比較教學法在金屬材料焊接課程中的應用

于艷杰

摘 要：本文介紹了比較教學法的選擇原因，通過材料的化學成分和性能特點、材料的焊接性分析和材料的焊接工藝要點三個方面闡述了比較教學法在金屬材料焊接課程中的具體應用，從而實現了教學目的，提高了教學質量和學生的理解知識能力。

關鍵詞：比較教學法；金屬材料焊接；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.034

0 引言

《金屬材料焊接》是焊接專業課程中的知識點比較多、理論性和綜合性也比較強的課程，所以學生學習起來比較費勁，特別是技工院校的學生，本身的基礎知識比較薄弱，學習起來更不容易。本技工院校也只有高級工和技師的班級才開展《金屬材料焊接》的課程，本人這學期承擔這門課程的教學任務，針對現況，對此門課程采取了比較教學方法，取得了很好的教學效果。

1 選擇比較教學法的原因

比較教學法，顧名思義就是用比較的方法進行教學，在教學過程中，利用教學內容的相互聯系和區別， 使學生掌握和鞏固教學內容，從而達到教學目標的一種邏輯思維方法。

《金屬材料焊接》課程主要內容有合金結構鋼的焊接、不銹鋼和耐熱鋼的焊接、鑄鐵的焊接和常用有色金屬的焊接。其中每章所講的主要內容都是由三個部分組成，材料的化學成分和性能特點、材料的焊接性分析和材料的焊接工藝要點。很顯然，本課程的教學內容具有很高的可比性，可以把彼此相聯系的知識點加以比較，從相似中找出差異，從差異中找出共性，從而找出規律性。通過比較可使新舊知識 邏輯化， 以便于對新知識的理解和接受；通過比較可使零散的知識系統化， 以強化對知識的鞏固和掌握。由于本院校對金屬材料焊接課程的改革還處于起步階段，還沒有實踐場地，只能在課堂上完成此課程的教學任務，所以綜合現有的條件和學生的自身素質，本文采用的是比較教學法。

2 比較教學法的應用

2.1 比較教學法在材料的化學成分和性能特點中的應用

比較教學法在材料的化學成分和性能特點中的應用，可以采用章中節與節之間的比較。例如，關于合金鋼的焊接，合金鋼根據強度分類，主要有三種類型，熱軋及正火鋼、低碳調質鋼和中碳調質鋼。這三種類型，從化學成分上，可以從含碳量上比較，還有雜質含量上的比較，以及主要合金元素的種類和含量的比較，并且引入各個元素在材料中的作用，添加元素在焊縫中起的作用知識點。從性能上，可以從強度、延伸率、沖擊韌性和硬度的基本性能上相互比較，并引入化學成分和性能之間的對應關系和材料各自的特殊性能和用途。

2.2 比較教學法在材料的焊接性分析中的應用

比較教學法在材料的焊接性分析中的應用，可以采用兩種方式的比較，一種方式是節與節之間的比較，另一種方式是章與章之間的比較。例如，不銹鋼和耐熱鋼的焊接，不銹鋼根據正火狀態的組織進行分類，分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和鐵素體-奧氏體雙相鋼四種類型。首先是節與節之間的比較，奧氏體不銹鋼焊接性所面臨的主要問題是晶間腐蝕、焊接熱裂紋、鐵素體含量的控制和σ相的脆化。鐵素體不銹鋼焊接性的主要問題是焊接接頭熱影響區晶粒粗化和耐腐蝕性下降。焊接裂紋問題則不明顯，現代高純鐵素體對熱裂紋及冷裂紋均不敏感。馬氏體不銹鋼的焊接性有強烈的冷裂傾向，焊縫及熱影響區焊后均為硬而脆的馬氏體組織，鋼中含鐵量越高冷裂傾向越大，而馬氏體不銹鋼的晶間腐蝕傾向很小。而雙相鋼具有良好的焊接性能，焊接性基本上與焊縫金屬中的鐵素體含量有關。

另外采用章與章之間的比較，奧氏體不銹鋼和銅及銅合金焊接時都面臨著熱裂紋的問題，但兩者產生熱裂紋的原因卻有所不同。奧氏體不銹鋼對熱裂紋比較敏感，一是單相奧氏體焊縫易形成方向性強的柱狀晶組織，硫、磷、鎳、碳等元素形成的低熔點共晶雜質偏析嚴重，形成晶間液態夾層；不銹鋼的液相線與固相線距離較大，結晶時間較長，也使低熔點雜質偏析嚴重。二是不銹鋼導熱系數小、線膨脹系數大，導致焊接應力比較大。而銅及銅合金在焊縫和熱影響區上都可能產生熱裂紋，主要原因是銅在液態下易氧化生成氧化亞銅（Cu2O），它溶于液態銅而不溶于固態銅，冷凝過程中與銅生成熔點略低于銅的Cu2O+Cu共晶物（熔點為1064℃）。 銅中若有雜質鉍（Bi）和鉛（Pb）等，在熔池結晶過程中也生成低熔點共晶物Cu十Bi（熔點270℃）、Cu+Pb（熔點326℃）。又因銅和銅合金在加熱過程中無同素異構轉變，晶粒易長大，有利于低熔點共晶薄膜的形成，從而增大了熱裂傾向。

2.3 比較教學法在材料的焊接工藝要點中的應用

比較教學法在材料的焊接工藝特點中的應用，主要采用章與章之間的比較。焊接工藝要點主要包括焊前準備、焊接方法與焊接材料的選用，焊接工藝參數的確定及焊后處理等。所以在本部分除了使用比較法之外，還可以采用分組討論法。同學間可相互提示幫助，一個一個問題探討和解決，把以前所學的知識逐步應用到本部分內容上來。這樣讓學生掌握好每一個知識點，把所學知識點串起來，學生就可以完成不可能完成的任務。

3 結論

通過對比較教學法在《金屬材料焊接》課程中的應用，可將本課程的抽象深奧的理論、混淆不清的知識等知識難點加以化解，新舊知識可以相得益彰，從而使教學內容和教學思路更清晰，更生動。在課堂上，教師可以充分發揮學生的主動性，學生自己利用比較教學法，自己總結知識點，教師可進行適當的指導，從而達到事半功倍的效果。

參考文獻：

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