西安交通大学焊接材料及其设计课程教学大纲一、课程基本信息焊接材料及其设计课程名称Welding Materials and Design课程编号MATL502402322总学时课程学分理论：32实验：0上机：0课外：0学时分配（课外学时不计入总学时）口公共课程口通识课程课程类型口学科门类基础课口专业大类基础课口专业核心课专业选修课口集中实践□1-1□1-2□2-1□2-2□3-1□3-2开课学期4-1□4-2□5-1□5-2材料科学基础，材料工程基础先修课程教材、参考使用教材：书及其他[1]李亚江．焊接材料选用，北京：化学工业出版社，2015资料参考教材：[1] Lippold John C. Welding Metallurgy and Weldability. NewJersey:JohnWiley&SonsInc.,2015[3]黄继华．焊接冶金原理．北京：机械工业出版社，2015二、课程目标及学生应达到的能力2.1 课程的基本要求本课程为学生讲授焊接冶金原理，分析焊接材料的冶金与工艺性能，介绍焊接材料的设计和选用要点。使学生掌握焊接冶金的基础知识，熟悉焊接材料的分类、型号与牌号、成分和性能、特征和用途等。主要培养学生针对实际焊接问题，能够进行焊接冶金分析，提出接头微观组织和力学性能特点，并能够选择并设计焊接材料及工艺流程，以满足焊接接头的服役要求。课程教学中既要给学生讲授焊接冶金基础理论，又要面向实际焊接工程的焊接材料问题，让学生体会不同的焊接方法和材料具备不同的冶金特点，因而应该选择合适的焊接材料，锻炼学生具体问题具体分析的思维方式。让学生了解焊接技术、焊接冶金和焊接材料的发展趋势，让学生体会科学技术和知识理论是不断
西安交通大学焊接材料及其设计课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 焊接材料及其设计 Welding Materials and Design 课程编号 MATL502402 课程学分 2 总学时 32 学时分配 理论: 32 实验: 0 上机: 0 课外: 0 （课外学时不计入总学时） 课程类型 公共课程 通识课程 学科门类基础课 专业大类基础课 专业核心课 专业选修课 集中实践 开课学期 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2 5-1 5-2 先修课程 材料科学基础，材料工程基础 教材、参考 书及其他 资料 使用教材： [1]李亚江. 焊接材料选用. 北京: 化学工业出版社，2015. 参考教材： [1] Lippold John C. Welding Metallurgy and Weldability. New Jersey: John Wiley & Sons Inc., 2015. [3]黄继华. 焊接冶金原理. 北京: 机械工业出版社，2015. 二、课程目标及学生应达到的能力 2.1 课程的基本要求 本课程为学生讲授焊接冶金原理，分析焊接材料的冶金与工艺性能，介绍焊 接材料的设计和选用要点。使学生掌握焊接冶金的基础知识，熟悉焊接材料的分 类、型号与牌号、成分和性能、特征和用途等。主要培养学生针对实际焊接问题， 能够进行焊接冶金分析，提出接头微观组织和力学性能特点，并能够选择并设计 焊接材料及工艺流程，以满足焊接接头的服役要求。 课程教学中既要给学生讲授焊接冶金基础理论，又要面向实际焊接工程的焊 接材料问题，让学生体会不同的焊接方法和材料具备不同的冶金特点，因而应该 选择合适的焊接材料，锻炼学生具体问题具体分析的思维方式。让学生了解焊接 技术、焊接冶金和焊接材料的发展趋势，让学生体会科学技术和知识理论是不断
发展和完善的，使学生树立自主学习和终身学习的意识。要求学生撰写一份自学作业，培养学生自主学习和终身学习能力。要求学生掌握焊接热循环特征、焊接冶金原理、气体与硫磷对焊接接头的影响及控制，掌握焊条、焊丝及焊剂等焊接材料的治金与工艺性能，掌握焊条、焊丝及焊剂等焊接材料的分类、型号与牌号、特征和用途，掌握焊条、焊丝及焊剂等焊接材料的选用要点，了解焊接材料的使用及保管，了解国外焊接材料的型号与牌号。开展课堂讨论，学生就教师布置的专题进行讨论和交流，培养学生沟通交流能力。2.2课程的目标及学生应该达到的能力1工程知识能够掌握焊接冶金原理，熟悉焊接材料的分类、型号与牌号，掌握焊接材料的特征、用途和选用要点等，了解焊接材料的使用及保管等。使学生具备专业知识应用能力，以解决焊接领域的工程问题。支撑毕业要求指标点1-4：具备综合应用数学、自然科学、工程基础及材料科学基础、材料工程基础、材料研究方法、材料性能等专业知识的能力，用于解决材料领域的复杂工程问题。2复杂工程问题分析能力能够运用焊接冶金等基础理论对焊接接头实际应用中的问题进行分析，能够对比分析不同焊接方法、工艺和材料的微观组织与力学性能特点，提出多种解决方案和途径，获得有效结论。支撑毕业要求指标点2-3：通过所学专业知识结合文献研究，分析复杂工程问题中材料成分工艺-组织-性能之间的相互关系，对比多种解决方案和路径，获得有效结论。3设计/开发解决方案能够根据实际焊接工程需求，掌握焊接材料选择方法和工艺措施设计技术，了解各因素对最终设计目标和整体技术方案的影响。支撑毕业要求指标点3-3：掌握材料单元、部件、系统或工艺在全周期、全流程设计/开发的基本方法和技术，了解各种因素对材料设计目标和技术方案的影响。4与同行沟通交流能力以焊接冶金和焊接材料选用实例为题，在课堂讨论环节中，能够明确问题来源、描述目前现状和提出解决措施等，并能与班级同学或者小组成员进行交流沟通
发展和完善的，使学生树立自主学习和终身学习的意识。要求学生撰写一份自学 作业，培养学生自主学习和终身学习能力。 要求学生掌握焊接热循环特征、焊接冶金原理、气体与硫磷对焊接接头的影 响及控制，掌握焊条、焊丝及焊剂等焊接材料的冶金与工艺性能，掌握焊条、焊 丝及焊剂等焊接材料的分类、型号与牌号、特征和用途，掌握焊条、焊丝及焊剂 等焊接材料的选用要点，了解焊接材料的使用及保管，了解国外焊接材料的型号 与牌号。开展课堂讨论，学生就教师布置的专题进行讨论和交流，培养学生沟通 交流能力。 2.2 课程的目标及学生应该达到的能力 1 工程知识 能够掌握焊接冶金原理，熟悉焊接材料的分类、型号与牌号，掌握焊接材料 的特征、用途和选用要点等，了解焊接材料的使用及保管等。使学生具备专业知 识应用能力，以解决焊接领域的工程问题。 支撑毕业要求指标点 1-4：具备综合应用数学、自然科学、工程基础及材料 科学基础、材料工程基础、材料研究方法、材料性能等专业知识的能力，用于解 决材料领域的复杂工程问题。 2 复杂工程问题分析能力 能够运用焊接冶金等基础理论对焊接接头实际应用中的问题进行分析，能够 对比分析不同焊接方法、工艺和材料的微观组织与力学性能特点，提出多种解决 方案和途径，获得有效结论。 支撑毕业要求指标点 2-3：通过所学专业知识结合文献研究，分析复杂工程 问题中材料成分-工艺-组织-性能之间的相互关系，对比多种解决方案和路径，获 得有效结论。 3 设计/开发解决方案 能够根据实际焊接工程需求，掌握焊接材料选择方法和工艺措施设计技术， 了解各因素对最终设计目标和整体技术方案的影响。 支撑毕业要求指标点 3-3：掌握材料单元、部件、系统或工艺在全周期、全 流程设计/开发的基本方法和技术，了解各种因素对材料设计目标和技术方案的 影响。 4 与同行沟通交流能力 以焊接冶金和焊接材料选用实例为题，在课堂讨论环节中，能够明确问题来 源、描述目前现状和提出解决措施等，并能与班级同学或者小组成员进行交流沟 通
支撑毕业要求指标点10-3：能够就材料领域的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。5终身学习与适应社会发展的能力通过自学环节，针对特定专题布置自学作业，让学生通过查阅文献或调研，对专题的现状和进展进行综述和概况，撰写报告，有效培养学生自学能力，强化终身学习意识和适应社会发展的能力。支撑毕业要求指标点12-1：了解材料领域的发展趋势和科学前沿，以及最新的材料科学研究成果。能认识不断学习和探索的必要性，具有自主学习和终生学习的意识。课程目标与专业毕业要求的关联关系毕业要求/122456101137891课程目标课程目标1M课程目标2M课程目标3M课程目标4M课程目标5M注：1,2,3...12对应于专业认证毕业要求12条。课程目标与专业毕业要求的关联关系用H/M/L标注。三、教学内容简介参考序号章节名称知识点学时1绪论焊接分类及其概念，焊接主要X11.1焊接技术及其应用应用，接头基本组成，焊接热1.2焊接材料的作用循环概念和特点，焊接材料作1.3焊接材料对焊接质量的影响用及影响，焊接材料发展趋1.4焊接材料的发展现状势。2焊接冶金过程概述焊接过程特点，焊接反应区特262.1焊接过程特点征，焊缝凝固规律，凝固界面2.2焊接过程反应区生长规律，不同位置凝固组织2.3焊缝凝固组织特征，钢铁焊缝相变组织及特2.4相变组织点，组织和性能调控的冶金和2.5组织和性能控制工艺方法3焊缝金属中气体与硫磷控制焊缝中氮、氢和氧的来源，氮、33.1氮对焊接接头的影响与控制氢和氧对焊缝的影响，焊缝中3.2氢对焊接接头的影响与控制氮、氢和氧的控制措施，焊缝中硫和磷的来源、危害及控3.3氧对焊接接头的影响与控制制。3.4硫磷杂质的危害与控制4焊条焊条概念、组成和作用，焊条444.1焊条的作用各种分类，酸性焊条和碱性焊4.2焊条分类、型号与牌号编制条的概念及其优缺点，焊条型
支撑毕业要求指标点 10-3：能够就材料领域的复杂工程问题与业界同行及 社会公众进行有效沟通和交流。 5 终身学习与适应社会发展的能力 通过自学环节，针对特定专题布置自学作业，让学生通过查阅文献或调研， 对专题的现状和进展进行综述和概况，撰写报告，有效培养学生自学能力，强化 终身学习意识和适应社会发展的能力。 支撑毕业要求指标点 12-1：了解材料领域的发展趋势和科学前沿，以及最新 的材料科学研究成果。能认识不断学习和探索的必要性，具有自主学习和终生学 习的意识。 课程目标与专业毕业要求的关联关系 毕业要求/ 课程目标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课程目标 1 M 课程目标 2 M 课程目标 3 M 课程目标 4 M 课程目标 5 M 注：1,2,3.12 对应于专业认证毕业要求 12 条。课程目标与专业毕业要求的 关联关系用 H/M/L 标注。 三、教学内容简介 序号 章节名称 知识点 参考 学时 1 1 绪论 1.1 焊接技术及其应用 1.2 焊接材料的作用 1.3 焊接材料对焊接质量的影响 1.4 焊接材料的发展现状 焊接分类及其概念，焊接主要 应用，接头基本组成，焊接热 循环概念和特点，焊接材料作 用及影响，焊接材料发展趋 势。 4 2 2 焊接冶金过程概述 2.1 焊接过程特点 2.2 焊接过程反应区 2.3 焊缝凝固组织 2.4 相变组织 2.5 组织和性能控制 焊接过程特点，焊接反应区特 征，焊缝凝固规律，凝固界面 生长规律，不同位置凝固组织 特征，钢铁焊缝相变组织及特 点，组织和性能调控的冶金和 工艺方法 6 3 3 焊缝金属中气体与硫磷控制 3.1 氮对焊接接头的影响与控制 3.2 氢对焊接接头的影响与控制 3.3 氧对焊接接头的影响与控制 3.4 硫磷杂质的危害与控制 焊缝中氮、氢和氧的来源，氮、 氢和氧对焊缝的影响，焊缝中 氮、氢和氧的控制措施，焊缝 中硫和磷的来源、危害及控 制。 3 4 4 焊条 4.1 焊条的作用 4.2 焊条分类、型号与牌号编制 焊条概念、组成和作用，焊条 各种分类，酸性焊条和碱性焊 条的概念及其优缺点，焊条型 4
4.3焊条工艺性能及影响因素号和牌号，焊条工艺性能及影4.4焊条制造及配方设计响因素，焊条设计原则、依据4.5焊条的选用和方法，焊条选用要点，焊条4.6焊条的检验检验分类。5焊丝焊丝各种分类，实芯焊丝和药545.1焊丝的分类及特点芯焊丝概念、分类及异同点，5.2焊丝的型号与牌号实芯焊丝型号与牌号，药芯焊5.3焊丝的成分、性能和用途丝型号与牌号，焊丝成分、性5.4焊丝的选用能和用途，焊丝选用要点。6焊剂4焊剂概念和分类，熔炼焊剂和66.1焊剂的分类及特点烧结焊剂概念及特点，焊剂型6.2焊剂的型号与牌号号与牌号，熔炼焊剂和烧结焊6.3焊剂的组成、性能及应用特点剂组成，烧结焊剂优缺点，对6.4焊剂与焊丝的选配焊剂工艺性能及质量要求，焊剂与焊丝选配原则。7焊接用气体焊接用气体分类，二氧化碳、277.1焊接用气体的分类氩气、氨气、氧气和氢气特性，7.2焊接用气体的特性焊接用气体选用特点。7.3焊接用气体的选用8气焊熔剂气焊熔剂定义和要求，气焊熔门88.1气焊熔剂的定义及要求剂分类、牌号、成分和用途，8.2气焊熔剂的分类、成分及用途气焊熔剂选用实例。8.3气焊熔剂的选用9钎剂与钎料针焊方法分类，针剂概念、作199.1钎焊方法的分类用、要求、分类、型号和牌号、9.2针剂的分类及特点钎料概念、要求、分类、型号9.3针料的分类及特点和牌号，针料选用原则。9.4钎焊材料的选用与工艺10热喷涂材料热喷涂概念，热喷涂材料分11010.1热喷涂材料的分类类，热喷涂丝材和合金粉末成10.2热喷涂丝材的成分和特性分和特性，热喷涂材料选用原10.3热喷涂合金粉末的成分和特性则。10.4热喷涂材料的选用焊条烘干、存储和用量计算，11焊接材料的使用及保管1111.1焊条、焊丝和焊接用气体使用与保焊丝存储和用量计算，焊接用管气体、焊剂和针焊材料使用及11.2焊剂和钎焊材料使用及保管保管。12国内外焊接材料型号与牌号对照国内外焊条、焊丝、焊剂和钎1212.1国内外焊条型号与牌号对照料型号与牌号对照实例。12.2国内外焊丝型号与牌号对照12.3国内外焊剂与针料型号与牌号对照四、教学安排详表
4.3 焊条工艺性能及影响因素 4.4 焊条制造及配方设计 4.5 焊条的选用 4.6 焊条的检验 号和牌号，焊条工艺性能及影 响因素，焊条设计原则、依据 和方法，焊条选用要点，焊条 检验分类。 5 5 焊丝 5.1 焊丝的分类及特点 5.2 焊丝的型号与牌号 5.3 焊丝的成分、性能和用途 5.4 焊丝的选用 焊丝各种分类，实芯焊丝和药 芯焊丝概念、分类及异同点， 实芯焊丝型号与牌号，药芯焊 丝型号与牌号，焊丝成分、性 能和用途，焊丝选用要点。 4 6 6 焊剂 6.1 焊剂的分类及特点 6.2 焊剂的型号与牌号 6.3 焊剂的组成、性能及应用特点 6.4 焊剂与焊丝的选配 焊剂概念和分类，熔炼焊剂和 烧结焊剂概念及特点，焊剂型 号与牌号，熔炼焊剂和烧结焊 剂组成，烧结焊剂优缺点，对 焊剂工艺性能及质量要求，焊 剂与焊丝选配原则。 4 7 7 焊接用气体 7.1 焊接用气体的分类 7.2 焊接用气体的特性 7.3 焊接用气体的选用 焊接用气体分类，二氧化碳、 氩气、氦气、氧气和氢气特性， 焊接用气体选用特点。 2 8 8 气焊熔剂 8.1 气焊熔剂的定义及要求 8.2 气焊熔剂的分类、成分及用途 8.3 气焊熔剂的选用 气焊熔剂定义和要求，气焊熔 剂分类、牌号、成分和用途， 气焊熔剂选用实例。 1 9 9 钎剂与钎料 9.1 钎焊方法的分类 9.2 钎剂的分类及特点 9.3 钎料的分类及特点 9.4 钎焊材料的选用与工艺 钎焊方法分类，钎剂概念、作 用、要求、分类、型号和牌号， 钎料概念、要求、分类、型号 和牌号，钎料选用原则。 1 10 10 热喷涂材料 10.1 热喷涂材料的分类 10.2 热喷涂丝材的成分和特性 10.3 热喷涂合金粉末的成分和特性 10.4 热喷涂材料的选用 热喷涂概念，热喷涂材料分 类，热喷涂丝材和合金粉末成 分和特性，热喷涂材料选用原 则。 1 11 11 焊接材料的使用及保管 11.1 焊条、焊丝和焊接用气体使用与保 管 11.2 焊剂和钎焊材料使用及保管 焊条烘干、存储和用量计算， 焊丝存储和用量计算，焊接用 气体、焊剂和钎焊材料使用及 保管。 1 12 12 国内外焊接材料型号与牌号对照 12.1 国内外焊条型号与牌号对照 12.2 国内外焊丝型号与牌号对照 12.3 国内外焊剂与钎料型号与牌号对 照 国内外焊条、焊丝、焊剂和钎 料型号与牌号对照实例。 1 四、教学安排详表
教学方式教学要求对课程目章节学时（授课、实教学内容（知识要求及能力要标的支撑顺序分配验、上机、讨求)关系论)焊接方法的分类、接掌握焊接接头和热循环头的组成以及焊接热课程目标1循环的特点，焊接材等基本概念，了解焊接授课，自学作课程目标2第一章料的作用及对焊接质4应用领域及焊接材料发业课程目标3量的影响，焊接的重展现状等。增加学生对课程目标5要应用和焊接材料的专业的认同感。发展现状。掌握焊接反应区特征，焊接过程的特点和反应区的特征，焊缝凝焊缝凝固规律和相变组课程目标1固规律及其作用下的织特点等，用于分析接授课，课堂讨课程目标2第二章界面生长行为，焊接6头微区组织形成机制和论课程目标3力学性能变化规律。通固态相变下钢的相变课程目标4组织，接头组织和性过课堂讨论，锻炼学生能控制。的交流与沟通能力。掌握气体和杂质对焊缝的影响及其控制措施，氮、氢和氧对焊接接课程目标1用于分析焊缝力学性能头的影响与控制，硫第三章授课3的表现行为。使学生能课程目标21磷杂质的危害与控够设计并制定合适的工课程目标3制。艺措施，以满足实际焊缝力学性能要求。掌握焊条作用、分类型号、牌号和选用要点焊条的作用、分类、等概念和原则，使学生课程目标1型号、牌号、工艺性能够针对钢铁材料焊接课程目标2授课，课堂讨第四章能及影响因素、制造4需求，选择并设计合适论课程目标3及配方设计、检验，的焊条，以满足实际接课程目标4头性能要求。通过课堂焊条的选用。讨论，锻炼学生的交流与沟通能力。掌握焊丝分类、型号、牌号和选用要点等概念焊丝的分类、特点、课程目标1和原则，使学生能够针型号、牌号、成分、第五章授课4对钢铁材料焊接需求，课程目标2性能和用途，焊丝的选择并设计合适的焊课程目标3选用。丝，以满足实际接头性能要求。掌握焊剂特点、型号、牌号和选配要点等概念和原则，使学生能够针课程目标1焊剂的分类、特点、对钢铁材料焊接需求，型号、牌号、组成、授课，自学作课程目标2选配并设计合适的焊第六章4性能及应用特点，焊业课程目标3剂，以满足实际接头性剂与焊丝的选配。课程目标5能要求。通过自学，让学生了解目前焊接材料方面的进展和成果，让
章节 顺序 教学内容 学时 分配 教学方式 （授课、实 验、上机、讨 论） 教学要求 （知识要求及能力要 求） 对课程目 标的支撑 关系 第一章 焊接方法的分类、接 头的组成以及焊接热 循环的特点，焊接材 料的作用及对焊接质 量的影响，焊接的重 要应用和焊接材料的 发展现状。 4 授课，自学作 业 掌握焊接接头和热循环 等基本概念，了解焊接 应用领域及焊接材料发 展现状等。增加学生对 专业的认同感。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课程目标 5 第二章 焊接过程的特点和反 应区的特征，焊缝凝 固规律及其作用下的 界面生长行为，焊接 固态相变下钢的相变 组织，接头组织和性 能控制。 6 授课，课堂讨 论 掌握焊接反应区特征， 焊缝凝固规律和相变组 织特点等，用于分析接 头微区组织形成机制和 力学性能变化规律。通 过课堂讨论，锻炼学生 的交流与沟通能力。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课程目标 4 第三章 氮、氢和氧对焊接接 头的影响与控制，硫 磷 杂 质 的 危 害 与 控 制。 3 授课 掌握气体和杂质对焊缝 的影响及其控制措施， 用于分析焊缝力学性能 的表现行为。使学生能 够设计并制定合适的工 艺措施，以满足实际焊 缝力学性能要求。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 第四章 焊条的作用、分类、 型号、牌号、工艺性 能及影响因素、制造 及配方设计、检验， 焊条的选用。 4 授课，课堂讨 论 掌握焊条作用、分类、 型号、牌号和选用要点 等概念和原则，使学生 能够针对钢铁材料焊接 需求，选择并设计合适 的焊条，以满足实际接 头性能要求。通过课堂 讨论，锻炼学生的交流 与沟通能力。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课程目标 4 第五章 焊丝的分类、特点、 型号、牌号、成分、 性能和用途，焊丝的 选用。 4 授课 掌握焊丝分类、型号、 牌号和选用要点等概念 和原则，使学生能够针 对钢铁材料焊接需求， 选择并设计合适的焊 丝，以满足实际接头性 能要求。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 第六章 焊剂的分类、特点、 型号、牌号、组成、 性能及应用特点，焊 剂与焊丝的选配。 4 授课，自学作 业 掌握焊剂特点、型号、 牌号和选配要点等概念 和原则，使学生能够针 对钢铁材料焊接需求， 选配并设计合适的焊 剂，以满足实际接头性 能要求。通过自学，让 学生了解目前焊接材料 方面的进展和成果，让 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课程目标 5