課程焊接冶金學教學內容改革探索

許惠斌，伍光風，楊棟華

(重慶理工大學 材料科學與工程學院，重慶 400054)

課程焊接冶金學教學內容改革探索

許惠斌，伍光風，楊棟華

(重慶理工大學 材料科學與工程學院，重慶 400054)

焊接冶金學是焊接專業課程基礎理論課，針對該課程在教學內容存在的不足，改革教學內容，提高教學質量和教學效果。具體的改革思路是優化教學內容主線，補充相關的基礎知識和新知識，增加焊接缺陷的工程實例，補充焊接材料國際標準規范和改進實踐教學等內容。

焊接冶金學；改革；教學內容

《焊接冶金學》是焊接專業基礎理論之一，焊接專業學生的必修課。該課程內容包括金屬材料的焊接條件下化學、物理冶金的基本規律，并在此基礎上制定和優化焊接工藝[1-2]。該課程主要涉及到先修課程中金屬凝固學、固態相變學和熱力學等相關理論。同時，在開設該課程之前，學生還應對焊接方法有一定的了解。另外，該課程是后續課程《金屬焊接性》和《焊接結構》等課程的理論基礎，該課程的授課效果將對后繼課程教學將有直接影響。正因如此，在課程焊接冶金學教學方面積極進行改革，提高該課程教學效果，是非常必要的[3-4]。

1 存在的問題

根據我校的授課反饋信息來看，學生普遍反映該課程理論性強，知識點非常多的一門課，學習難度大，屬于不好理解、難學的專業課程。解決以上問題，首先應進行教學內容方面的改革。該方面存在的問題如下：

(1)該課程先修基礎理論較多，如前所述的熱力學、金屬凝固學和焊接方法基本原理等。如沒有好的先修理論基礎，想學好焊接冶金學就非常的困難。

(2)現有的教學內容中，章節內容之間邏輯關系還有待進一步整合和優化。

(3)現有理論內容與焊接生產實際脫節，學生只知學，不知如何用。

(4)現有課程實驗，多為驗證性的，并且彼此之間缺乏相關的關聯。

2 理論教學內容改革

2.1 優化教學內容主線

焊接冶金學是該領域眾多科研成果按照一定邏輯性進行匯編而成。所以，該課程具有觀點多，規律多，標準規范多等特點。同時，各個章節之間邏輯關系還有待進一步理清。因此，優化教學內容，突出教學主線，是非常重要的。

圖1 焊接冶金學教學內容主線

如圖1所示，焊接冶金學包括焊接化學冶金和物理冶金兩部分的教學內容。焊接化學冶金教學的重點和難點主要為焊接氣相、熔渣對金屬的作用機制和焊接材料的組成其性能等內容。而焊接物理冶金教學的重點和難點主要為熔池凝固、焊縫及熱影響區組織等內容。綜合焊接物理及化學冶金兩方面的內容的基礎上，重點講解焊接缺陷(裂紋、氣孔和夾渣)熱裂紋及冷裂紋的形成原因，存在特征以及防治措施等。

2.2 補充先導課基本原理

可以適當在前言部分介紹各種熔焊方法的基本原理，應用背景，以及優缺點的對比分析介紹；在化學冶金授課之前，可以適當回顧一下熱力學方面的基本知識；同樣，在講授焊接物理冶金內容前，也可以補充一些金屬凝固的基本原理，重點放在金屬的形核機制和成分過冷度對結晶形態的影響機制上。以上內容的補充，將有助于在學習新的知識點之間對所涉及基礎知識有個基本了解。

2.3 補充相關的新知識、新進展

隨著新型材料、新型能源和新的測試技術的迅速發展，焊接新技術、新型的焊接材料、焊接新裝備和焊接新理論就不斷孕育而生。而目前的教學內容所涉及的科研成果相對陳舊，非常有必要對現有教學內容進行更新。焊接冶金最新進展可能包括以下各方面[5-6]：

(1)焊縫金屬凈化理論(脫O，S，P，N，H)的新進展； (2)高能束焊，如激光焊下熱影響區冶金問題的最新研究成果；(3) 氫致裂紋啟裂的實質性研究成果 ；(4) 異質材料焊接裂紋開裂機制。

通過更新教學內容，使學生能了解到焊接冶金領域最新的科研成果和工程背景，增強學生畢業后能從容面對現代焊接生產中工程冶金問題。

2.4 補充焊接缺陷工程實例

焊接冶金缺陷(裂紋，氣孔和夾渣)是影響焊接質量的主要因素[7]，如何能有效控制或避免接頭區的域焊接裂紋，是焊接專業(方向)學生在今后的工作崗位將要面臨的主要挑戰。所以，在教學內容中增加工程背景下焊接缺陷案列，讓學生運用前面所學的焊接化學冶金和焊接物理冶金的理論，具體分析缺陷的類型及成因，并提出解決方案。所以，工程實例教學有助于學生對焊接冶金理論加深理解和提高學生解決工程問題的能力。從實際教學效果來看，學生對工程實例教學的興趣和積極性都很大。

2.5 增加焊接材料的國際準化及其選用原則的教學內容

隨著中國制造走向世界，焊接生產的國際化日益明顯。為了適應這一趨勢，在現有的焊接材料教學內容中增加典型焊條的ISO、EN、AWS標準規范教學內容[8]。同時，針對給定的材料，并結合相關的焊材標準，增加焊條的選用原則的教學內容。通過以上的教學，有助于學生焊接標準規范意識的增強。

3 實踐教學內容改革

3.1 改革焊接冶金學課程的實驗內容

目前，焊接冶金學可開設的實驗主要有焊條制備，焊接熱循環測定，焊接金相分析，殘余氫的測試以及焊接缺陷(裂紋，氣孔等)等實驗項目。這些實驗大多是驗證性，并且相互獨立。從實際效果來看，學生參與多為走馬觀花，而且認識效果缺乏整體性和深入性。為了解決這一問題，可把現在獨立的驗證性試驗改為系統性、設計研究型實驗。具體做法是，由學生根據給定待焊母材自行設計焊條配方和制備焊條，并采用自己制備的焊條進行試焊，同時測量焊接熱循環和分析焊條的工藝性能。隨后，對焊后所取的焊件，進行金相分析和殘余氫的測試，并在此基礎上重點評定焊條配方和焊接工藝對可能出現的焊接裂紋、氣孔等缺陷的影響。通過以上分析和評定基礎上，給出焊條配方及工藝的改進方案。以上的實驗，完全由學生獨立完成。通過焊接冶金學實驗改革，將有助于增強學生的實踐能力、工程意識和創新意識和加深學生對所學的焊接冶金學理論的理解。

3.2 加強學生科研與教學工作的結合

在教學過程中，教師應積極鼓勵學生參加各種科研創新活動，并引導其在科研活動中運用所學焊接冶金的基本原理去解決實際問題。就作者而言，根據自身現有的科研基礎，給出多個異種材料的銑削輔助下電弧熔釬焊、攪拌摩擦焊等新技術下焊接性研究課題，供學生選擇，并鼓勵學生參加國家，重慶市和學校的相關科研創新活動和專業競賽。通過這些科學活動的磨煉，使學生的實踐能力和解決問題的能力以及創新意識都得到了明顯提高。

4 結束語

焊接冶金學是焊接專業課程中非常重要的一門基礎理論課，通過優化教學內容主線，增加前導課程的基礎知識，補充焊接缺陷工程實例，和改進焊接冶金學課程的實驗內容等改革措施，將有助于學生對該課程理論的理解和學習，并增強學生在現代化焊接生產中分析問題和解決問題的能力。

[1] 張文鉞.焊接冶金學(基本原理)[M].北京：北京機械工業出版社,2013.

[2] Sindo Kouz著；閆久春，楊建國，張廣軍譯.焊接冶金學[M].2版.北京：高等教育出版社，2012.

[3] 劉會杰.焊接冶金學課程改革與教學實踐[J].焊接,2010(10):1-3.

[4] 李曉泉，楊宗輝，初雅杰.工程類專業"焊接冶金學"課程新教學法探析[J].中國電力教育,2012(28):65-66.

[5] 唐伯鋼.現代鋼材進展對焊接材料的挑戰及若干建議[J].焊接,2009(12):20-25.

[6] 許祖澤.焊接材料及焊接冶金研究的發展動態[J].鋼鐵,1993，28(6):67-72.

[7] 李亞江，王 娟，等.焊接缺陷分析與對策[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社,2013.

[8] 吳樹雄，尹世科，李春范.金屬焊接材料手冊[M].北京：化學工業出版社,2008.

(本文文獻格式：許惠斌，伍光風，楊棟華.課程焊接冶金學教學內容改革探索[J].山東化工，2017，46(20)：152-153.)

ReformationonTeachingContentonWeldingMetallurgy

XuHuibin，WuGuangfeng,YangDonghua

(School of Materials Science and Engineering,Chongqing University of Technology, Chongqing 400054，China)

Welding metallurgy is important and basic course for Welding Specialty. To overcome some problem on teaching content on welding metallurgy, some reform methods was bring out. These methods are mainly consisted of adding of basic theory, adding of new development, adding of engineering Projects and revised experimental teaching content.

welding metallurgy；reformation; teaching content

2017-08-12

重慶理工大學專業核心課程“焊接冶金學及材料焊接性”；重慶理工大學教研項目“《焊接冶金學》工程化教學體系的構建與實踐(2015YB06)”

許惠斌(1971—)，黑龍江哈爾濱人，重慶理工大學材料科學與工程學院，教授。

G420.0

A

1008-021X(2017)20-0152-02