巧讲《金属材料与热处理》

谢　晨

《金属材料与热处理》是全国技工学校机械类专业的通用教材，本课程内容主要由金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、金属材料及非金属材料(选学)五部分组成，基本涵盖了机械工业中常用的各类材料。该课程是一门从生产实践中发展起来，直接服务于生产的专业基础课，具有很强的实践性。由于材料种类繁多，性能又千变万化，本课程涉及的术语、概念多，而且抽象，对于年纪小、缺乏实践经验的学生来说，是一本难啃的“天书”。笔者在多年的教学中，积累了一些教学方法，通过“巧讲”尽量做到形象生动，理论联系实际讲清重要概念和基本理论。下面就从“巧用比较法”、“巧用归纳总结法”、“巧用演示法”和“巧用实验法”四个方面来进行阐述。

一、巧用比较法

在讲解金属的力学性能硬度这部分内容时，可以充分利用比较法。布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验法都是硬度试验，都是通过硬度试验来测得材料的硬度。实验过程中必须具备两个共同的条件压头、试验力，这是他们的共同点。然而在选择压头的种类和试验力的大小上，他们又有很多不同之处。紧紧抓住不同点，如压头的材质、压头的形态、试验力大小的不同，引导学生总结出三种硬度试验各自的优缺点及适用范围。最后从硬度试验的“符号、含义、压头选择、试验力、优缺点及适用范围”六个方面列表对新课进行总结，使问题简单化、直观化。

还可以利用比较法将难以理解的概念与生活知识相比较，起到化难为易的效果。像纯金属的结晶中过冷现象与百米冲刺冲过终点的惯性相比较，铸铁中的石墨与旧衣服上的小裂缝相比较等等。总之，通过这样的比较和分析，学生豁然开朗，较快地接受了新概念，对解决教学难点也很有益处。

二、巧用归纳总结法

1、平时积累阶段

主要是授完新课后，对全课的内容进行归纳与总结，可以是教师示范，也可以由教师引导学生进行或师生共同完成。归纳总结必须体现提纲挈领，全面准确，力求形式多样、有深度，不能只是前面教学内容的机械再现或重复。如第五章非合金钢(碳素钢)讲完后，可以归纳总结成表1：

依照同样格式、方法还可以编制：常用合金钢的牌号及应用：铸铁、有色金属的牌号及应用归纳表，以及力学性能指标及含义归纳表和钢的热处理归纳表。

2、期末整理提高阶段

平时的学习是量的积累，期末复习整理阶段要善于将知识点连成线、由线连成片，最后形成知识网，达到质的飞跃。

知识网络如图1所示。

配合平时的归纳总结表，厚厚的一本《金属材料与热处理》就清晰地展现在我们眼前了。

三、巧用演示法

1、复习巩固阶段

主要抓住纯铁的同素异构转变和铁碳合金相及组织这两大知识点进行。复习中，要注意强调三个点：纯铁的同素异构转变a-Fe→r-Fe的912℃(G点)，共晶点(C点)(温度1148℃，含碳量4.3％C)，共析点(S点)(温度727℃，含碳量为0.77％C)。

2、建立相图

铁碳合金相图的建立要环环相扣，由点到线再到面，步步为营。切忌一下把完整的相图“放映”到学生眼前。

(1)建立坐标：

(2)在温度坐标轴上找温度点：A点1538℃、G点912℃、D点1227℃，在成分坐标轴上找成分点：0.77％C、2.11％C、4.3％C；

(3)找温度线1148℃(ECF线蓝色显示)，727℃(PSK线红色显示)；

(4)成分点与温度线得交点：0.77％c与727℃得交点S点(共析点红色加粗)，2.11％与1148℃得交点E点(碳在r-Fe中最大溶解度)，4.3％C与1148℃相交点C点(共晶点蓝色加粗)；

(5)连点成线得相区：A、C连线得AC线，A、E连线得AE线，D、C连线成DC线，G、s连线得GS线，E、S连线得ES线：

(6)填写整个相区的组织遵循从高温到低温，先钢后铁，紧扣两点(共晶点C，共析点S)、两线(共晶转变线ECF,共折转变线PSK)。共晶组织Ld蓝色显示，共析组织P红色显示。

3、相图分析

典型铁碳合金的结晶过程分析用从上到下闪亮的线条贯穿，表示从高温冷却到低温的全过程。当冷却线和相图中各特征线相交，用组织闪烁来表示发生的组织转变，并配以结晶过程示意图。特别强调PSK线以下，组织由于含碳量的不同发生的变化。

动画效图明显的多媒体课件，再配上鲜明的色彩，铁碳合金相图就活灵活现地展现在学生面前，最后可以引导学生对相图知识进行总结。同样，共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线也可以制成多媒体课件，配合教学。

四、巧用实验法

随着学校办学实力的提高，建立了力学实验室和金相实验室，配备了拉伸试验机，布氏、洛氏硬度机各一台，可以进行拉伸试验和硬度实验：金相显微镜八台和各类试样若干，可进行试样的显微组织分析；同时与齿轮厂进行了校企合作，可安排学生参观热处理车间。

实验课的教学围绕以下三个中心：

1、理论教学——转变学生思想

采用讲授与演示相结合的教学方法，通过演示和讲授，转变学生轻视实验的思想，

通过“多看一点，多听一点”激发学生对本学科的兴趣。

2、动手操作——形成能力培养体系

基本仪器的使用，可开放实验室，让学生在一周内通过观察、操作，配合查找仪器、仪表结构示意图，使用参数等，掌握正确的使用方法，侧重培养学生的观察能力。基础实验的操作，要求学生在规定时间内完成全部实验操作过程，并完成数据记录，侧重培养学生的动手能力。完成实验报告对采集的数据进行分析，探讨实验过程中的成功经验与失败教训，提出改进实验的建议，及减小误差的方法。这阶段主要侧重于对学生实验研究能力的培养，通过层层深化，在实验技能训练中促进综合素质的提高。

3、内引外联——扩展教学内容

首先要求学生利用已有技能自行加工实验试样，从选材到加工工艺都由学生自行操作，自行解决；其次，请专业人员来校举办讲座，拓宽知识面，通过实验课，使学生真真切切地学会探索知识的方法和技巧。

(作者单位：江苏省常州技师学院)