金工實(shí)習(xí)熱處理工種模式探討

摘 要:針對(duì)熱處理工種在金工實(shí)習(xí)存在的不足，提出工程融和模式，以工程實(shí)際熱處理為基礎(chǔ)，增加學(xué)生熱處理工種的實(shí)際動(dòng)手訓(xùn)練時(shí)間，提高實(shí)習(xí)效果，更好地滿足社會(huì)對(duì)工程技術(shù)人才的需求

關(guān)鍵詞:熱處理金工實(shí)習(xí)模式

中圖分類號(hào):G420文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)06(a)-0041-01

金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱、保溫、冷卻，通過改變金屬材料表面或內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)來控制其性能的工藝方法。是機(jī)械制造中的重要工藝之一，其作用就是提高材料的機(jī)械性能、消除殘余應(yīng)力和改善金屬的切削加工性。各高校在實(shí)習(xí)中多數(shù)只安排半天的時(shí)間，進(jìn)行簡(jiǎn)單示范性操作，學(xué)生不能通過實(shí)習(xí)更多的了解熱處理，針對(duì)此問題提出工程融和合模式，將熱處理工種溶合于熱加工和冷加工各主要工種，以實(shí)際工程中熱處理工藝為基礎(chǔ)，增加學(xué)生實(shí)際動(dòng)手時(shí)間和動(dòng)手能力訓(xùn)練，調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)習(xí)的積極性和主動(dòng)性提高實(shí)習(xí)效果。

1 熱處理工程融和模式意義

1.1 熱處理的作用及地位

金屬材料廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑以及國(guó)防等各方面。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)金屬材料的性能要求越來越高。一方面不斷研制新材料，另一方面是對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理，最廣泛、最常用的方法就是通過熱處理提高材料的機(jī)械性能，滿足工件的使用要求。例如白口鑄鐵經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性 ;齒輪采用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高;另外，價(jià)廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價(jià)昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼;工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可使用。

1.2 熱處理貫穿金工實(shí)習(xí)全過程

教育部《普通高等學(xué)校工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程教學(xué)基本要求》中要求開設(shè)鑄造、鍛造、焊接、熱處理等熱加工實(shí)習(xí)和機(jī)加工(車、銑、刨、磨)與鉗工等基本工種，熱處理工種在金工實(shí)習(xí)中要求通過實(shí)習(xí)了解鋼的熱處理原理、作用及常用熱處理方法和設(shè)備。金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理、局部熱處理和化學(xué)熱處理等，鋼鐵整體熱處理有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝，俗稱“四把火”。工程實(shí)際上熱處理貫穿這些工種之中，常用去應(yīng)力退火消除鑄件、焊接件、精密零件加工過程中的的內(nèi)應(yīng)力，通過正火細(xì)化晶粒，改善切削加工性能，通過淬火和回火改善加工零件的組織和性能，提高金屬材料的使用性能，延長(zhǎng)零件的使用壽命，改善工藝性能，擴(kuò)大使用范圍，減輕工件重量，節(jié)約金屬材料。雖然目前很多高校為了熔化鐵水方便鑄造時(shí)多采用鑄鋁澆注工件，鑄鋁件也必須通過退火、固溶處理和時(shí)效處理等熱處理工藝來提高硬度和強(qiáng)度，滿足使用要求。如表1常用鑄鋁件熱處理工藝代號(hào)名稱。

1.3 工程教育模式的需要

我國(guó)高等工科教育的迫切任務(wù)是盡快培養(yǎng)與國(guó)際接軌的工程師，學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間重視實(shí)踐能力的培養(yǎng)，注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的培養(yǎng)、重視知識(shí)學(xué)習(xí)更要重視開拓創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。CDIO工程教育模式是近年來國(guó)際工程教育改革的最新成果，目前在多個(gè)國(guó)家和地區(qū)廣泛應(yīng)用，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，在金工實(shí)習(xí)中以工程實(shí)際為基礎(chǔ)的熱處理就是鏈接冷熱加工的紐帶，通過熱處理來了解零件制造的全過程，以及零件在使用過程中能否適應(yīng)工況情況。

2 開展工程融和模式注意的問題

2.1 正確選用各種溫度

加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質(zhì)量的關(guān)鍵，加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，加熱溫度過高，不僅引起奧氏體晶粒粗大，而且晶界局部出現(xiàn)氧化或熔化，導(dǎo)致晶界弱化，淬火時(shí)形成龜裂，過燒組織無法恢復(fù)，只能報(bào)廢。當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí)，獲得需要的組織，組織轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間，還須在此溫度保持一定時(shí)間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全。冷卻時(shí)，冷卻方法因工藝不同而不同，要控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。

2.2 合理安排熱處理的時(shí)間

熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過程，這些過程互相銜接，不可間斷。有時(shí)處理一批工件需要幾個(gè)甚至十幾個(gè)小時(shí)，合理安排熱處理的時(shí)間不能為了熱處理而把寶貴的時(shí)間浪費(fèi)掉，因噎廢食。可以把加熱、保溫、冷卻穿插安排在實(shí)習(xí)中，甚至長(zhǎng)時(shí)間的加熱和保溫放在休息時(shí)間，達(dá)到熱處理實(shí)習(xí)的真正目的。

2.3 適當(dāng)增加創(chuàng)新項(xiàng)目

熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，一般肉眼不能看到。啟發(fā)學(xué)生如何檢測(cè)工件內(nèi)在質(zhì)量的變化。在實(shí)習(xí)中增開硬度檢測(cè)試驗(yàn)，在熱處理工件前后可以通過測(cè)量工件的硬度，通過對(duì)比硬度檢驗(yàn)工件機(jī)械性能的提高;增開觀察金相組織試驗(yàn)，利用電子顯微鏡觀看熱處理前后材料的金相組織，通過組織的變化檢驗(yàn)工件機(jī)械性能的提高;增開材料的拉伸試驗(yàn)，利用拉伸試驗(yàn)對(duì)比材料熱處理前后機(jī)械性能的變化。

熱處理工種在金工實(shí)習(xí)中工程融和模式可以增加學(xué)生實(shí)際動(dòng)手時(shí)間和動(dòng)手能力訓(xùn)練，調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高實(shí)習(xí)效果。同時(shí)畢業(yè)后能更快地溶入社會(huì)，更好地滿足社會(huì)對(duì)工程技術(shù)人才的需求。

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