堂”智慧教学工具，开展课前课后推送、课堂测验、投票调查、随 机点名等，加强课堂学习效果和学业预警等，提高课堂教学效果。（5）开展线上线下混合式教学，选取美国麻省理工学院、美国宾夕法尼亚州立大学、清华 大学、北京科技

6、大学、西北工业大学、上海交通大学等名校建设的大学慕课等优质视频推送学生 自主学习和线上测验，注重带着问题的线上学习、带着方案的课堂翻转，加强线下的关键概念原 理的剖析与工程实践运用能力培养，激励学生启发性、创新性的问题提出。实（6）施课程思政案例教学，注重立德树人、价值塑造和材料强国意识培养。恰当溶入深刻 影响社会文明的中国关键材料科学技术与本校材料科技的研究，通过卡脖子的关键材料工艺，大 力塑造精益求精、追求极致的工匠精神；通过前沿新材料、行工艺，塑造敢为人先、勇于探索的 科学精神。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度毕业要求2-3毕业要求3-1毕业要求4

7、-2毕业要求7-2毕业要求11-2课程目标（1）1*0.30课程目标（2）1*0.30课程目标（3）1*0.20课程目标（4）1*0.101*0.10合计0.300.300.200.100.10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，通过合适的科学 原理和抽象模型识别和表达 史杂工程问题，通过查阅文 献、标准、规范规程，分析 新材料的产品设计、性能检 测、工艺制定和质量管理等 多方面复杂工程问题，能获 得有效结论。2-3能够针对新材料产品设计、工艺路线、 性能检测、质量管理等夏杂工程问题建立 评价标准、分析影响因素、获得结论。0.3（3）设计/

8、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 质量管理等多方面综合性的 复杂工程问题提出合理解决 方案，设计并制订特定性能 的新材料开发全周期、标准 和规范。3-1能够描述新材料产品设计、制备工艺、 性能检测、质量管理等的解决方法和影响 因素；0.3（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 质最管理等系杂工程问题进 行创新性研究，包括材料成 分设计、生产工艺规范制定、 产品检测、数据分析等多个 相互关联的子问题，并通过 信息综合得到合理有效的结 论。4-2能够针对复杂工程问题设计实验、获取 对象特性，选择研究路线

9、，设计实验方案；0.20（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。7-2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；0.1（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。11-2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；0.1四、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

10、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（4）粉末冶金掌握（5） 3D打印技术熟练掌握5金属的锻造工艺（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

11、学时 数学生任务对应课程目 林第1章（1）金属材料成形意义（2）金属材料工艺学的发 展2课程思政，调研“卡脖子”技术中的金 属工艺学难题和挑战。课程目标1, 4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6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节？课程目标1、2第3章（1）应力与应变分析（2）

12、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6完成以下作业：1 .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、3、4第4章（1）砂型侨造和结构设计（2）特种铸造（3）铸造生产中的计算机技术（4）粉末冶金（5） 3D打印技术6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？4、什么是3D

13、打印技术，3D打印技术 的优点是什么？课程目标2、4第5章（1）锻造成形与冲压成形（2）特种塑性加工方法6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1、3第6章（1）电弧焊与其它常见焊 接方法（2）焊接的结构设计5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、2、3复习复习各章知识点，讲解相 关应用1课堂分组讨论课程目标1、2六、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 核到课

14、率含到课率、按学生课程平时成绩考核细则10%平时作业1）课后习题，以作业完成情况百分制打分，平 均分宜8590。2）课堂讨论发言和探究系列分组作业，根据回 答、报告和答辩情况评定。20%线上和课堂测验线上测验、课堂测验，以选择题为主，适当布 置主观题。20%期末考 核闭卷试卷参考答案和评分标准50%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：金属工艺学（上第6版），作者：邓文英、郭晓鹏、邢忠文主编，出版社：高等教育出 版社。版本：最新版。ISBN： 9787040476798c（-）主要参考书：I.金属工艺学（第二版），作者：李长河，杨建军出版社：科学出版社。出版时间：2022 年()1月。2、金属工艺学，作者：罗继相，王志海；主编出版社：武汉理工大学出版社；出版时间: 2010 年 08 月。2、材料成形基本原理，祖方遒，机械工业出版社，2016。