课程焊接冶金学教学内容改革探索

许惠斌，伍光风，杨栋华

(重庆理工大学 材料科学与工程学院，重庆 400054)

课程焊接冶金学教学内容改革探索

许惠斌，伍光风，杨栋华

(重庆理工大学 材料科学与工程学院，重庆 400054)

焊接冶金学是焊接专业课程基础理论课，针对该课程在教学内容存在的不足，改革教学内容，提高教学质量和教学效果。具体的改革思路是优化教学内容主线，补充相关的基础知识和新知识，增加焊接缺陷的工程实例，补充焊接材料国际标准规范和改进实践教学等内容。

焊接冶金学；改革；教学内容

《焊接冶金学》是焊接专业基础理论之一，焊接专业学生的必修课。该课程内容包括金属材料的焊接条件下化学、物理冶金的基本规律，并在此基础上制定和优化焊接工艺[1-2]。该课程主要涉及到先修课程中金属凝固学、固态相变学和热力学等相关理论。同时，在开设该课程之前，学生还应对焊接方法有一定的了解。另外，该课程是后续课程《金属焊接性》和《焊接结构》等课程的理论基础，该课程的授课效果将对后继课程教学将有直接影响。正因如此，在课程焊接冶金学教学方面积极进行改革，提高该课程教学效果，是非常必要的[3-4]。

1 存在的问题

根据我校的授课反馈信息来看，学生普遍反映该课程理论性强，知识点非常多的一门课，学习难度大，属于不好理解、难学的专业课程。解决以上问题，首先应进行教学内容方面的改革。该方面存在的问题如下：

(1)该课程先修基础理论较多，如前所述的热力学、金属凝固学和焊接方法基本原理等。如没有好的先修理论基础，想学好焊接冶金学就非常的困难。

(2)现有的教学内容中，章节内容之间逻辑关系还有待进一步整合和优化。

(3)现有理论内容与焊接生产实际脱节，学生只知学，不知如何用。

(4)现有课程实验，多为验证性的，并且彼此之间缺乏相关的关联。

2 理论教学内容改革

2.1 优化教学内容主线

焊接冶金学是该领域众多科研成果按照一定逻辑性进行汇编而成。所以，该课程具有观点多，规律多，标准规范多等特点。同时，各个章节之间逻辑关系还有待进一步理清。因此，优化教学内容，突出教学主线，是非常重要的。

图1 焊接冶金学教学内容主线

如图1所示，焊接冶金学包括焊接化学冶金和物理冶金两部分的教学内容。焊接化学冶金教学的重点和难点主要为焊接气相、熔渣对金属的作用机制和焊接材料的组成其性能等内容。而焊接物理冶金教学的重点和难点主要为熔池凝固、焊缝及热影响区组织等内容。综合焊接物理及化学冶金两方面的内容的基础上，重点讲解焊接缺陷(裂纹、气孔和夹渣)热裂纹及冷裂纹的形成原因，存在特征以及防治措施等。

2.2 补充先导课基本原理

可以适当在前言部分介绍各种熔焊方法的基本原理，应用背景，以及优缺点的对比分析介绍；在化学冶金授课之前，可以适当回顾一下热力学方面的基本知识；同样，在讲授焊接物理冶金内容前，也可以补充一些金属凝固的基本原理，重点放在金属的形核机制和成分过冷度对结晶形态的影响机制上。以上内容的补充，将有助于在学习新的知识点之间对所涉及基础知识有个基本了解。

2.3 补充相关的新知识、新进展

随着新型材料、新型能源和新的测试技术的迅速发展，焊接新技术、新型的焊接材料、焊接新装备和焊接新理论就不断孕育而生。而目前的教学内容所涉及的科研成果相对陈旧，非常有必要对现有教学内容进行更新。焊接冶金最新进展可能包括以下各方面[5-6]：

(1)焊缝金属净化理论(脱O，S，P，N，H)的新进展； (2)高能束焊，如激光焊下热影响区冶金问题的最新研究成果；(3) 氢致裂纹启裂的实质性研究成果 ；(4) 异质材料焊接裂纹开裂机制。

通过更新教学内容，使学生能了解到焊接冶金领域最新的科研成果和工程背景，增强学生毕业后能从容面对现代焊接生产中工程冶金问题。

2.4 补充焊接缺陷工程实例

焊接冶金缺陷(裂纹，气孔和夹渣)是影响焊接质量的主要因素[7]，如何能有效控制或避免接头区的域焊接裂纹，是焊接专业(方向)学生在今后的工作岗位将要面临的主要挑战。所以，在教学内容中增加工程背景下焊接缺陷案列，让学生运用前面所学的焊接化学冶金和焊接物理冶金的理论，具体分析缺陷的类型及成因，并提出解决方案。所以，工程实例教学有助于学生对焊接冶金理论加深理解和提高学生解决工程问题的能力。从实际教学效果来看，学生对工程实例教学的兴趣和积极性都很大。

2.5 增加焊接材料的国际准化及其选用原则的教学内容

随着中国制造走向世界，焊接生产的国际化日益明显。为了适应这一趋势，在现有的焊接材料教学内容中增加典型焊条的ISO、EN、AWS标准规范教学内容[8]。同时，针对给定的材料，并结合相关的焊材标准，增加焊条的选用原则的教学内容。通过以上的教学，有助于学生焊接标准规范意识的增强。

3 实践教学内容改革

3.1 改革焊接冶金学课程的实验内容

目前，焊接冶金学可开设的实验主要有焊条制备，焊接热循环测定，焊接金相分析，残余氢的测试以及焊接缺陷(裂纹，气孔等)等实验项目。这些实验大多是验证性，并且相互独立。从实际效果来看，学生参与多为走马观花，而且认识效果缺乏整体性和深入性。为了解决这一问题，可把现在独立的验证性试验改为系统性、设计研究型实验。具体做法是，由学生根据给定待焊母材自行设计焊条配方和制备焊条，并采用自己制备的焊条进行试焊，同时测量焊接热循环和分析焊条的工艺性能。随后，对焊后所取的焊件，进行金相分析和残余氢的测试，并在此基础上重点评定焊条配方和焊接工艺对可能出现的焊接裂纹、气孔等缺陷的影响。通过以上分析和评定基础上，给出焊条配方及工艺的改进方案。以上的实验，完全由学生独立完成。通过焊接冶金学实验改革，将有助于增强学生的实践能力、工程意识和创新意识和加深学生对所学的焊接冶金学理论的理解。

3.2 加强学生科研与教学工作的结合

在教学过程中，教师应积极鼓励学生参加各种科研创新活动，并引导其在科研活动中运用所学焊接冶金的基本原理去解决实际问题。就作者而言，根据自身现有的科研基础，给出多个异种材料的铣削辅助下电弧熔钎焊、搅拌摩擦焊等新技术下焊接性研究课题，供学生选择，并鼓励学生参加国家，重庆市和学校的相关科研创新活动和专业竞赛。通过这些科学活动的磨炼，使学生的实践能力和解决问题的能力以及创新意识都得到了明显提高。

4 结束语

焊接冶金学是焊接专业课程中非常重要的一门基础理论课，通过优化教学内容主线，增加前导课程的基础知识，补充焊接缺陷工程实例，和改进焊接冶金学课程的实验内容等改革措施，将有助于学生对该课程理论的理解和学习，并增强学生在现代化焊接生产中分析问题和解决问题的能力。

[1] 张文钺.焊接冶金学(基本原理)[M].北京：北京机械工业出版社,2013.

[2] Sindo Kouz著；闫久春，杨建国，张广军译.焊接冶金学[M].2版.北京：高等教育出版社，2012.

[3] 刘会杰.焊接冶金学课程改革与教学实践[J].焊接,2010(10):1-3.

[4] 李晓泉，杨宗辉，初雅杰.工程类专业"焊接冶金学"课程新教学法探析[J].中国电力教育,2012(28):65-66.

[5] 唐伯钢.现代钢材进展对焊接材料的挑战及若干建议[J].焊接,2009(12):20-25.

[6] 许祖泽.焊接材料及焊接冶金研究的发展动态[J].钢铁,1993，28(6):67-72.

[7] 李亚江，王 娟，等.焊接缺陷分析与对策[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2013.

[8] 吴树雄，尹世科，李春范.金属焊接材料手册[M].北京：化学工业出版社,2008.

(本文文献格式：许惠斌，伍光风，杨栋华.课程焊接冶金学教学内容改革探索[J].山东化工，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

重庆理工大学专业核心课程“焊接冶金学及材料焊接性”；重庆理工大学教研项目“《焊接冶金学》工程化教学体系的构建与实践(2015YB06)”

许惠斌(1971—)，黑龙江哈尔滨人，重庆理工大学材料科学与工程学院，教授。

G420.0

A

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