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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：2648 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(zhuān)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(kāi)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(xiě)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(kāi)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(jiàn)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(pán)外緣拋光，然后在盤(pán)上按圓形軌道劃動(dòng)，zui后才移到盤(pán)*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（true-witness.com/st232510）
上海光學(xué)儀器一廠專(zhuān)研光學(xué)領(lǐng)域技術(shù)專(zhuān)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。
上海光學(xué)儀器廠一廠供應(yīng)：顯微鏡、光學(xué)儀器、測(cè)量工具顯微鏡、生物顯微鏡、測(cè)量投影儀、工具顯微鏡、分光光度計(jì)、折射儀等等。始終貫穿 “高品質(zhì)光學(xué)儀器，售后服務(wù)”的宗旨，以“開(kāi)創(chuàng)國(guó)內(nèi)光學(xué)*品牌”為目標(biāo)，憑借多年的光學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，得到各大高校，科學(xué)研究院所，國(guó)家科研機(jī)構(gòu)和其他單位等都得到zui實(shí)質(zhì)的認(rèn)可，無(wú)論是在實(shí)驗(yàn)、分析還是測(cè)量等方面都具有非常的表現(xiàn)。上海光學(xué)儀器一廠（true-witness.com/st232510）
上海光學(xué)儀器一廠專(zhuān)研光學(xué)領(lǐng)域技術(shù)專(zhuān)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。