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上海光學(xué)儀器一廠-碳鋼熱處理及金相實(shí)驗(yàn)的一點(diǎn)體會(huì)碳鋼熱處理及金相實(shí)驗(yàn)的一點(diǎn)體會(huì)
閱讀：2658 發(fā)布時(shí)間：2013-10-8
摘要：該文以碳鋼熱處理及其金相實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的點(diǎn)滴體會(huì)為例,，闡明實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)提高學(xué)生素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要性,。
關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；碳鋼熱處理,；金相實(shí)驗(yàn)
Realizationofcrbonsteelheattreatmentandmetallographyexperimentteaching
Abstract：Inthispaper,，basedontheexperienceofteachingcarbonsteelheattreatmentandmetallographicexperiment，wetrytocl~fytheimportanceofexperimentalteachingonimprovingstudentqualityandinnovationcapability．
Keywords：experimentalteaching,；carbonsteelheattreatment,；metallographicexperiment
碳鋼熱處理和金相實(shí)驗(yàn)是材料物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)基本實(shí)驗(yàn)。
通常認(rèn)為這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多,、教學(xué)時(shí)數(shù)多,，再加上消耗材料、消耗能源,，給該實(shí)驗(yàn)的開設(shè)增加了許多不利因素,。尤其是金相實(shí)驗(yàn),，一塊金相式樣要經(jīng)過(guò)整平,、粗磨、細(xì)磨,、拋光和侵蝕等多道工序才能進(jìn)行觀察,，這些制樣工序都以手工為主，而手工制樣繁雜費(fèi)時(shí),，對(duì)一個(gè)初次接觸的學(xué)生來(lái)說(shuō),，花2到3個(gè)小時(shí)還不一定能制得一塊合格的金相樣品。
因此,，學(xué)生常常感到金相實(shí)驗(yàn)乏味單調(diào),，缺乏積極性,。
針對(duì)上述情況，我們將碳鋼熱處理和金相實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容結(jié)合起來(lái),?？偟闹笇?dǎo)思想是將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師為中心的觀念轉(zhuǎn)變到教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體上來(lái),。具體做法是：實(shí)驗(yàn)前向?qū)W生系統(tǒng)講解金相組織與熱處理的關(guān)系,，讓他們認(rèn)識(shí)到，在金屬材料成分一定的情況下,，其性能取決于金相組織,，而金相組織又是由熱處理工藝決定的。金相實(shí)驗(yàn)技術(shù)是金屬材料研究和工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)的基本方法,。通過(guò)金相組織的鑒定來(lái)分析其性能,，進(jìn)而設(shè)法控制組織來(lái)提高金屬材料的性能。
由此告知學(xué)生本實(shí)驗(yàn)的目的是研究熱處理工藝與金相組織的關(guān)系,。這樣將兩部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來(lái),。由實(shí)驗(yàn)室預(yù)選幾種鋼鐵材料，由學(xué)生自己確定熱處理工藝,，自己磨制金相試樣,，拋光、腐蝕,、判斷組織,，然后選擇參數(shù)拍照片，zui后每人完成一份內(nèi)容不同的熱處理工藝和金相分析報(bào)告,。
再有,，在金相分析中，讓同學(xué)之間相互對(duì)比觀察,，了解不同熱處理工藝下的金相組織形態(tài)特點(diǎn)及觀察分析方法,。因每人試樣互不相同，同學(xué)們?cè)谙嗷?duì)比過(guò)程中,，既了解了不同熱處理工藝下的金相組織,，又比較了各自的勞動(dòng)成果。在實(shí)驗(yàn)中,，教師重點(diǎn)指導(dǎo)操作技術(shù),，實(shí)驗(yàn)失敗，允許重做,，同時(shí)鼓勵(lì)積極思維,，把重點(diǎn)放在分析討論上。
1實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備
實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)有所不同,，它要求不僅要掌握相關(guān)理論知識(shí),，而且要掌握實(shí)驗(yàn)的技術(shù)問(wèn)題,，了解實(shí)驗(yàn)與理論的關(guān)系。同時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還需要相應(yīng)的儀器,、設(shè)備,、材料、工具等物品,。因此,，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的準(zhǔn)備工作要求更高，一般來(lái)說(shuō),，實(shí)驗(yàn)教學(xué)前應(yīng)做好以下幾項(xiàng)內(nèi)容：
（1）掌握理論,，鉆研實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教師要掌握相關(guān)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，加強(qiáng)業(yè)務(wù)能力和思想素質(zhì),。熱處理是改善金屬材料機(jī)械性能的有效手段,，而金相分析是正確評(píng)價(jià)熱處理材料性能，并為材料選擇提供科學(xué),、經(jīng)濟(jì)和合理的依據(jù),。在上實(shí)驗(yàn)課前，教師在透徹理解影響熱處理的三大主要參數(shù)（加熱溫度,、保溫時(shí)間,、冷卻速度）之外，要注意積累相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn),。
因?yàn)闊崽幚磉^(guò)程中的操作技巧也是*的影響因素,。如淬火時(shí)試件出爐入水的速度就會(huì)影響試件金相組織。同時(shí),，掌握金相組織與熱處理關(guān)系的理論知識(shí),，如退火鋼出現(xiàn)塊狀鐵素體+塊狀珠光體、淬火后轉(zhuǎn)化為馬氏體十二次滲碳體,、低溫回火轉(zhuǎn)化成回火馬氏體,、中溫回火轉(zhuǎn)化成回火托氏、高溫回火轉(zhuǎn)化成回火索氏體,，從而理解退火使鋼軟化,、正火使鋼細(xì)化、淬火使鋼硬化,、回火使鋼多性化的真正含義,。
（2）準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)物品檢查碳鋼熱處理實(shí)驗(yàn)用箱式電阻爐及測(cè)溫、控溫裝置并妥善放置,，發(fā)現(xiàn)有損壞的應(yīng)及時(shí)維修或更換。準(zhǔn)備好熱處理試樣,，由于市面上碳鋼材料質(zhì)量有一定的波動(dòng),，材料的準(zhǔn)備不是簡(jiǎn)單的采購(gòu),，應(yīng)對(duì)其質(zhì)量和性能有充分的了解。金相實(shí)驗(yàn)步驟繁雜,，用到的設(shè)備和物品較多,，課前都必須準(zhǔn)備齊全，并使之處于完好狀態(tài),。對(duì)于關(guān)鍵儀器設(shè)備,，如箱式電阻爐、金相顯微鏡等,，根據(jù)操作規(guī)程,、按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，確保學(xué)生實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行
（3）要求學(xué)生充分預(yù)習(xí),，寫出預(yù)習(xí)報(bào)告針對(duì)碳鋼熱處理和金相實(shí)驗(yàn),，我們要求學(xué)生了解鋼普通熱處理（退火、正火,、淬火,、回火）的操作方法；了解鋼在熱處理時(shí)含碳量,、加熱溫度,、加熱時(shí)間、冷卻速度及回火溫度等主要因素對(duì)鋼熱處理后組織與性能的影響,；明確熱處理過(guò)程中的操作注意事項(xiàng),；制訂熱處理工藝過(guò)程、設(shè)計(jì)操作步驟,、確定工藝參數(shù)（如加熱溫度,、保溫時(shí)間、冷卻速度等）,；了解鋼普通熱處理（退火,、正火、淬火,、回火）下的金相組織形態(tài),，建立金相組織形態(tài)的感性認(rèn)識(shí)；了解金相制樣的基本過(guò)程和金相組織觀察與分析的基本原理,。通過(guò)預(yù)習(xí)讓學(xué)生產(chǎn)生躍躍欲試的積極意向,，如果學(xué)生能超越實(shí)驗(yàn)教材，設(shè)計(jì)出新的實(shí)驗(yàn)方法,，應(yīng)該給予充分鼓勵(lì),。
2實(shí)驗(yàn)過(guò)程的指導(dǎo)
教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的指導(dǎo)尤為重要。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的活動(dòng)是多方面的，既有思維,，又有操作,，可能遇到各種各樣的問(wèn)題。教師的任務(wù)是如何從理論實(shí)際的角度處理學(xué)生提出的問(wèn)題,，引導(dǎo)他們有條不紊地進(jìn)行實(shí)驗(yàn),。實(shí)驗(yàn)開始前，教師可適當(dāng)講解實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng),，指出本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵,，說(shuō)明儀器設(shè)備的使用方法，還可穿插提問(wèn),，了解預(yù)習(xí)情況,。比如，做“碳鋼熱處理”前,，讓學(xué)生了解箱式電阻爐的基本原理,、使用方法以及使用注意事項(xiàng)。做“金相實(shí)驗(yàn)”前,，讓學(xué)生知道金相試樣制備的一般流程以及金相顯微鏡的使用方法,。突出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)，如金相試樣粗磨時(shí),，要用冷水冷卻,，以免因溫度過(guò)高，引起金相組織的改變,，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,。講解過(guò)程要有側(cè)重，力求簡(jiǎn)明扼要,。
教師做完引導(dǎo)性講解后,，實(shí)驗(yàn)步驟如設(shè)備調(diào)試、操作,、數(shù)據(jù)記錄都應(yīng)由學(xué)生獨(dú)立完成,。在碳鋼熱處理實(shí)驗(yàn)中，一般4人一組,，要求每位同學(xué)進(jìn)行不同的熱處理,，熱處理工藝學(xué)生自定。教師可通過(guò)提問(wèn)方式了解學(xué)生制定的熱處理工藝是否合理,，及時(shí)指出不足之處,，并提出意見供參考改進(jìn)。比如加熱溫度的選擇,，讓學(xué)生明白,，過(guò)高會(huì)使試件的晶粒粗大,、氧化、脫碳等,，過(guò)低也達(dá)不到要求,。
從理論上引導(dǎo)學(xué)生正確選擇熱處理工藝,、操作方法以及操作注意事項(xiàng),。金相實(shí)驗(yàn)有一定難度，步驟繁雜,，一般包括試樣粗磨,、精磨、拋光,、侵蝕以及金相顯微鏡前觀察,。每一步都關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成敗。教師應(yīng)及時(shí)糾正違反操作規(guī)程的實(shí)驗(yàn)方法,，對(duì)多數(shù)同學(xué)出現(xiàn)的問(wèn)題可讓大家暫停實(shí)驗(yàn),，由教師作補(bǔ)充說(shuō)明后再繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。
嚴(yán)格規(guī)范操作,，如試樣粗磨時(shí)要求表面平整,；試樣精磨時(shí)要求每換一次砂紙，試樣均需旋轉(zhuǎn)90,。,，并用刷子刷凈試樣表面砂粒，而且只能均勻用力向前推磨,，不能來(lái)回往返運(yùn)動(dòng),。
教師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，還要時(shí)常提醒學(xué)生不要只顧操作,，要學(xué)會(huì)思考,。比如試樣拋光時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考怎樣才能使磨面達(dá)到鏡面?為什么要先在拋光盤外緣拋光，然后在盤上按圓形軌道劃動(dòng),，zui后才移到盤*精拋?金相試樣制備好后,，進(jìn)行金相顯微鏡觀察是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，此時(shí)應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生在顯微鏡里尋找有代表性的顯微組織,，分析各種金相組織的名稱及其組成比例,，得到金相組織與熱處理之間的關(guān)系。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定
實(shí)驗(yàn)后,，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告檢查實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和評(píng)定成績(jī),。實(shí)驗(yàn)課的目的之一是提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，因此,，要求學(xué)生進(jìn)行總結(jié),，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行整理，從感性認(rèn)識(shí)向理性認(rèn)識(shí)遷移。成績(jī)的評(píng)定,，主要看他們對(duì)原理的敘述,、數(shù)據(jù)的記錄與處理、繪圖的科學(xué)性和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理論分析等,。鼓勵(lì)學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)收獲和體會(huì),，有創(chuàng)新意義的，可以適當(dāng)加分,。發(fā)現(xiàn)報(bào)告有雷同者,，要嚴(yán)肅處理。
通過(guò)該實(shí)驗(yàn),，學(xué)生不僅掌握了同種鋼材經(jīng)不同熱處理將會(huì)得到不同的金相組織和機(jī)械性能,，而且懂得不同鋼材有不同明顯不同熱處理工藝及不同機(jī)械性能，鋼材應(yīng)用時(shí)必須合理選擇,，決不能隨便取而代之,。
上海光學(xué)儀器一廠（sorrent.com.cn/st232510）
上海光學(xué)儀器一廠專研光學(xué)領(lǐng)域技術(shù)專業(yè),有均超過(guò)50年以上時(shí)間,現(xiàn)今在國(guó)內(nèi)以服務(wù)學(xué)校與業(yè)界為首要宗旨,配合各界需求與進(jìn)行新產(chǎn)品之研發(fā)工作,以使技術(shù)更加穩(wěn)固,并促進(jìn)達(dá)到國(guó)內(nèi)生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)往上提升的目的。
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