[2006年获奖论文三等奖]《金属材料及热处理》教学方法初探
[摘要]：技校学生在学习《金属材料及热处理》中遇到内容繁多、记忆困难、遗忘很快、缺乏实际经验等问题。本文采用了兴趣讲解、列表记忆、直观性教学、现场教学等多种方法，取得到较好的教学效果。
[关键词]：金属、热处理、兴趣、教学方法
《金属材料及热处理》是一门专业基础课，是一门研究金属材料的成份、热处理与金属材料性能间的关系和变化规律的科学。这门课内容繁多、难记易忘、理论与实际结合紧密。现在的技校学生是从中考中"差选"出来，学习基础较差，学习习惯和学习方法欠佳，而且几乎没有实际经验。要学好这门课是难上加难。针对现在的技校学生的现状和这门课的特点，探索一条行之有效的教学方法事在必行。笔者在这门课教学方法上进行一些有益尝试，取得较好的教学效果，供大家参考。
一、"趣味"学习
《金属材料及热处理》这门课内容比较枯燥，以前曾有学生产生过厌学情绪。笔者在讲课时多用学生感兴趣的实际例子，多设悬念，引导学生"趣味"学习。常言道万事开头难，有个好的开端就成功了一半。能使学生自己愿意学，发挥学生的主观能动性是学好这门课的关键。兴趣是最好的老师。上第一堂课时，笔者并不马上讲新内容。让学生先回答几个问题。
1、谁看过"泰坦尼克"号电影？
2、"泰坦尼克"号为什么会沉没？其真正原因是什么？
学生的积极性马上调动起来，个个踊跃回答问题。但是没有一个学生知道沉船的真正原因。造成"泰坦尼克"号这艘不沉的船沉没的真正原因是船本身金属材料造成的。二十世纪初，人们对金属材料的成分与性能之间的关系不了解，只知道用铁造的船比木头造的船要结实。殊不知铁中含碳量大时，金属材料虽然硬，但脆性大，不耐冲击。"泰坦尼克"号就是用这种含碳量高的铁-一种金属材料制造成的。当船撞上冰山时，断裂破坏了，造成了首航一千五百多人丧生惨痛事件发生。若当时人们知道金属材料成分与性能之间的关系，就会避免这场悲剧产生。这活生生的例子给学生留下深刻印象。并主动提出想了解金属材料的性能，笔者这时引入金属的性能是水到渠成的事。此外笔者还在语言上下功夫，幽默风趣语言可调剂学生的学习疲劳，调动起学习兴趣。学生注意力不集中时，风趣讲个日常生活的例子。"抄菜用什么锅好？"学生们马上安静下来。"是生铁锅还是熟铁锅？"等学生思考片刻后笔者又说："生铁锅的成分中含碳量比熟铁锅含碳量高，材料较硬，比较耐磨，因此使用寿命较长。但是生铁锅摔在地上会破裂。"学生们觉得这门课还是很有趣的，学习自觉性也提高了。
1 第二单元
金属热处理
对热处理的学习应在冶金学的广泛研究内进行。冶金学就是应用物理 化学 工程学等方法处理矿石提炼出金属从而得到最后产品的学科。热处理就是在固态下对金属加热和冷却来改变它的物理性能的加工过程。钢通过热处理硬化到足以抵抗切削和磨损，或者软化到被切割。使用均匀的热处理可以改变金属材料的内应力，减小晶粒尺寸增加韧性，或者将加工表面的硬度延伸到材料内部，或者等等。对于钢的分析必须要知道的是，由于微量元素占小百分比，尤其是碳的，对钢的物理性能有很大影响。
合金钢的性能取决于除碳之外含有的一种或几种微量元素的含量，像镍 铬 锰 钼 钨
硅 钒和铜，因为这些元素而增加了合金的物理性能，所以它们常用在很多不能应用普通钢的地方。
下面讨论普通碳钢也叫平钢的热处理的应用规律。在这个处理中当控制因素为冷却速度时，在临界范围内的冷却速度可以硬化钢结构，然而过低的冷却速度将对产品有反面影响。
一个简单的铁-碳相图
如果我们仅仅关注材料也就是钢的普通性能，则常用到一个简单的相图。对于工程人员来讲，铁碳图中的近铁元素区和含碳量大于2%的部分不重要，所以这两部分被去掉了。如图2.1，这个简单的图只集中显示了共析区且对了解钢的加工和性能非常有用。这个图关键描述的是随着温度的下降，单相奥氏体分解成为两个单相铁素体和碳化物的过程。控制由于奥氏体和铁素体含碳量差别很大而引起的转化反应，通过热处理可以成功的获得广泛范围的不同性能的钢。
下面开始分析这些反应。分析当共析钢含碳量为0.77%时，沿着表2.1中线x-x’缓慢冷却，在温度高一点时，只有奥氏体析出，这0.77%的碳在铁中溶解成固溶体。当钢冷却至727℃（即1341℉）时，有好几种反应发生。铁需要从面心立方体结构转变成体心立方体结构，但是铁素体只能容纳固溶体状态的0.02%的碳。金属间化合物是以Fe3C形式存在的富含碳的渗碳体。实际上，在共析过程中的纯粹的反应时：
南昌工程曇浣
《金属藝处理》实验犒导吊
材料成型与控制专业
晏建武编
2011-8-20一、 实验冃的 ................................................. 1
二、 实验设备和仪器 ........................................... 1
三、 实验内容及要求 ........................................... 1
四、 实验原理及步骤 ........................................... 1
五、 实验结果分析及实验报告要求 ............................... 4
六、 考核方式 ................................................. 5
七、 参考书冃： ............................................... 5
钢的热处理及硬度实验
一、 实验目的
了解钢的热处理操作及硬度实验原理，正确设计、制定钢的淬火丁艺，利用热处理炉和硬度计进 行碳钢的热处理，并用破度计检测破度，分析硬度与热处理工艺的关联性，从而增强対热处理原理耳 工艺的感性认识，加深対热处理的了解。）
通过实验，使学生加深对课堂教学内容的理解，掌握热处理的基本原理和工艺基本知识，熟练使 用热处理相关仪器设备。同时对逐步提高从事本专业科学研究实验以及分析和解决实际工程问题的动 手能力；提高学生将理论与实践相结合的能力。
二、 实验设备和仪器
1、 洛氏硬度计若干台。
2、 热处理管式炉、箱式炉若干台。
3、 碳钢试样若干。
三、 实验内容及要求
实验内容：学牛口行设计制定不同成分碳钢的热处理工艺，进行热处理操作，进行破度检测实验， 分析碳钢热处理工艺対组织性能的影响规律，撰写完整的实验分析报告。
第1 页 共24页
1 前言
热处理工艺课程设计是学生对热处理工艺的基础知识、原理及方法的综合应用及全面训练，进一步提高学生技能，达到本学科基本要求的重要教学环节。通过课程设计，可以培养学生初步的设计思想、分析问题和解决问题的能力，了解设计的一般方法和步骤；初步培养学生的设计基本技能和对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。
热处理工艺课程设计可以增强同学对基础知识的理解，通过《金属热处理工艺学》、《固态相变原理》学科的学习，学生掌握了一些常用材料的组织的转变过程及热处理方法，通过课程设计能够让同学们更好地理解材料成分、组织、结构和性能它们相互之间的内在联系；通过本课程设计之后，我们对所学习过的知识有一个系统的、健全的结构把握，能够有效地训练学生的逻辑思维能力，分析问题和解决问题的能力；课程设计有利于学生严谨治学的培养，虽然与工程实际有一定的距离，但它也是我们走向社会前一次重要的锻炼，它要求我们在课程设计中从使用性能、成本要求、加工工艺性能等多方面考虑一个零件的热处理工艺。
通过本次课程设计，学生能够正确地对局部与整体的把握，能培养我们对细节注重的能力，同时掌握整体学习、工作以及研究的本领。
2 零件图分析
第2 页 共24页
2.1 零件形状
该零件图是一个凹模的零件图，它由四个螺纹孔（分布在模具的四个角上）和靠近螺纹各有一个模具导杆孔；在靠近中央位置有一个呈倒E字形的型孔，此为材料加工成型的重要部分；在型孔上下两侧右边的相对位置各有一个矩形型孔，在矩形型孔之间对称分布着许多小孔。从形状看来，这个凹模是一个相对比较复杂的模具，从而导致在机械加工上也变得相对复杂。
2.2 零件尺寸
该凹模的总体尺寸为200×150×35mm，所以这是一个尺寸较小的凹模，因而其工作时所受的载荷也相对较低。
2.3 技术要求
该凹模的技术要求是在热处理完成之后，使用时的整体硬度为61～63HRC，所以它的使用状态时的硬度很高。
