鐵碳合金相圖教學探討

摘要：鐵碳合金相圖，是我們選擇材料的基礎，它就象一幅“地圖”一樣，清楚地表明了鐵碳合金成分、溫度、組織三者之間的關系，只有掌握和透徹理解鐵碳合金相圖，才能得心應手地選材和用材。

關鍵詞：相圖；教學方法；應用

鐵碳合金是目前機械制造工業中應用最廣、最重要的金屬材料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的有力工具，它系統地描述了鐵碳合金成分、溫度、和內部組織結構三者之間的關系，并揭示了合金力學性能的變化規律，它為材料的選擇、加工處理、提供了必要的理論基礎。

對第一次接觸鐵碳合金相圖的高職院校的學生來說，它無疑是一種全新的知識和理論。根據學生認知過程的特點，采取什么樣的授知方式去順利高效地實現授知——認知的教學過程，變難學為易學，目前就我的教學實踐與心得提供出來供大家參考。

一、理解須深刻，解釋應通俗

概念的建立不應只限于字義，應從對其實質內容的深入理解為基礎，這樣才能解釋準確，運用靈活，不能停留有字面上，要使學生樹立正確的概念。例如：在解釋滲碳體（Fe3C）時，不能望文生義而要指出鐵中的碳并非因碳滲入鐵而得名，此碳來源于奧氏體，是鐵碳合金在冷卻時，從奧氏體中析出的產物。

運用比喻和實例時，可用通俗的手法，借助于學生熟悉的具體事物去理解抽象的概念。我在闡述珠光體的組織形態時引用了珠光體（Pearlite）英文來源（mother of pearl），以珍珠貝殼加以比喻，并引用日文名稱“波來士”，引導學生想象海水沖擊沙灘后留下的波紋，以加深學生對珠光體組織形態的理解。

二、編寫利于記憶的歌謠

盡管鐵碳合金相圖已經過了簡化，但仍然難于記取，原因就在于，它需要根據含碳量的不同分成若干類，同時，各類鐵碳合金隨溫度的變化又引出了各種組織，這樣造成金相圖還是顯得較為復雜。為此我首先介紹金相圖的建立方法，然后講敘該圖鐵素體、奧氏體、滲碳體的基本相和珠光體、萊氏體基本組織的概念、結構、符號、性能特點，再和大家分析相圖中必須要記住的八個點、八條線的含義。一邊繪圖一邊講解，最后可根據圖中線條形態，將兩條水平線比喻為海，水平線的兩端即為海岸，圖中兩對向上展翅的線條為燕，編出下列歌謠，這樣既增加了內容的趣味性，又易于吟誦記取：

鐵碳相圖并不難，海上二燕緊相連；

二燕背負單相區，燕翅均勻析出線；

海面屬于三相區，上晶下析莫混亂；

晶體組織海岸線，圖文牢記在心間。

三、充分調動學生的學習熱情

在分析典型鐵碳合金的平衡結晶過程中，我采用重點講解、指導和學生自己總結結合起來的方法，使他們逐漸具有獨立分析和解決問題的能力。

首先在弄清楚相圖中每條線的含義的基礎上，從畫某一成份（共析鋼）的冷卻曲線圖講起，來分析此成份的結晶過程全貌，通過教師的引導分析以及示范后就進行《鐵碳合金相圖》PK大賽，班級分成若干小組，分別請每組的學生代表上臺來分析另一成份（共析鋼、亞共析鋼和過共析鋼等）的結晶過程，要求畫圖后并作分析講解，并由大家來作評判是否正確，最后教師對學生講得精彩的地方給予充分的肯定與表揚，對于出現不足的問題，予以強調、補充。讓學生上臺講課能吸引全班同學的注意力，使同學們在了解課程內容的基礎上，認真聽課，從中真正掌握內容、學到知識，激發了學生的學習積極性，調動了學生的學習主動性。

四、合理運用對比教學法

在教學過程中，對于一些容易混淆的基本概念，學生往往分不清，記不住或記不準，原因就在于，學生抓不住每個概念的要點與其本質特征來加以區別記憶。從而導致對容易混淆的基本概念記憶模糊不清。解決這一問題比較有效的教學方法就是對比教學法，就是將一些具有某種聯系和區別的基本概念放在一起進行對比分析，找出其異同點，使學生在明確了解了一個基本概念之后能夠自然地聯想到另一個基本概念及其兩者的異同點，從而達到讓學生記憶深刻、清晰、準確的預期的教學目的。

例如，在講授“相圖中的共晶轉變和共析轉變”內容時，教師可引導學生思考并回答：共晶轉變和共析轉變它們的概念和反映式有何異同點，為什么？這樣運用對比教學法既可引導學生自己去比較、發現并找到它們的相同點和不同點，提高學生學習興趣，又可讓學生對知識點加深印象。讓學生在對比中找到樂趣，領悟到學習方法，在對比中幫助他們對認識的事物進行深入的了解，使他們學會和掌握思考和分析問題的能力。

五、學會鐵碳合金相圖的應用

鐵碳合金相圖反映的是鋼鐵材料的組織隨化學成分和溫度變化的客觀規律，為了選擇我們所需要的鋼鐵材料，我們可以根據此圖展示出的鋼鐵材料的力學性能來加以合理正確地選擇。為了讓學生掌握和運用好這一技能，在教學中可將生產或生活中的一些實例拿到課堂上來讓學生按圖索驥進行學習討論，這樣可以讓學生積極主動參與整個教學過程，加深對知識的理解與掌握。

例如：用于建筑結構的各種型鋼需要塑性、韌性好的材料，應選用Wc<0.25%的鋼材。機械工程中的各種零部件需要兼有較好強度、塑性和韌性的材料，應選用Wc=0.30%～0.55%范圍內的鋼材。而各種工具卻需要硬度高，耐磨性好的材料，則多選用Wc=0.70%～1.2%范圍內的高碳鋼。

六、不能滿足于學生“學會”，更重要的是引導學生“會學”

“教是為了不教”，教師的職責主要不在于“教”，而在于指導學生“學”，不能滿足于學生“學會”，更重要的是引導學生“會學”。學會了畫相圖、學會了分析相圖，更重要的是學會相圖的應用，特別是要掌握不同成份的合金，它們的組織、性能和應用的規律。

比如成分與溫度的規律：成分相同、溫度不同，溫度相同、成分不同，它們的組織是不同的。鋼材力學性能的變化規律：室溫組織隨含碳量的變化，最終可導致鋼材力學性能的變化，因此，我們在工作中一定要根據零件的受力情況來選用合適的含碳量鋼材。正如前面提到的要想得心應手地選材用材，就必須透徹理解和掌握鐵碳相圖。

參考文獻：

[1]周益蘭.零件的材料與熱處理.中國兵器工業出版社.

[2]王可輝.金屬材料與熱處理教法淺談[J].教育研究，2010，（4）.

[3]馬景靈，李萬里，任風章.《金屬材料學》教學改革初探[J].科技信息，2010（12）：14.