巧講《金屬材料與熱處理》

謝　晨

《金屬材料與熱處理》是全國技工學校機械類專業的通用教材，本課程內容主要由金屬的性能、金屬學基礎知識、鋼的熱處理、金屬材料及非金屬材料(選學)五部分組成，基本涵蓋了機械工業中常用的各類材料。該課程是一門從生產實踐中發展起來，直接服務于生產的專業基礎課，具有很強的實踐性。由于材料種類繁多，性能又千變萬化，本課程涉及的術語、概念多，而且抽象，對于年紀小、缺乏實踐經驗的學生來說，是一本難啃的“天書”。筆者在多年的教學中，積累了一些教學方法，通過“巧講”盡量做到形象生動，理論聯系實際講清重要概念和基本理論。下面就從“巧用比較法”、“巧用歸納總結法”、“巧用演示法”和“巧用實驗法”四個方面來進行闡述。

一、巧用比較法

在講解金屬的力學性能硬度這部分內容時，可以充分利用比較法。布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度試驗法都是硬度試驗，都是通過硬度試驗來測得材料的硬度。實驗過程中必須具備兩個共同的條件壓頭、試驗力，這是他們的共同點。然而在選擇壓頭的種類和試驗力的大小上，他們又有很多不同之處。緊緊抓住不同點，如壓頭的材質、壓頭的形態、試驗力大小的不同，引導學生總結出三種硬度試驗各自的優缺點及適用范圍。最后從硬度試驗的“符號、含義、壓頭選擇、試驗力、優缺點及適用范圍”六個方面列表對新課進行總結，使問題簡單化、直觀化。

還可以利用比較法將難以理解的概念與生活知識相比較，起到化難為易的效果。像純金屬的結晶中過冷現象與百米沖刺沖過終點的慣性相比較，鑄鐵中的石墨與舊衣服上的小裂縫相比較等等。總之，通過這樣的比較和分析，學生豁然開朗，較快地接受了新概念，對解決教學難點也很有益處。

二、巧用歸納總結法

1、平時積累階段

主要是授完新課后，對全課的內容進行歸納與總結，可以是教師示范，也可以由教師引導學生進行或師生共同完成。歸納總結必須體現提綱挈領，全面準確，力求形式多樣、有深度，不能只是前面教學內容的機械再現或重復。如第五章非合金鋼(碳素鋼)講完后，可以歸納總結成表1：

依照同樣格式、方法還可以編制：常用合金鋼的牌號及應用：鑄鐵、有色金屬的牌號及應用歸納表，以及力學性能指標及含義歸納表和鋼的熱處理歸納表。

2、期末整理提高階段

平時的學習是量的積累，期末復習整理階段要善于將知識點連成線、由線連成片，最后形成知識網，達到質的飛躍。

知識網絡如圖1所示。

配合平時的歸納總結表，厚厚的一本《金屬材料與熱處理》就清晰地展現在我們眼前了。

三、巧用演示法

1、復習鞏固階段

主要抓住純鐵的同素異構轉變和鐵碳合金相及組織這兩大知識點進行。復習中，要注意強調三個點：純鐵的同素異構轉變a-Fe→r-Fe的912℃(G點)，共晶點(C點)(溫度1148℃，含碳量4.3％C)，共析點(S點)(溫度727℃，含碳量為0.77％C)。

2、建立相圖

鐵碳合金相圖的建立要環環相扣，由點到線再到面，步步為營。切忌一下把完整的相圖“放映”到學生眼前。

(1)建立坐標：

(2)在溫度坐標軸上找溫度點：A點1538℃、G點912℃、D點1227℃，在成分坐標軸上找成分點：0.77％C、2.11％C、4.3％C；

(3)找溫度線1148℃(ECF線藍色顯示)，727℃(PSK線紅色顯示)；

(4)成分點與溫度線得交點：0.77％c與727℃得交點S點(共析點紅色加粗)，2.11％與1148℃得交點E點(碳在r-Fe中最大溶解度)，4.3％C與1148℃相交點C點(共晶點藍色加粗)；

(5)連點成線得相區：A、C連線得AC線，A、E連線得AE線，D、C連線成DC線，G、s連線得GS線，E、S連線得ES線：

(6)填寫整個相區的組織遵循從高溫到低溫，先鋼后鐵，緊扣兩點(共晶點C，共析點S)、兩線(共晶轉變線ECF,共折轉變線PSK)。共晶組織Ld藍色顯示，共析組織P紅色顯示。

3、相圖分析

典型鐵碳合金的結晶過程分析用從上到下閃亮的線條貫穿，表示從高溫冷卻到低溫的全過程。當冷卻線和相圖中各特征線相交，用組織閃爍來表示發生的組織轉變，并配以結晶過程示意圖。特別強調PSK線以下，組織由于含碳量的不同發生的變化。

動畫效圖明顯的多媒體課件，再配上鮮明的色彩，鐵碳合金相圖就活靈活現地展現在學生面前，最后可以引導學生對相圖知識進行總結。同樣，共析鋼過冷奧氏體的等溫轉變曲線也可以制成多媒體課件，配合教學。

四、巧用實驗法

隨著學校辦學實力的提高，建立了力學實驗室和金相實驗室，配備了拉伸試驗機，布氏、洛氏硬度機各一臺，可以進行拉伸試驗和硬度實驗：金相顯微鏡八臺和各類試樣若干，可進行試樣的顯微組織分析；同時與齒輪廠進行了校企合作，可安排學生參觀熱處理車間。

實驗課的教學圍繞以下三個中心：

1、理論教學——轉變學生思想

采用講授與演示相結合的教學方法，通過演示和講授，轉變學生輕視實驗的思想，

通過“多看一點，多聽一點”激發學生對本學科的興趣。

2、動手操作——形成能力培養體系

基本儀器的使用，可開放實驗室，讓學生在一周內通過觀察、操作，配合查找儀器、儀表結構示意圖，使用參數等，掌握正確的使用方法，側重培養學生的觀察能力。基礎實驗的操作，要求學生在規定時間內完成全部實驗操作過程，并完成數據記錄，側重培養學生的動手能力。完成實驗報告對采集的數據進行分析，探討實驗過程中的成功經驗與失敗教訓，提出改進實驗的建議，及減小誤差的方法。這階段主要側重于對學生實驗研究能力的培養，通過層層深化，在實驗技能訓練中促進綜合素質的提高。

3、內引外聯——擴展教學內容

首先要求學生利用已有技能自行加工實驗試樣，從選材到加工工藝都由學生自行操作，自行解決；其次，請專業人員來校舉辦講座，拓寬知識面，通過實驗課，使學生真真切切地學會探索知識的方法和技巧。

(作者單位：江蘇省常州技師學院)