摘 要：金屬材料與熱處理課程是機(jī)械類學(xué)科學(xué)生必學(xué)的重要課程。學(xué)生通過學(xué)習(xí)，獲得有關(guān)金屬材料及熱處理的基本知識，了解常用金屬材料的成分及熱處理對其組織和性能的影響，具備正確選擇金屬材料及熱處理工藝的能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下一定的基礎(chǔ)。但在實(shí)際教學(xué)過程中，很多學(xué)生覺得這門課程的知識點(diǎn)碎，較難理解，不能很好地掌握。針對此問題，本文就如何更好地學(xué)習(xí)金屬材料與熱處理中鐵碳合金一章進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：金屬材料 熱處理 鐵碳合金 實(shí)驗(yàn)

金屬材料與熱處理課程是機(jī)械類學(xué)科學(xué)生必學(xué)的重要課程。學(xué)生通過學(xué)習(xí)，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下一定的基礎(chǔ)。但在實(shí)際教學(xué)過程中，很多學(xué)生覺得這門課程的知識點(diǎn)碎，較難理解，即使當(dāng)堂理解了，但在后續(xù)復(fù)習(xí)的過程中很難將知識點(diǎn)有機(jī)地統(tǒng)一在一起。

首先，“金屬材料與熱處理”主要分為兩部分，一是金屬材料，二是熱處理。要準(zhǔn)確地理解什么是金屬，掌握金屬材料的力學(xué)性能及工藝性能。在金屬材料中有一個(gè)很重要的知識點(diǎn)就是“鐵碳合金”。在學(xué)習(xí)鐵碳合金時(shí)，老師應(yīng)向?qū)W生強(qiáng)調(diào)：“我們之前學(xué)過金屬了，金屬是由單一元素構(gòu)成的，如金、銀、銅、鐵等。但是純金屬一般在使用上受限，原因主要是價(jià)格較高，強(qiáng)度和硬度也較低，冶煉困難，所以我們要使用綜合性能高的材料，這就是合金材料。我們通過改變金屬材料中合金的化學(xué)成分或組織結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提高金屬材料的力學(xué)性能。金屬材料是金屬及其合金的總稱。而鋼鐵是現(xiàn)在工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的合金，它們均是以鐵和碳為基本元素組成的合金，故又稱為鐵碳合金?！敝挥邪堰@些解釋清楚了，學(xué)生才能清晰地知道金屬材料究竟是個(gè)什么概念，才能更好地進(jìn)行鐵碳合金課程的學(xué)習(xí)。

教過金屬材料的老師都知道，鐵碳合金知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)一直是個(gè)難點(diǎn)，很多學(xué)生對于像“鐵素體”“珠光體”“滲碳體”“萊氏體”這些組織都是一知半解，很難理解。對此筆者個(gè)人認(rèn)為，如果學(xué)校有金相組織實(shí)驗(yàn)室，我們就可以讓學(xué)生們在實(shí)驗(yàn)室里通過顯微鏡好好觀察各項(xiàng)組織的結(jié)構(gòu)，通過觀察，對彼此之間的結(jié)構(gòu)和圖像一一對應(yīng)起來，這樣學(xué)生就能很好地理解并掌握了。如果實(shí)在沒有條件，教師可以通過圖片講解各組織的區(qū)別，其實(shí)上面提到的“鐵素體”“珠光體”等就是鋼鐵材料的不同類別，由于其含碳量的不同，鋼鐵材料呈現(xiàn)出的組織、性能和應(yīng)用場合也不同。為了更好地區(qū)分它們，我們給它們起了對應(yīng)的名稱，這就像人們的名字一樣。

掌握了鐵碳合金的不同組織之后，我們就要進(jìn)行鐵碳合金相圖的學(xué)習(xí)了。此前在教授此知識點(diǎn)的時(shí)候?qū)W生都不太容易理解，為此教師不要一開始就給學(xué)生們灌輸書本上的內(nèi)容，也不要急于講鐵碳合金相圖，教師可以先通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解鐵碳合金在不同的溫度及熱處理下呈現(xiàn)的不同狀態(tài)及性能。

實(shí)驗(yàn)的材料有：45號鋼，（h=5mm D=13mm HRB=84），加熱設(shè)備有坩堝電爐和箱式電爐。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^熱處理的不同工藝使相同的實(shí)驗(yàn)樣本得到不同的性能，具體達(dá)到以下情況：獲得較高的硬度和耐磨性，同時(shí)改善塑性和韌性，減少脆性；具有高的彈性極限，同時(shí)具有高的韌性，能承受沖擊、振動(dòng)和交變載荷。把兩個(gè)實(shí)驗(yàn)樣件45號鋼放到坩堝爐中加熱，坩堝爐的溫度設(shè)定為820℃，保溫時(shí)間為5分鐘，之后把樣件從坩堝爐中拿出，迅速放到水中進(jìn)行淬火冷卻，之后對2個(gè)樣件進(jìn)行硬度測試。樣件硬度一個(gè)是53，一個(gè)是57。把兩個(gè)樣件分別放到不同溫度的箱式電爐中進(jìn)行再次加熱（此過程稱為回火）。一個(gè)電爐的溫度設(shè)定為200℃（低溫回火），另外一個(gè)電爐的溫度設(shè)定為400℃（中溫回火），時(shí)間都設(shè)定為30分鐘。經(jīng)過一定的等待時(shí)間后，把樣件分別拿出進(jìn)行測試，經(jīng)過低溫回火測出樣件的硬度為52，中溫回火測得的硬度為32。最終硬度為52的樣件有較高的硬度和耐磨性，同時(shí)改善了塑性和韌性，符合第一個(gè)要求。而硬度為32的樣件很明顯是由原來的硬度57下降到了32，硬度降低，同時(shí)具有較高的韌性，能承受沖擊，符合第二個(gè)要求。

到此，教師通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生清晰地看到，通過熱處理工藝把相同材料的樣件通過不同的工藝，最終得到材料的性能不同。有個(gè)總體的了解后，教師再進(jìn)行鐵碳合金相圖的講解，學(xué)生們就好理解了。教師如果不能做此類實(shí)驗(yàn)，還可以通過下載一些類似的實(shí)驗(yàn)視頻，讓學(xué)生有一個(gè)直觀、清晰的認(rèn)識。這樣不僅可以增強(qiáng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，讓其真正理解熱處理在生產(chǎn)生活中的重要性，而且對教學(xué)也有很好的引導(dǎo)作用。

以上就是筆者對鐵碳合金一章教學(xué)的一些看法，希望能對教授此類課程的老師有所幫助。

（作者單位：南陽高級技工學(xué)校）