金属材料与热处理答案（共8篇）
复习思考题1 1．写出下列力学性能符号所代表的力学性能指标的名称和含义。Akv、、5、b、0.2、s、e、 500、HRC、HV、-
1、、HBS、HBW、E。2．钢的刚度为20.7×104MPa，铝的刚度为6.9×104MPa。问直径为2.5mm，长12cm的钢丝在承受450N的拉力作用时产生的弹性变形量(Δl)是多少?若是将钢丝改成同样长度的铝丝，在承受作用力不变、产生的弹性变形量(Δl)也不变的情况下，铝丝的直径应是多少? 3．某钢棒需承受14000N的轴向拉力，加上安全系数允许承受的最大应力为140MPa。问钢棒最小直径应是多少?若钢棒长度为60mm、E=210000MPa，则钢棒的弹性变形量(Δl)是多少? 4．试比较布氏、洛氏、维氏硬度的特点，指出各自最适用的范围。下列几种工件的硬度适宜哪种硬度法测量：淬硬的钢件、灰铸铁毛坯件、硬质合金刀片、渗氮处理后的钢件表面渗氮层的硬度。5．若工件刚度太低易出现什么问题?若是刚度可以而弹性极限太低易出现什么问题? 6．指出下列硬度值表示方法上的错误。12HRC～15HRC、800HBS、58HRC～62HRC、550N／mm2HBW、70HRC～75HRC、200N／mm2HBS。7．判断下列说法是否正确，并说出理由。(1)材料塑性、韧性愈差则材料脆性愈大。(2)屈强比大的材料作零件安全可靠性高。(3)材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。(4)伸长率的测值与试样长短有关，5>10(5)冲击韧度与试验温度无关。
(6)材料综合性能好，是指各力学性能指标都是最大的。(7)材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。复习思考题2 1．解释下列名词：晶格、晶胞、晶粒、晶界、晶面、晶向、合金、相、固溶体、金属化合物、固溶强化、第二相弥散强化、组元。2．金属的常见晶格有哪三种?说出名称并画图示之。
4．为什么单晶体有各向异性，而多晶体的金属通常没有各向异性? 5．什么叫晶体缺陷?晶体中可能有哪些晶体缺陷?它们的存在有何实际意义? 6．固态合金中固溶体相有哪两种? 7．固溶体的溶解度取决于哪些因素?复习思考题3 复习思考题3 1．概念：
过冷、过冷度、平衡状态、合金、相图、匀晶转变、共晶转变细晶强化、枝晶偏析、变质处理。
2．金属结晶的动力学条件和热力学条件是什么? 3．铸锭是否一定要有三种晶区?柱状晶的长大如何抑制? 4．合金结晶中可能出现的偏析应如何控制使之尽量减小? 5．本书图3-lOPb-Sn合金相图。
7．固溶体合金和共晶合金其力学性能和工艺性能各有什么特点? 8．纯金属结晶与合金结晶有什么异同? 9．为什么共晶线下所对应的各种非共晶成分的合金也能在共晶温度发生部分共晶转变呢? 复习思考题4 1．晶体塑性变形的基本方式是什么?实际金属塑性变形与单晶体塑性变形有什么异同? 2．什么是加工硬化?加工硬化在工业生产中有何利弊? 3．什么是冷变形金属的纤维组织?与流线有何区别? ’
4．什么是残余内应力?各类残余内应力是怎么产生的?对金属材料有什么影响？ 5．什么是回复?回复对变形金属有什么作用?在工业生产中有什么用处? 6．什么是再结晶?再结晶对变形金属有什么作用?在工业生产中有什么用处? 7．热变形加工与冷变形加工是依据什么来区分?两种变形加工各有什么优缺点? 8．有四个外形完全相同的齿轮，所用材质也都是含碳量0.45％的优质碳素钢。但是制作方法不同，它们分别是：(1)直接铸出毛坯，然后切削加工成形。(2)从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成型。(3)从热轧圆钢上取料，然后切削加工成型。(4)从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成型。请你分析一下，哪个齿轮使用效果应该最好?哪个应该最差? 复习思考题5 1．什么是同素异构转变、共析转变? 2．解释下列名词，并指出它们在组织形态上的特征和力学性能上的特点： 铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、高温莱氏体、低温莱氏体、马氏体。
3．默画Fe—Fe3C相图，并按组织组成物填写各个相区。指出C、D、G、S、E、五个点及Al、A3、Acm、ECF、PSK五条线的含义。
4．试分析45钢、T8钢、T12钢在极缓慢的冷却过程中相变的过程。5．钢中常存杂质指的是什么?它们对钢有什么影响? 6．指出钢号为20、45、65Mn、Q235-AF、T12、T10A、ZG270—500的碳素钢各属哪类钢?钢号中的数字和符号的含义是什么?各适于做什么用(各举一例)? 7．热轧空冷状态的碳素钢随WC（含碳量）增加，其力学性能有什么变化?为什么? 8．根据已学到的知识解释下列现象。(1)螺钉、螺母等标准件常用低碳钢制造。
(2)室温时平衡状态下T10比T12抗拉强度高，但硬度却低。
(3)捆绑用的镀锌钢丝常用低碳钢丝，而起重用的钢丝绳和绕制弹簧所用钢丝却是65Mn或65。
(4)锉刀常用T12制造，而钳工钢锯条常用T10制造。(5)钢锭在正常热轧温度下轧制有时开裂。(6)钢适于各种变形加工成形，不易铸造成形。
(7)钢在锻造时始锻温度选1000°C～1250°C，停锻选800°C左右。9．Fe—Fe3C相图在选材、热处理、锻造、铸造等方面有什么用途? 复习思考题6 1．常用的热处理工艺有哪些?简述热处理在机械制造中的作用。2．影响奥氏体晶粒大小的因素有哪些? 3．共析钢的等温转变曲线与连续转变曲线有什么差别? 4．珠光体、索氏体、托（屈）氏体组织有什么区别?． 5．上贝氏体和下贝氏体比较，哪一种力学性能好? 6．板条马氏体和片状马氏体在组织与力学性能方面有什么不同? 7．共析钢加热到奥氏体状态后，以不同的速度连续冷却，都得不到下贝氏体，试用c曲线说明，怎样才可得到下贝氏体。
8．20、45、65、T8、T10、T12钢的淬火加热温度怎样确定? 9．分析以下几种说法是否正确：(1)马氏体硬而脆。
(2)过冷奥氏体的冷却速度越快，冷却后钢的硬度越高。(3)钢中合金元素的含量越高，淬火后的硬度也越高。
(4)本质细晶粒钢加热后的实际晶粒一定比本质粗晶粒钢细。
(5)同一钢材在相同加热条件下，总是水淬比油淬的淬透性好；小件比大件淬透性好。
10.现有20钢齿轮和45钢齿轮两种，齿轮表面硬度要求52HRC～55HRC，问采用何种热处理可满足上述要求。比较它们在热处理后的组织与力学性能的差别。11.用热处理基本工艺曲线形式表示均匀化退火、完全退火、球化退火、淬火、回火等工艺。
12．说明下列零件的淬火及回火温度，并说明回火后获得的组织和硬度：(1)45钢小轴(要求有较好的综合力学性能)。(2)60钢弹簧。(3)T12钢锉刀。
13.用20钢制造的20mm的小轴，经930oC，5小时渗碳后，表面碳的质量分数增加至1.2％分析经下列热处理后表面及心部的组织：(1)渗碳后缓冷到室温。
(2)渗碳后直接淬火，然后低温回火。
(3)渗碳后预冷到820 oC，保温后淬火，低温回火。
(4)渗碳后缓冷到室温，再加热到880 oC后淬火，低温回火。(5)渗碳后缓冷到室温，再加热到780 oC后淬火，低温回火。14．简述目前常用的钢铁表面处理技术，并说明其应用范围。复习思考题7 1．合金钢和碳素钢相比，具有哪些特点? 2．在合金钢中，常加入的合金元素有哪些?非碳化物形成合金元素有哪些?碳化物形成合金元素有哪些? 3．合金元素对淬火钢的回火转变有何影响? 4．为什么合金钢的淬透性比碳素钢高?试比较20CrMnTi与T10钢的淬透性和淬硬性。
5．为什么同样碳含量的合金钢比碳素钢奥氏体化加热温度高? 6．有一根φ30mm的轴，受中等的交变载荷作用，要求零件表面耐磨，心部具有较高的强度和韧性，供选择的材料有16Mn、20Cr、45钢、T8钢和Crl2钢。要求：1)选择合适的材料；2)编制简明的热处理工艺路线；3)指出最终组织。7.W18Cr4V钢淬火温度为什么要选1275oC±5oC?淬火后为什么要经过三次560oC回火?回火后的组织是什么，回火后的组织与淬火组织有什么区别?能否用一次长时间回火代替三次回火? 8．为什么轴承钢要具有较高的碳含量?在淬火后为什么需要冷处理? 9．如何提高钢的耐蚀性，不锈钢的成分有何特点? 10．ZGMl3—4钢为什么具有优良的耐磨性和良好的韧性? 11．在工厂中经常切削铸铁件和碳素钢件，请问何种材料硬质合金刀片适合切削铸铁。
12．说明下列钢号属于何种钢?数字的含意是什么?主要用途? T8、16Mn、20CrMnTi、ZGMnl3—
2、40Cr、GCrl5、60Si2Mn、W18Cr4V、1Crl8Ni9Ti、1Crl3、Crl2MoV、12CrMoV、5CrMnMo、38CrMoAl、9CrSi、Crl2、3Cr2W8、4Cr5W2VSi、15CrMo、60钢、CrWMn、W6M05Cr4V2。复习思考题8 1．试总结铸铁石墨化的条件和过程。
2．试述各类铸铁性能及用途。与钢比较优缺点各是什么? 3．为什么球墨铸铁可以代替钢制造某些零件呢? 4．识别下列铸铁牌号：HTl50、HT300、KTH300—06、KTZ450—06、KTB380—
12、QT400—
18、QT600—03、RuT260。5．铸铁的力学性能取决于什么? 6．灰铸铁为什么不进行整体淬火处理? 复习思考题9 1．根据二元铝合金一般相图，说明铝合金是如何分类的? 2．形变铝合金分哪几类?主要性能特点是什么?并简述铝合金强化的热处理方法。3．铜合金分哪几类?举例说明黄铜的代号、化学成分、力学性能及用途。4．钛合金分哪几类?简述钛合金的热处理。
5．滑动轴承合金必须具备哪些特性?常用滑动轴承合金有哪些? 复习思考题10 1．什么是零件的失效?常见的失效方式有哪些? 2．选择零件材料应遵循什么原则? 3．在选择材料力学性能数据时应注意哪些? 4．为什么在蜗杆传动中，蜗杆需采用低碳钢或中碳钢制造，而蜗轮则采用较软的青铜(如QSn—0.2)制造? 5．分析汽车上所用零件材料。说明哪些是用碳素钢、合金钢、铸铁和有色金属制成，各举出两种零件名称，它们都采用何种热处理方法?
习题1
一、名词解释
加工硬化、形变织构、回复、再结晶、热加工
二、填空题
1．常温下，金属单晶体的塑性变形方式为（）和（）两种。
2．与单晶体比较，影响多晶体塑性变形的两个主要因素是（）和（）。3．在金属学中，冷加工和热加工的界限是以（）来划分的． 4．再结晶温度是指（），其数值与熔点间的大致关系为（）。5．再结晶后晶粒度的大小取决于（）、（）、和（）。6．强化金属材料的基本方法有（）、（）、（）和（）。
三、简答题
1.为什么细晶粒的金属材料其强度、塑性均比粗晶粒金属好？ 2．什么是加工硬化？试举例说明加工硬化现象在生产中的利弊。
3．用冷拔紫铜管进行冷弯，加工成输油管，为避免冷弯时开裂，应采用什么措施？为什么？ 4．已知W、Fe、Cu的熔点（见教材），说明钨在 1000℃、铁在800℃、铜在600℃时的加工变形是处于什么加工状态。
5．用下述三种方法制成齿轮，哪种方法较为理想？为什么？（1）用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮。（2）用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮。（3）由圆棒锻成圆饼再加工成齿轮。
6．简述加热温度对低碳钢的冷塑性变形的组织和性能的影响。
四、判断题
1．由于再结晶的过程是一个形核长大的过程，因而再结晶前后金属的晶格结构发生变化。（）
2．因为体心立方晶格与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。（）
3．金属的预变形度越大，其开始再结晶的温度越高。（）4．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（）5．热加工是指在室温以上的塑性变形加工。（）
6．为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用再结晶退火。（）7．热加工过程，实际上是加工硬化和再结晶这两个重叠的过程。（）
五、选择填空
1．随冷塑性变形量增加，金属的（）。
（a）强度下降，塑性提高(b)强度和塑性都下降（c）强度和塑性都提高（d）强度提高，塑性下降 2．冷变形金属再结晶后，则（）。，（a）形成等轴晶，强度增大(b)形成柱状晶，塑性下降（c）形成柱状晶，强度升高(d)形成等轴晶，塑性升高
3．变形金属加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶型是（）。
（a）与变形前的金属相同（b）与变形后的金属相同（c）形成新的晶型
4．再结晶和重结晶都有形核与长大两个过程，主要区别在于有没有（）改变。（a）温度（b）晶体结构（c）应力状态。
5．冷、热加工的区别在于加工后是否留下（）。（a）加工硬化（b）晶格改变性（c）纤维组织
6．钢只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（）
（a）铁总是存在加工硬化，而钢没有（b）钢有加工硬化现象，而铁没有（c）铁在固态下有同索异构转变，而钢没有（d）铁和钢的再结晶温度不同
习题2
一、名词解释
淬火、马氏体、调质处理、珠光体、Ｃ曲线
二、填空
1．把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为（）。2．中温回火主要用于处理（）。回火后得到（）。3．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为（）、（）和（）三种。
4．在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为（），其中低温（）的硬度提高不多，故又称为（）。
三、简答
1．什么是热处理？常见的热处理方法有几种，其目的是什么？从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？ 提示：只有从高温到低温发生相变或由固溶体溶度变化的合金才有可能进行热处理。
2．什么是回火？回火的分类、因火的目的是什么？回火的四个阶段具有怎样的特点？
如何避免回火脆性，相应回答回火冷却时应注意什么？
提示：回火后工件一般在空气中冷却，对于具有第二类回火脆性的钢件，回火后进行油冷。对于性能要求较高的工件在防止开裂条件下，可进行油冷或水冷，然后进行一次低温补充回火，以消除快冷产生的内应力
3．何谓冷处理？为何冷处理之后还要进行回火或时效？冷处理与二次淬火及二次硬化是不是一样的？以高速钢刃具生产工艺为例说明上述问题。
提示：冷处理之后仍存在淬火应力；二次硬化是高速钢重要的强化手段。4．试说明下述组织结构及力学性能特点，并回答它们之间有何区别与联系？珠光体和球化组织；马氏体和回火马氏体；索氏体和回火索氏体；屈氏体和回火屈氏体。
5．T12钢加热到770℃后用图2-11所示各种方法冷却，分析其所得组织。6．用20CrMnTi为材料制造汽车变速箱齿轮，试制定其热处理生产工艺。请采用调质和渗碳两种方法，并比较两者区别。提示：主要比较经两种工艺处理之后材料由表层到心部的组织，进而比较其性能差异。
四、判断正误并改正
1．铁素体相为面心立方点阵，渗碳体为复杂斜方点阵，奥氏体为体心立方点阵，三者点阵结构相差很大。
2．珠光体的片层间距主要取决于其形成温度。在连续冷却条件下，冷却速度越大，珠光体形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距越小。
3．珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体；另一个是晶体点阵重构，由面心立方贝氏体的转变为体心立方的马氏体和复杂单斜点阵的回火组织。
4．低碳钢中的马氏体组织，因其显微组织是由许多成群的板条组成，故又称为板条马氏体。对某些钢因板条不易侵蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也称之为块状马氏体，又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称它为位错型马氏体。
5．马氏体的等温转变一般不能进行到底，完成一定的转变量后就停止了。6．大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多。
7．为了减小工件与淬火介质之间的温差，减小内应力，可以把欲淬火的工件，在淬入淬火介质之前，先水冷一段时间。这种方法叫“预冷淬火法”
8．使钢中的碳化物球状化。或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化退火。因其也能够消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀性，所以也称扩散退火。
五、选择填空 1．根据Fe一C相图，温度在A1以下时,碳钢的平衡组织为（）或（）加（）或（）加（）。
(a)珠光体(b)渗碳体（c）铁素体（d）马氏体
2．如果珠光体的形成温度较低，在光学显微镜下，很难辨别其铁素体片与渗碳体片的形态，由电子显微镜测定其片层间距，大约在800-1500Ǻ之间，这种细片状珠光体。工业上叫做（）。
（a）超细珠光体(b)索氏体（c）屈氏体（d）马氏体
3．实际生产中退火的种类很多，按其物理本质的不同可分为（）、（）和（）三大类。
（a）重结晶、再结晶、去应力退火（b）扩散、球化法应力退火（c）再结晶、完全、去应力退火（d）去氢、扩散、重结晶退火
4．对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（），淬火后的组织为均匀的马氏体。
(a)Ac1+30~50℃(b)Acm+30~50℃(c)Ac3+30~50℃(d)A0+30~50℃ 5．当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回火加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（）。
(a)二次硬化（b）回火抗性（c）二次淬火（d）孪晶马氏体反稳定化
6．真空热处理、可控气氛热处理、辉光离子热处理和（）等热处理技术是当代发展起来的具有广泛应用前景的新技术。
（a）表面淬火（b）复合热处理（c）化学热处理（d）表面热处理习题3
一、名词解释：
1、调质处理：
2、淬透性：
3、马氏体：
4、共析反应：
5、过冷Ａ体：
6、加工强化：
7、热处理：
8、表面淬火：
二、作图题：
1、画出共析钢的“Ｃ”线，并标明淬火临界冷却速度
2、Fe-Fe3C相图左下角部分画出并标明淬火加热温度和A1,A2,Acm线、符号
三、下面材料所属类别和应用实例
材料样号 类别 典型热处理工艺 使用状态下组织 应用举例 Q235A Gcr15 45 T12 20CrMnTi 60Si2Mn 16Mn 9SiCr 5CrMnMo 1Cr18Ni9
四、车床主轴要求轴颈部位硬度为54—58HRC，其余地方为20—25HRC，其加工路线为：下料→锻造→正火→机加工→调质→机加工（精）→轴颈表面淬火→低温回火→磨加工
指出：
1、本轴应用的材料：
2、正火和调质的目的和大致热处理工艺
3、表面淬火目的
4、低温回火目的及工艺
5、轴颈表面组织和其余地方组织习题4 简答题
1． 钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些有益和有害的影响？ 2． 为什么比较重要的大截面的结构零件都必需用合金钢制造？与碳钢比较，合金钢有何优点？
3． 合金钢中经常加入的合金元素有哪些？怎样分类？ 4． 为什么碳钢在室温下不存在单一奥氏体或单一铁素体组织，而合金钢中有可能存在这类组织？
5． 合金元素对回火转变有何影响？
6． 试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。7． 为什么说得到马氏体随后回火处理是钢中最经济而又最有效的强韧化方法？ 8． 什么是钢的回火脆性？下列几种钢中，哪类钢的回火脆性严重，如何避免？ 45 40Cr 35SiMn 40CrNiMo 9． 从资源情况分析我国合金结构钢的合金化方案的特点。10． 为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素？ 11． 试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。
12． 为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？弹簧淬火后为什么要进行中温回火？为了提高弹簧的使用寿命，在热处理后应采用什么有效措施？
13． 轴承钢为什么要用铬钢？为什么对钢中的非金属夹杂物限制特别严格？ 14． 解释下列现象（1）含碳量相同时，含炭化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性；（2）含碳量≥0.4%，含铬量12%的铬钢属于过共析钢，而含碳1.0%,含铬12%的在相同含碳量下，除了镍、锰的合金钢外，大多数合金钢的热处理温度都钢属于莱氏体钢；
（3）在相同含碳量下，合金钢的淬火变形和开裂现象不易产生；（6）调质钢在回火后需快冷至室温；（7）高速钢需高温淬火和多次回火。
15．W18Cr4V钢的Ac1为820℃,若以一般工具钢Ac1＋30-50 oC的常规方法来确定其淬火温度，最终热处理后能否达到高速切削刀具所要求的性能，为什么？其实际淬火温度是多少？W18Cr4V钢刀具在正常淬火后都要进行560 oC三次回火，这又是为什么？
16．直径为25mm的40CrNiMo棒料毛坯，经正火处理后硬度高很难切削加工，这是什么原因？设计一个最简单的热处理方法以提高其机械加工性能。
17．某厂的冷冲模原用W18Cr4V钢制造，在使用时经常发生崩刃、掉渣等现象，冲模寿命很短；后改用W6Mo5Cr4V2钢制造，热处理时采用低温淬火（1150 oC），冲模寿命大大提高。试分析其原因。18.一些中、小工厂在用Cr12型钢制造冷作模具时，往往是用原钢料直接进行机械加工或稍加改锻后进行机械加工，热处理后送交使用，经这种加工的模具寿命一般都比较短。改进的措施是将毛坯进行充分地锻造，这样的模具使用寿命有明显提高。这是什么原因？
19．不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？ 20．试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用
21．试分析合金元素Cr在40Cr、GCr15、CrWMn、1Cr13、1Cr18Ni9Ti等钢中的作用
22．试就下列四个钢号：20CrMnTi、65、T8、40Cr讨论下列问题：
（1）在加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由；（2）各种钢的用途、热处理工艺、最终的组织。
23．硬质合金有何特点？指出硬质合金YG8、YT15的类别、成分和用途。
24．要制造机床主轴、拖拉机后桥齿轮、铰刀、汽车板簧等。拟选择合适的钢种，并提出热处理工艺。其最后组织是什么？性能如何？
25．某工厂生产一种柴油机的凸轮，其表面要求具有高硬度（>HRC50）,而零件心部要求具有良好的韧性，本来是采用45钢经调质处理后再在凸轮表面上进行高频淬火，最后进行低温回火。现因工厂库存的45钢已用完，只剩下15号钢，试说明以下几个问题。
（1）原用45钢各热处理工序的目的。
（2）该用15钢后，仍按45钢的上述工艺路线进行处理，能否满足性能要求？为什么？（3）改用15钢后，应采用怎样的热处理工艺才能满足上述性能要求？为什么？
习题5
一、名词解释
石墨化、孕育（变质）处理、球化退火、可锻化退火、石墨化退火
二、填空题
1.白口铸铁中碳的主要以（）的形式存在，灰口铸铁中碳主要以（）的形式存在。2.普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为（）、（）、（）和（）
3.铸铁的基体有（）、（）和（）三种。4.QT500—05牌号中，QT表示（），数字500表示（），数字05表示（）。5.HT250是（）铸铁，250表示（）
6.促进石墨化的元素有（），阻碍石墨化的元素有（）
7.铸铁的石墨化过程分为三个阶段，分别为（）、（）和（）。8.可锻铸铁铸件的生产方法是先（），然后再进行（）。9.球墨铸铁采用（）作球化剂。
三、判断题
1.石墨化是指铸铁中碳原子析出形成石墨的过程。（）2.可锻铸铁可在高温下进行锻造加工。（）3.热处理可以改变铸铁中的石墨形态。（）
4.球墨铸铁可通过热处理来提高其机械性能。（）
5.采用整体淬火的热处理方法，可以显著提高灰铸铁的机械性能。（）6.采用热处理方法，可以使灰铸铁中的片状石墨细化，从而提高其机械性能。（）
7.铸铁可以通过再结晶退火使晶粒细化，从而提高其机械性能。（）8.灰铸铁的减震性能比钢好。（）
四、选择填空
1.铸铁石墨化的几个阶段完全进行，其显微组织为（）（a）F+G（b）F+P+G（c）P+G 2.铸铁石墨化的第一、二阶段完全进行，第三阶段部分进行，其显微组织为（）（a）F+G（b）P+G（c）F+P+G 3.铸铁石墨化的第一、二阶段完全进行，第三阶段未进行，其显微组织为（）（a）F+P+G（b）P+G（c）F+G 4.提高灰口铸铁的耐磨性应采用（）
（a）整体淬火（b）渗碳处理（c）表面淬火 5.机架和机床床身应用（）
（a）白口铸铁（b）灰口铸铁（c）麻口铸铁
五、综合分析题
1．试总结铸铁石墨化发生的条件和过程 2．试述石墨形态对铸铁性能的影响。
3．白口铸铁、灰口铸铁和碳钢，这三者在成分、组织和性能有何主要区别？ 4．为什么一般机器的支架、机床的床身用灰口铸铁铸造？
5．出现下列不正常现象时，应采取什么有效措施予以防止和改善？（1）灰口铸铁磨床床身铸造以后就进行切削，在切削加工后发生不允许的变形。（2）灰口铸铁薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。6．指出下列铸铁的类别、用途及性能的主要指标：（1）HT150,HT400;（2）KT350-10,KTZ700-2;（3）QT420-10,MQT1200-1。习题6
一、名词解释
固溶处理、时效硬化、黄铜、锡青铜
二、填空题
1．铝合金按其成分及生产工艺特点，可分为（）和（）。
2．变形铝合金按热处理性质可分为（）铝合金和（）铝合金两类。3． 铝合金的时效方法可分为（）和（）两种。
4．铜合金按其合金化系列可分为（）、（）和（）三类。5．变形铝合金的热处理方法有（）、（）、（）。
6．铸造铝合金，按成分可分为（）系、（）系、（）系和（）系四类。7．H62是（）的一个牌号，其中62是指含（）量为（）。8．QSn10是（）的一个牌号，其中10是指（）。
9．含锡青铜常称为锡青铜，不含锡的青铜，又分（）、（）、（）、（）。10．LY11是（）的一个牌号，其成分为（）合金系，可制造（）。11．LC6是（）的一个牌号，其成分为（）合金系，可制造（）。． 12．黄铜低温退火的目的是（）。
13．钛有两种同索异构体，在882.5℃以下为（），在882.5℃以上为（）。14．钛合金根据其退火状态下组织可分（）、（）和（）三类。
三、问答题
1．有色金属及其合金的强化方法与钢的强化方法有何不同？
2．试述铝合金的合金化原则。为什么Si、Cu、Mg、Mn等元素作为铝合金的主加元素?而Ti、B、RE等作为辅加元素？
关键词：行动课程,教学改革,三阶段教学
《金属材料与热处理》是中等职业学校机械类专业的一门必修课, 课程主要讲授金属材料的性能、合金材料的特性与用途及钢的热处理等知识。通过该课程的学习使学生掌握金属材料的基本理论知识, 能正确地选择并合理地使用金属材料, 能合理安排金属材料的热处理工艺, 充分发挥金属材料的性能, 使学生在学校所学知识与生产实践相结合, 学生在工作后能尽快适应工作需要。
《金属材料与热处理》课程的教学现状与存在问题
第一, 《金属材料与热处理》课程专业性较强、概念抽象、偏重于实验, 而一般的中等职业学校又不具备应有的实验条件。目前, 在本课程的教学中, 绝大多数教师还是以课堂讲授为主, 借助于黑板或多媒体课件, 给学生分析金属的力学性能及组织结构, 介绍钢的热处理以及常用金属材料———碳钢、合金钢、铸铁、有色金属及合金的一些基本知识。故而学生对该课程的知识难于理解, 学习难度大, 学习感到枯燥乏味;教师教起来也很辛苦, 教学难度较大。尽管有些教学经验丰富的教师会在教学中结合实际, 多讲些生产、生活中的实例, 引发学生的学习兴趣, 但因没有实践教学, 大多数学生没有较深的认识, 更不知如何去应用, 教学效果不佳。
第二, 目前, 中职学校普遍存在着学生厌学、教师厌教的问题。导致这种局面的原因很多, 其一, 按义务教育的评价标准, 中职生源均被认为是“能力和素质低下”的学生, 并且这些年来随着高校扩招, 中职生的总体素质每况愈下。其二, 教师的学生观未能转变, 教师应当用一种全新的、先进的学生观来看待学生, 那就是基于多元智能理论的学生观。这种学生观认为, 中职学生与普高学生的差异, 不是智力水平的差异, 而是智力类型的差异。也就是说, 普高学生的智力类型适于“学科课程”的学习, 即适于概念、原理、公式、定理等理论性知识的学习;而中职学生的智力类型可能更适于“行动课程”的学习, 即适于动手操作、现场实践、手脑并用等技能性知识的学习。其三, 课程模式陈旧、脱离学生实际、课程结构与学生的认知结构错位, 教学方法与普教雷同, 与学生的智力类型严重脱节, 导致教学效果低下, 学生缺乏学习兴趣和积极性, 教师缺乏工作的成就感。
如何在教学过程中激发学生的学习兴趣, 充分调动起学生对本课程的学习积极性, 是教师的首要任务。在教学过程中, 把那些抽象且难于理解的内容, 通过形象、恰当的实例加以体现, 使学生对金属材料与热处理等领域知识有一个感性认知, 笔者对《金属材料与热处理》课程进行了如下教学探索。
教学改革与实践的探索
根据以上分析, 不难看出:对于中职学生来说, 不应采用与普通高中学生相同的教学方法;而应该根据他们的智力类型, 多让他们进行现场实践, 在做中学, 在学中做。这样, 学生才有兴趣、有积极性, 才能获得好的教学效果。
本着这种想法, 并受德国“双元制”培训的启发, 笔者决定对自己担任的《金属材料与热处理》课程进行教学改革。整个教学围绕着材料选择和安排热处理工艺两个教学活动展开。教学分为三阶段, 第一阶段:基础知识介绍;第二阶段:材料选择;第三阶段:安排热处理工艺并进行实践和对比。需要特别说明的是, 本课程的教学需与钳工实训课在同一个学期开展。
(一) 学习基础知识
要让学生具备一定的材料选择能力, 首先要让学生了解一些必备的基础知识, 如金属材料的力学性能 (强度、硬度、韧性、塑性等) 以及钢的化学成分、组织、性能之间的关系等。
金属材料的力学性能在本阶段的教学中, 要借助于拉伸试验, 让学生清楚何谓金属材料的强度、硬度、韧性、塑性等, 它们分别用哪些指标来衡量。如何衡量。教师通过引导学生分析齿轮 (已在机械制图、机械基础里学过) 的性能要求, 让学生知道学习这部分内容的用途;然后, 给出一些学生了解的零件, 让他们分析这些零件的力学性能要求。
钢的化学成分、组织、性能之间的关系在本阶段的教学中, 要借助于铁碳合金的平衡组织观察实验, 让学生清楚三种钢的室温平衡组织分别是什么;随着钢中含碳量的增加, 钢的组织和力学性能怎样变化。在钳工实训课里, 分别给学生20、45、T8、T12钢等四种钢料, 让学生依次锉削或锯割, 通过他们亲身感受来加深对结论的理解和记忆。
(二) 根据使用要求选择材料并加工成工具
根据要求选择材料教师先以锉刀 (学生进行钳工实训, 对锉刀很熟悉) 为例, 分析如何根据工件的服役条件来选择材料, 然后教师将学生按学习能力强弱, 均匀分成4组, 每一组确定一名组长, 接下来教师布置工作任务, 让学生对给出的零件或工具进行材料选择。第一组:螺丝刀;第二组:弹簧;第三组:手锤;第四组:刮刀。同时宣布考核标准。让学生通过本过程, 掌握材料选择的步骤:了解工件的服役条件→确定它的性能要求→选择满足条件的材料等。学生完成任务后, 以小组为单位进行汇报, 其他小组成员进行评定, 教师进行总结。
加工成工具教师按照学生选择的材料进行备料, 各小组成员领料, 并按要求尺寸加工出成品 (此过程主要在钳工车间进行, 应与钳工教学结合起来) 。如果学生在加工过程中出现问题和困难, 教师要及时给予帮助。
(三) 安排热处理工艺
介绍常用热处理方法让学生了解退火、正火、淬火和回火的目的、操作方法、处理后的组织 (非重点, 提一下) , 掌握其应用。
确定热处理方法教师先以锉刀为例, 介绍一下它的热处理:为改善组织, 消除应力, 改善切削加工性而进行的预先热处理———球化退火;为获得高硬度、高耐磨性而进行的最终热处理———淬火+低温回火。接下来, 让学生确定自己加工出来的工件的热处理方法, 并以小组为单位进行汇报, 其他小组成员进行评定, 教师进行总结。
进行工具热处理实践教师根据学生确定的热处理方法确定它们的热处理工艺, 然后让学生按照热处理工艺对本组剩余的四个工件进行相应热处理。由于是高温作业, 在学生动手之前, 教师一定要跟学生强调操作安全, 并做好演示工作。
使用工具把学生制作的工具一部分进行热处理一部分不进行热处理, 使用并对比这两部分工件, 记录工件失效前的使用时间。让学生对工件热处理前后的使用寿命进行对比, 从而得出结论, 并以小组为单位进行原因分析。
当然, 在学生不能亲自动手去做每个实验的情况下, 也应尽可能地利用现代化的教学设备, 如计算机多媒体和网络教学手段, 把一些金属工艺过程直观形象地展现给学生。这也将给课堂增加很多的趣味与生动, 可以很大程度地调动学生学习兴趣与热情, 使学生充分利用视觉和听觉去获取知识, 提高学习效果。总之, 将教材中难以理解的知识点, 恰当地选用一些现实生活中的例子与大家所熟悉的俗语, 就能更好地加深学生对知识的理解与掌握, 而且会记忆深刻, 在教学中起到事半功倍的效果。
参考文献
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一、利用通俗实例，提高学生学习兴趣
《金属材料与热处理》这门课的特点是名词多、概念多、术语多，需要记忆的内容多，与现实生活的联系少，有时教师在课堂上讲得口干舌燥，学生却像雾里看花，不知所云，上课睡觉，学习兴趣低下，甚至到了教师不愿讲、学生不愿学的地步。要想讲好这门课，笔者认为，应多举一些与现实生活相关的例子，提高学生的学习兴趣和学习的积极性、主动性。为提高课堂教学效果，必须对《金属材料与热处理》的教学内容加以 “炒制”，加些“调味品”，创造现代教学所倡导的情景教学教育，以强化教学效果。例如，在介绍“金属的疲劳与韧性”这一章节时，笔者首先介绍疲劳与韧性的概念、特征，然后列举一些学生所熟悉的例子加以说明，如为何金属材料在使用时会导致突然断裂，甚至造成重大的人员伤亡和物质损失？
教学中，笔者首先向学生介绍一些工程材料，如钢、铝、塑料等，常用来制造一些结构件，如汽车车轴和飞机机翼等。那么，对于这些材料，究竟有哪些要求呢？这时，笔者就开始引导学生思考：“大家都看过电影《泰坦尼克号》，电影中那艘1912年制造完成的‘泰坦尼克号’邮轮在当时是最为豪华的，号称‘永不沉没’。但是，在首次航行中它就沉没于冰海，成为20世纪令人难以忘怀的悲惨海难。为什么号称‘不会沉没’的邮轮在撞上冰山后不到3小时就沉没了呢？再如，二战期间美国赶制了数百艘T-2型邮轮。令人不可思议的是，许多这样的邮轮虽然成功地逃过了纳粹U型潜艇的袭击，却毫无预兆地在航行中断裂为两截。其中，有的邮轮甚至发生在平静的港湾，造成重大的人员伤亡和物质损失。如何才能有效地延缓金属的疲劳，延长其使用寿命，减少损失呢？零件为什么会出现疲劳呢？”通过这样的启发，使学生带着疑问去听课，学生的好奇心一下子被调动起来了，听课的积极性自然提高了。这时，笔者再详细介绍有关疲劳断裂的特征：疲劳断裂并没有明显的宏观塑性变形，而是突然地破坏；引起疲劳断裂的应力很低，常常低于材料的屈服点；疲劳破坏的宏观断口有两部分组成，即疲劳裂纹的策源地及扩展区（光滑部分）和最后断裂区（毛糙部分）。机械零件之所以产生疲劳断裂，是由于材料表面或内部有缺陷（夹渣、划痕、尖角等）。这些地方的局部应力大于屈服点，从而产生局部塑性变形，导致开裂。这些微裂缝随应力循环次数的增加而逐渐扩展，直至最后承载面积大大减小，以致不能承受所加载荷而突然断裂。那么，如何预防呢？措施主要是提高材料自身质量，提高零件的加工质量、合金化、热处理，改善零件的结构形状，合理使用等。通过以上学习，使学生明白“泰坦尼克号”沉没九十多年的未解之谜。由于早年的“泰坦尼克号”采用了航行环境温度下有缺口敏感且硫、磷含量高的鋼板，这些材料冲击韧性很差，特别在低温环境中脆性更大，容易产生疲劳，当邮轮与冰山相撞时，材料很容易断裂。这是钢材的韧性、疲劳与人身安全的一个突出例证。美国赶制的数百艘T-2型邮轮，由于时间紧、任务重，材料表面及其内部有缺陷，从而引发了疲劳破坏。通过具体的案例，学生一下子就明白了，且全神贯注、饶有兴趣地掌握了这一教学上的疑难点。
二、以民间俗话为先导，由表面现象探索本质，提高学生学习的积极性
不少民间广为流传的俗语成语，很多是由劳动实践经验积累所得，贴近生活。在《金属材料与热处理》教学中，要努力挖掘教材的隐含内容，力求用俗语总结纯理论性的知识。上课时，以学生能接受的俗语成语，引导学生由表及里地进行学习。例如，在讲述感应加热表面淬火时，教材介绍感应加热表面淬火是利用涡流的集肤效应，对工件进行加热，淬硬层深度取决于电流的频率，并与电流的频率成反比。也就是说，电流的频率越高，淬硬层深度越浅；电流的频率越低，淬硬层深度越深。但是，一部分学生不能理解这样的解释。怎么办？笔者就列举厨师们常说的“小火慢炖”以及“开锅煮馅，盖锅煮皮”。“小火慢炖”，就是说炖肉时，用小火慢慢炖，开锅的频率较低，能量向下，肉才能炖烂；如果是大火，表面炖熟了，炖烂了，但里面还是生的。“开锅煮馅，盖锅煮皮”，意思是说“肉饺子难熟的是馅，好熟的是饺子皮。煮时，开锅后饺子下锅，等开锅后，掀开锅盖煮饺子。这样，开锅的频率低，能量向下，肉馅易熟；但煮素饺时，好熟的是馅，难熟的是皮，煮时应该盖住锅盖煮，开锅的频率高能量集中在表面，饺子皮容易煮熟。”由于和实际生活相结合，可以使学生容易理解且牢记，提高学生学习的积极性和主动性。
三、注意图形结合，辅之形象记忆
图画和图表可对知识的记录和传播起很大的作用。爱因斯坦认为，文字和数字在他的思维过程中发挥的作用并不重要。他不是沿纯数字或文字的推理方式思考，而是运用直观和空间的方式，形象地思考。在《金属材料与热处理》教学中，注重图形结合，再辅之以形象记忆，可以使学生较轻松地掌握那些需记忆的内容。例如，在讲述“铁碳合金相图”这一章节时，笔者首先介绍何谓铁碳相图，铁碳相图的横坐标、纵坐标各表示什么，为何铁碳相图只研究到含碳量6.69%的渗碳体？将问题提出后，加以解答，随之将挂图挂上，让学生熟悉相图的形状，并让学生看书，在看书的过程中能够提出问题。教师在讲课的过程中，加以解答。由于学生对相图有所了解，所以讲解时，最好是边讲、边画。讲解相图时，着重讲解各点、线的含义（图表表示）及其组织随温度变化的规律，举出一些具体的铁碳合金。例如，含碳量1.2%的钢在1300℃、1000℃、800℃、700℃、600℃及常温下的组织和性能，并加以说明钢的性能为何与含碳量有关，要求学生也熟练掌握相图、分析相图。
四、借助多媒体教学，调动学生学习兴趣
借助多媒体教学，可以使学生充分应用视觉和听觉去获取知识。在介绍热处理方法时，由于学生大多数来自农村，对热处理不了解，可是退火、正火、淬火、回火等热处理工艺受设备条件限制，在实际教学过程中又难以现场操作演示。如果仅凭挂图及几个应用实例分析，很难把枯燥、抽象的内容讲“活”，从而使学生由听不懂转为不愿听，使教学效果大打折扣。而结合计算机多媒体教学手段，则可把热处理工艺过程直观、形象地展现给学生，使学生有身入其境之感，好像亲自参与了操作。这将给教学增加很多的趣味与生动，在很大程度上调动学生的学习兴趣与热情，使学生充分应用视觉和听觉去获取知识，大大提高教学效果，起到事半功倍的作用。学生也会由听得懂到愿意听，由愿意学到学得会，提高教学效果，达到教学目的。
从多年的教学实践工作来看，笔者认为，要想讲好《金属材料与热处理》这门课，教师不能机械地把教材和参考书上的内容灌输给学生，而要认真钻研教材和参考书，创造性地使用教材，以各章节的重点和难点为依据，把自己对教材和参考书的理解，与所讲解的知识融会贯通，对问题的讲解不在深度而在透彻，多列举一些与现实生活密切联系且学生易理解的例子，同时借助多媒体教学，将理论联系实际，与学生的生产实习相结合。这样，学生就会愿意学、学得好、学得会，从而最终达到教学目的。
金属材料与热处理多样化教学
摘要：《金属材料与热处理》是一门重要的技术基础课，具有较强的实践性和综合性，课程特点为：名词概念术语多，定性描述经验总结多，记忆性的内容规律多，课程学习难度较大。本文着重阐述如何将现代教育理论和技术与传统的教学模式有机地结合，教学方法和手段根据教学对象和教学内容而灵活多样，因材施教，从而收到良好的教学效果。
关键词：金属材料与热处理；多元智能理论；教学效果
一、多元智能理论的应用
美国哈佛大学心理学家霍华德·加德纳于1983年提出了多元智能理论，是对传统智能理论的挑战，学术界普遍认为多元智能理论为职业教育提供了一种重要的理论支撑。所谓智力“是在某种社会和文化环境的价值标准下，个体以解决自己遇到的真正难题或生产及创造出有效产品所需要的能力”。并非以往我们认识的那样，是以语言能力和数学逻辑能力为核心，以整合的方式存在着的一种智力。多元智能理论是加德纳经过多年对心理学、生理学、教育学、艺术教育的研究，证明了人类思维和认识世界的方式是多元化的，至少存在八种彼此独立、以多样方式存在着的智力组成。
言语能力（linguistic intelligence）：是指用言语思维、用言语表达和欣赏语言能力。
数学智能（musical intelligence）：是指人能够计算、量化、思考命题和假设，并进行复杂数学运算的能力。
空间智能（spatial intellignece）：是指人们运用三维空间的方式进行思维的能力。
运动智能（bodily-kinesthetic intelligence）：是指人运用整 1
个身体来表达想法和感觉，以及运用双手灵巧地生产或改造事物。
音乐智能（musical intelligence）：是指人们能敏锐地感知音调、旋律、节奏和音色等能力。
人际关系的智能（interpersonal intelligence）：是指能够有效地理解别人和与人交往的能力。
自我认识能力（intarpersonal intelligence）：是指关于构建正确自我知觉的能力，并善于用这种知识来引导自己的人生。
自然观察智能（naturalist intelligence）：是指观察自然界中各种形态，对物体进行辨认和分类，能够洞察自然或人造系统的能力，它们互相联系却又各自独立。加德纳的多元智能理论比传统智能理论具有更大的优越性，它给我们提供了一种多维地看待人的智力的视野的方法，对我们正确地、全面地认识学生具有很高的借鉴作用。
二、多元智能理论对金属材料与热处理课程教学的启发
传统的金属材料与热处理的教学方法是以“教师讲，学生听”为主要形式，强调对学生进行知识的灌输。忽视课外教学和实践教学，使学生的许多智能因没有接触到开发的某种环境而未被激发出来，得不到发展。而课堂改革的关键是把时间还给学生，还学生学习的主体地位，强调“学中做”，“做中学”。认知心理学研究证明，人们在日常生活和学习中获得的信息：听占45%，说占30%，读占16%，写占9%，说明课堂上多种感官参与的重要性，并不是老师讲的越多越好。金属材料与热处理课的教学目标不仅应改只让学生理解理论概念，而且应该在学习的过程中培养学生多种素质能力，注重学生的主动学习，合理选择教学内容，采用多样化的教学方法，培养学生的多元智能，使学生获得全面的发展和体验学习的乐趣。教学不能只注重学生的成绩，而应该根据学生的自身基础条件和学习的努力程度、创新意识和实践能力的高低，集合学生平时的学习情况及个人的多元智能进行科学评价。
三、多元智能理论对金属材料与热处理课的指导
（一）最好的教学法——兴趣教学
鲁迅先生曾言：兴趣是最好的老师。充分做好起始阶段的课程导入，从人类认识材料和使用材料的发展史讲起，人类从最初的石器时代、青铜时代、铸铁时代、有色金属和钢时代走到今天人工合成材料时代，人类的衣食住行都离不开使用材料，通过典型事例来激发学生的学习兴趣，如夏末商初距今3600年的司母戊大鼎、汉代的长信宫灯、秦陵铜车马、越王勾践青铜剑„„。激发学生探求新知识的兴趣，进入学习状态。
（二）启发式教学——激发学生思考
讲授具体内容时采用“问题式”，是培养学生创造思维的有效手段。它可概括成如下简化模式：提出问题——分析问题——解决问题——引伸提高，如在学习了铁碳合金相图后，让学生讨论金属在锻造时为何要“趁热打铁”？学生很自然的想到了相图的四个作用之一，即在锻造工艺上的应用，一般要将钢材加热到1000℃～1250℃高温下获得单相的奥氏体组织，其强度低塑性好，易于塑性变形加工。教师的作用不仅仅在于“给出知识”，更重要的是要善于设计疑问，激发学生的认识冲突，使其处于积极主动的地位，从而把他们的注意力引向所研究的问题上来。这样才有利于学生自主学习的形成、创新思维的培养。
（三）理论联系实际——学习信心培养
讲解概念和原理是时，应注意联系学生已有的感性认识、生活经验和生产实际。比如可用白糖水或盐水结成冰来解释固溶体，用弹簧和橡皮泥来解释弹性变形和塑性变形。利用这些比喻型的实例，既可活跃课堂气氛，又可引起学生兴趣，加深对内容的理解和记忆。无论哪种实例，都要注意紧扣主题而又准确妥贴。
（四）设置悬念——延伸教学
在讲解“铜及铜合金时”，平铺直叙的讲解锡、铅对青铜合金力学性能的影响，很难提起学生的兴趣，通过考古事例设置悬念，来诱导
学生的好奇心，创设了 “悬念猜想”的学习情境，从而进入教学过程。
例如在挖掘秦陵铜车马坑时，考古工作者发现一把青铜剑被一尊重达150ｋｇ的陶俑压弯了,其弯曲的程度超过45°,当人们移开陶俑之后,令人惊诧的奇迹出现了:那又窄又薄的青铜剑,竟在一瞬间反弹平直,自然恢复。让学生在课外思考，为何这把青铜剑被150ｋｇ的陶俑压弯两千多年还能恢复平直？学生课后探究后得知，春秋时期，吴越等地出现了复合剑制作技术，不同部位分别制造，然后用铸接技术连接，剑脊的铅含量较多使其韧性强，而剑刃铅含量低而锡含量高使其硬度高，剑脊锡含量8.13%，铅含量13.14%，这样的剑身韧性很强，而剑刃锡含量23.72%，铅含量1.42%，因此强度相当高。这种青铜剑具有完美的刚柔结合的特性。这种技术是中国独有，代表了青铜兵器制作技术的顶峰。通过悬念教学法加深了对所学部分知识的理解，增强了学生自学能力，提高了分析问题和解决问题的能力。
（五）多媒体教学——抽象变形象
多媒体教学具有容量大、直观、容易接受的特点。教师可根据教学内容制作课件，配上文字、图片等内容。如演示纯金属的结晶、拉伸变形、疲劳破坏、塑性变形的过程等。运用数码相机和摄像机将生产加工过程、生产设备或技术人员的解说等内容拍摄下来，放入课件中，可有效地避免受场地、设备、时间的限制，更生动、清楚、直观地表现教学内容，使学生得到深刻的印象，从而达到更理想的教学效果。通过多媒体教学的方法加以展现。使教室的空间得到了广阔的延伸，使学生不出教室便可置身于实验室和工厂的车间之中，使学生所学到的知识更贴近生产实践。
（六）实验教学——创新精神培养
利用学校和社会资源尽可能的安排实验教学，如（1）硬度测试（2）钢的火花鉴别（3）錾子的热处理实验（4）铁碳合金的平衡组织观察试验。通过学生在实验过程中动手操作和进行数据处理，便可达到以下目的：熟悉了实验设备和操作步骤；加深了对相应指标的理解；掌
握数据采集和处理的方法，深化了对相关公式的理解；通过实验能培养学生创新精神和实践能力，加深对所学知识的理解。
结论：《金属材料与热处理》是一门重要的技术基础课，内容庞杂，实践性强，教师要不断学习现代教育理论和技术，提升教学能力，不断改进教学方法，培养学生多元智能，才能为学生今后走上工作岗位打下坚实基础。
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摘要：金属材料与热处理是一门专业基础课,学生普遍感到学习难度大。在教学实践中,教师要采取各种措施，运用各种方法，努力激发和培养学生的学习兴趣才能获得好的教学效果。
关键词：金属材料与热处理 教学方法 兴趣
在职业教育中，学生大都是被高中、大学所淘汰下来的，生源较差，学习兴趣不浓厚。导致在上课时有打瞌睡、玩手机、交头接耳等现象。这种现象的出现，至少说明两个问题：第一，职业院校的学生不能做到积极主动地去学习，第二，我们任课教师还不能够很好的激发学生的学习积极性。随着学生的生源素质不断下降，这就对职业教师在教学技巧和方法上提出了更高的要求。我们如何激发学生的学习兴趣提高教学效果是每一个技工学校老师应该思考的问题，下面我就《金属材料与热处理》课程的教学谈谈一些自己的看法。
一． 根据教学内容，激趣导入新课
俗话说“良好的开端是成功的一半”，精彩的导入无疑会引发学生浓厚的学习兴趣，为新课的教学奠定良好的基础。例如在学习《绪论》时，可以采用讲故事的方式导入新课，先讲述我们人类历史进化的阶段由旧石器时代一直到现在，都是以人类所掌握的工具和金属冶炼以及材料使用技术来衡量的。并通过我们现实生活中息息相关的实际例子，导入新课，提高学生的学习兴趣。还可以用做实验产生疑问的的方式直接导入，在讲解到钢在加热及冷却时的组织转变时，可以通过一个简单的实验导入新课，我们将一根直径为1mm的弹簧钢丝剪成两段，放在酒精灯上同时加热到赤红色，然后分别放入水中和空气中冷却，冷却后用手进行弯折，对比观察两根钢丝性能的差别，结果是：放在水中冷却的一根钢丝硬而脆，很容易折断，而放在空气中冷却的一根钢丝较好的塑像，可以卷成圆圈儿不断裂。为什么同样的材料，加热的温度相同，由于我们选用的冷却的方式不同，一个是水冷，一个是空冷。它们的性能就产生差别呢？学生激起了疑问，提高了学习兴趣，课题的气氛马上活跃起来了，由此引入了新课的学习，要弄清产生差别的原因，就要了解奥氏体在冷却过程中组织的变化规律。
二．优化教学方法，采用多媒体教学
采用多媒体教学。有一些章节的金属的微观结构，都采用了多媒体进行演示。比如在讲到金属材料热处理的方法时，由于受到条件的限制，没法进行理实一体化教学，仅仅只靠书本上的文字和插图很难达到理想的效果，在讲解的时候，学生肯定会听得云里雾里，似懂非懂。如何将枯燥而有抽象的内容讲得形象、具体呢。这就要用到计算机多媒体现代的教学手段了，把热处理的工艺过程形象的展现给学生，这将会给课本的教学增加很多的趣味性，来提高学生的学习兴趣，教学效果自然也会得到了提高。
三．通过实例,以形象思维促进抽象思维。
部分内容仅从概念的角度介绍，较抽象。学生对定义的理解易出现困难，对概念更是弄不清楚。建议这部分内容尽可能多的采用有趣、直观、多样的方式进行启发式教学例如,“纯金属的结晶”的学习内容是很枯燥的,而且不能采用实验的方法。如果只是按部就班的地讲结晶的概念及结晶的条件和特点,那么,学生很难理解，必然会产生厌学的情绪，达不到预期的教学效果。那么，我们在教学实践中,就可采用生活中常见的水结冰过程作为金属结晶过程的类比例子,首先阐述水结冰的具体过程，提出水结晶时的理论结晶温度、实际结晶温度、结晶时的温度变化，物质状态的变化等方面的问题。并类比到金属结晶的过程中，并根据其温度的变化提出在结晶的过程中，为什么温度曲线有一段是水平？学生对水的结冰过程是有感性认识的,将书中的基本术语与常见现象联系之后,形象思维和抽象思维互动,理解就变得简单明了。但是，需要注意的是,对于类比例子的挑选一定要谨慎,所选出的类比例子一定要有可比性、直观性和代表性。切不可随意设比,否则不仅不会起到应有的作用,反而会造成概念的混乱，适得其反。
四、从生产实际出发,提高学生的学习积极性
《金属材料与热处理》是专业基础课,很多情况下,都与我们现实生活是分不开的。这就要求教师能因势利导学生透过现象看本质,从用我们所学的知识去解释生活中所遇到的现象，有目的地提出讨论题，让学生充分发挥自己的主观能动性，并展开讨论，各抒己见。另外，对教师来说，可以多收集一些工厂生产中
出现的实际问题,提出来，先让学生讨论，并鼓励他们提出自己的观点以及补救措施。等学生提出后,教师要对每一个方案要进行点评，并对学生进行鼓励，提高他们的积极性。在这个过程中,学生由被动学习转变为主动学习,激发了学生的思维和创造性,培养团体协作能力和认真分析实际问题的能力。比如,钳工专业的学生在进行钳工实习时,经常出现了锉刀磨损快的问题。针对这一问题,教师就可以鼓励同学们首先自己找原因,再找对策。并列举出了许多可能出现的关于原材料和锉刀的材质问题。然后，教师在对每种可能后面,一一做出解决方案。经过这样的学习实践转化过程,同学们的学习兴趣和考虑问题的全面性也大大提高,又实现了知识和能力之间互相促进提高的良性循环。
总之，“教学有法，但教无定法。”在教学实践中，提高教学效果的方法多种多样，各有千秋。教学实践证明，在《金属材料与热处理》的教学中，教师若能结合学科的特点，理论结合实际，应用形象直观的方法，利用通俗的语言有趣的讲解，提高学生的学习积极性，就一定能够取得令人满意的教学效果。
参考文献
2、改进和优化模具结构设计的基本作用是什么? 举例说明其对模具寿命的影响？
3、分析拉深模具的工作条件、主要失效形式、性能要求和材料选用?
4、选择锤锻模具材料和确定其工作硬度的依据是什么? 5从工艺性能和承载能力角度判断下列钢号属于哪类冷作模具钢：7Cr7Mo2V2Si、Crl2MoV、Cr4W2MoV、GCrl5、9Crl8、W6Mo5Cr4V2、5Cr4Mo3SiMnVAl、6CrNiSiMnMoV、9Cr6W3Mo2V2、65Cr4W3Mo2VNb。
6、选择塑料模具材料的依据有哪些? 请为下列工作条件下的塑料模具选用材料。(1)高耐磨、高精度、型腔复杂的塑料模具；(2)耐腐蚀、高精度塑料模具。
7、针对型腔复杂、精度要求高和寿命要求长的塑料模具，选材时主要考虑哪些因素？现有T12A和3Cr2Mo（P20）两种材料，请选择最合适的材料，并说明理由？
8选择压铸模具材料的主要依据有哪些?
9、分析厚板冲裁模具的工作条件、主要失效形式、性能要求和材料选用? 某接触簧片级进模具凸模用W6Mo5Cr4V2钢制造，寿命只有1000件左右，且主要表现为脆断，请给出改进措施？
10、模具表面处理的目的是什么? 模具表面处理常用的方法有哪些? 某M8螺帽冷作模具，选Cr12钢制造，采用常规淬火、回火工艺处理，使用寿命只有3 000次左右，且发现模具型腔表面磨损严重，有粘模现象，请提出改进措施？
11、何谓时效硬化型塑料模具钢? 简述其性能及应用特点?
12、模具表面处理的目的是什么? 模具表面处理常用的方法有哪些? 某钨合金热挤压模具，用传统工具钢制造，挤压温度在1320℃以上时，只能进行1次作业，模具被严重磨损，且挤压材料因表面被合金化而变质，请给出改进措施？
13、选择塑料模具材料的依据有哪些? 请为下列工作条件下的塑料模具选用材料：(1)形状简单，精度要求低、批量不大的塑料注射模具；(2)大型、复杂、产品批量大的塑料注射模具。对某些高速成型的塑料制品模具，工作时模具表面的工作温度短时间内会达到400℃，请选择模具材料，说明原因？
部分答案
7、针对型腔复杂、精度要求高和寿命要求长的塑料模具，选材时主要考虑哪些因素？现有T12A和3Cr2Mo（P20）两种材料，请选择最合适的材料，并说明理由？ 参考答案： 1）考虑因素：
（1）首先满足材料的使用性能足够原则；
（2）考虑材料的工艺性能：如型腔的加工性能；
（3）防止型腔切削加工成形后因淬火处理引起过大的型腔变形； 2）合适材料是3Cr2Mo（P20）钢。
3Cr2Mo（P20）钢是预硬型塑料模具钢。该钢预先经过了预硬化处理（调质处理），具有较好的综合力学性能和加工性能，保证了模具的精度和使用性能要求，加工后直接使用，不需要再进行热处理。
T12A钢属高碳工具钢，因硬度高、需球化退火才能加工，加工后需进行热处理，由于模具型腔复杂，易产生淬火变形，不适合制作此类模具。
8、选择压铸模具材料的主要依据有哪些? 答：根据压铸摸具的工作条件、性能要求、失效形式和模具要求、预期寿命进行选择： 1）工作条件（2分）
模具温升高和反复加热和冷却作用：工作时与高温液态金属接触，受热时间长，受热温度高(压铸有色金属时,温度达400-800℃；压铸黑色金属时,温度可达1000℃以上)；高的压力(20-120MPa)及金属液流的高速冲刷作用；
2）主要失效形式：热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀。低温合金压铸，以磨损失效为主（2分）3）主要性能要求：（2分）
(1)较高的耐热性和良好的高温力学性能；(2)优良的耐冷热疲劳性和高的导热性；(3)良好的抗氧化性和耐蚀性；(4)较高的淬透性。4）常用的压铸模用钢（4分）
以钨系、铬系、铬钼系热作模具钢为主。要求不高时，可用合金工具钢或合金结构钢，如40Cr、4CrSi、30CrMnSi、4CrW2Si、5CrW2Si、5CrNiMo、5CrMnMo；要求较高时，采用4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiVl、4Cr5W2VSi、4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3Mo2MnVNbB、3Cr3Mo3W2V、3Cr2W8V钢等，其中4Cr5MoSiVl、3Cr2W8V、4CrSMo2MnVSi、4Cr3Mo2MnVNbB钢是压铸模常用钢
9、分析厚板冲裁模具的工作条件、主要失效形式、性能要求和材料选用? 某接触簧片级进模具凸模用W6Mo5Cr4V2钢制造，寿命只有1000件左右，且主要表现为脆断，请给出改进措施？
答：1）工作条件：
冲裁模具的工作部位是刃口。冲裁时，刃口受到弯曲和剪切的作用，还要受到冲击。同时，板料与刃口部位产生强烈的摩擦。2）主要失效形式：
冲裁模具的主要失效形式是刃口磨损。有时存在不均匀磨损和凸模折断、凹模局部掉块现象。3）性能要求
高的硬度和耐磨性，足够的抗压、抗弯强度；对于厚板(板厚>1.5mm)，还应具有良好的强韧性；
4）材料选用：选材主要考虑材料的强韧性和高耐磨性。
（1）对小批量生产，选T8A、9SiCr、5CrW2Si等钢种；
（2）对大批量生产，选用W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2钢制作凸模，用Crl2MoV或Crl2Mo1V1钢制作凹模；
（3）当传统钢种韧性不足，易断裂时，可选用新型模具钢，如LD、65Nb、012Al、GD、CH-1等钢种。
5）改进措施：用W6Mo5Cr4V2钢制造，发生断裂，说明材料的韧性不足。（1）选用新型模具钢，如GD等改善韧性；
（2）热处理工艺采用低温淬火、分级淬火、等温淬火，提高韧性；（3）采用韧性较好的材料，辅以表面处理技术如渗硼、渗金属等。
11、何谓时效硬化型塑料模具钢? 简述其性能及应用特点? 答：时效硬化型塑料模具钢是指一类低碳、主要含Ni、Cu等合金元素的抗腐蚀塑料模具用钢。这类钢经固溶处理+失效处理后，具有高的强度、硬度，高的抗腐蚀性和高的加工精度。常用钢种：
① 25CrNi3MoAl：属低碳低镍时效硬化型塑料模具钢，我国自行研制开发，主要特点是：钢中碳和镍含量低，价格远低于马氏体时效钢，适用普通和高精密和各种塑料模具.②18Ni类钢：属低碳马氏体时效型模具钢，%C极低,目的是为改善钢的韧性。依据屈服强度可分为1400，1700，2100MPa三个级别。
18Ni类钢主要用于制作精度高、超镜面、型腔复杂、大截面、大批量生产的塑料模具 ③ 06Ni6CrMoVTiAl（06钢）和10Ni3CuAlMoS(PMS)属新型塑料模具钢，具有良好的加工性能和综合力学性能，制品表面粗糙度低，应用越来越广泛。热处理工艺特点及应用： 分两个步骤，1)固溶处理，将钢加热至高温，使合金元素充分溶入奥氏体； 2)时效处理，使模具达到所需的力学性能。①碳含量低、合金元素含量较高，经固溶处理后为单一组织的过饱和固溶体，处于软化状态。②较低温度时效处理后，固溶体中能析出细小弥散的金属化合物，使模具钢的强度和硬度大大提高，此过程中，尺寸和形状变化极小。③抛光性和表面刻蚀性良好。
应用：适合制作强度和韧性、尺寸精度、表面粗糙度和耐磨性都要求较高的塑料模具，以及透明塑料模具等。
6、13题 第1问
答：
1、根据模具服役条件和质量要求选择模具材料
（1）模具型腔表面要求高硬度、耐磨，而心部具有较好韧性的塑料模具，可选用渗碳型塑料模具钢制造。如尺寸较小且型腔不太复杂时，可选用淬透性相对较小的渗碳型塑料模具钢，如20、20Cr钢等；对于尺寸较大、型腔复杂的塑料模具，可以选用淬透性较好的渗碳型塑料模具钢，如12CrNi3A、12CrNi4A等。
（2）模具型腔复杂、精度要求高和寿命要求长的塑料模具，为防止型腔切削加工成形后因淬火处理引起过大的型腔变形，保证模具的精度和使用性能，选用预硬型塑料模具钢。如40Cr、3Cr2Mo（P20）、3Cr2NiMo、4Cr5MoSiV1钢等。
（3）以玻璃纤维做填充剂的注射模具，要求较高的硬度、耐磨性、抗压强度、韧性、抛光性和电加工等综合行能，为防止模具型腔表面过早磨损或局部变形，可选用整体淬硬型塑料
模具钢，如T8A、T10A、9SiCr、CrWMn、Cr12V1和Cr12Mo等，也可选用25CrNi3MoAl、18Ni、06Ni6CrMoVTiAl（06 Ni钢）等时效硬化钢。
（4）聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS加抗燃树脂等为原料的塑料制品，成型过程中会分解出腐蚀性气体，对模具产生腐蚀性作用，可选用耐蚀性塑料模具钢。常用的有 9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo4V、4Cr13、0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)等；也可选用普通材料制作模具，再进行镀铬或其他耐腐蚀的表面处理。
（5）要求型腔表面粗糙度低、光亮度高、尺寸和形状精度高、型腔复杂，以及具有镜面抛光性和高耐磨性要求的透明制品塑料模具，如汽车灯罩、汽车仪表盘、电视机、电话机外壳等，选用能获得高硬度的超纯净钢。PMS、06Ni和18 Ni等时效硬化钢是较理想的材料，预硬化型钢P20系列、5NiSCa和8Cr2S等，镜面抛光性中等，也可选用。
（6）高速成型的塑料制品，其模具表面的工作温度短时间内会超过400℃。为保证模具的使用精度，防止塑料制件在脱模后由于温度过高而变形，模具材料应该具有良好的导热性能，可选用铍青铜或高强度铝合金来制造。（7）塑料制件形状越复杂，模具型腔的加工越困难,须选用加工性能好和热处理变形小的模具材料；塑料制件越大，型腔的切削加工量也越大，切削力也大，此时模具材料最好选用易切削钢；塑料制件较小时，模具型腔体积小，切削量和切削力通常也较小，所以小型模具往往可以选用预硬化型塑料模具钢。
（8）若要求塑料模具的交货时间越短越好，采用铸造尤其是精密铸造方法制造塑料模是缩短加工周期的好方法，此时可选用特别适合于精铸成型的铝合金或锌合金。对于钢制塑料模，若选用易切削预硬化钢，也可以大大缩短制模周期。
2、根据塑料制品的生产批量选择模具材料
（1）生产批量较小时，为降低模具造价，可选用较普通的材料，如铝合金、锌合金、碳素钢及合金结构钢等来制造模具；
（2）生产批量较大时，应根据模具工作条件和对模具质量的要求来选材，一般选用高级优质的塑料模具钢。6、13题 第2问
具体选材依据（4分）
(1)形状简单，精度要求低、批量不大的塑料模；选普通材料如碳素钢或合金钢等，例45，40Cr(2)高耐磨、高精度、型腔复杂的塑料模；选用预硬型塑料模具钢。如3Cr2Mo（P20）、3Cr2NiMo、4Cr5MoSiV1钢等
(3)大型、复杂、产品批量大的塑料注射摸；选PMS、06Ni和18 Ni等时效硬化钢或预硬化型钢P20系列。
(4)耐蚀、高精度塑料模具；常用9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo4V、4Cr13、0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)等；也可选用普通材料制作模具，再进行镀铬或其他耐腐蚀的表面处理。
10、12题 第1问
模具主要依靠型腔表面进行工作，模具的失效80％以上为表面损伤，如磨损、疲劳、腐蚀等。
对模具型腔表面进行处理，可以提高其表面硬度，改变表层化学成分和组织，因而，可以提高其耐磨性、抗粘附性、疲劳抗力和耐腐蚀性等。不仅可以有效地延长模具的使用寿命，降低生产成本，而且还能提高被加工件的表面质量。
表面处理方法很多，用于各类模具都有很好的效果，常用的表面处理方法主要是化学热处理和表面覆盖技术 10、12题 第2问
例1：M8螺帽模具，选Crl2钢。
采用常规淬火、回火工艺，使用寿命只有3 000多次； 经固体渗硼处理后寿命为25 000-30000次；
在渗硼的基础上进行离子渗硫处理，寿命达到100000次，且克服了粘模现象。
例1：加工高熔点金属的热挤压模，当挤压温度在1320℃以上时只能进行一次作业；喷涂0.5-1.0mm的氧化铝涂层后，挤压温度可达1650℃
喷涂氧化锆涂层，挤压温度可2370℃，模具工作寿命延长5-10倍。
1、简述模具材料对模具寿命的影响，总结模具选材的主要原则。
答：1）从模具的使用来看，根据模具的工作状况，选用具有适当的强度和韧性匹配的模具，从而使模具寿命最高；通过适当地热处理与表面处理，使模具内部韧性高、模具表面强度高和耐磨性高，能有效地提高模具的整体性能及寿命。2）主要原则：
（1）使用性能足够；（2）工艺性能良好；（3）供应上能保证；（4）经济性合理。
2、改进和优化模具结构设计的基本作用是什么? 举例说明其对模具寿命的影响？
3、分析拉深模具的工作条件、主要失效形式、性能要求和材料选用? 答： 1）工作条件：拉深模具主要用于金属板料的拉深成形，拉深过程中模具的受力状态如课本图 7-8 所示。拉深载荷通过凸模圆角部位传给工件，工件外面部分通过凹模端面与压边圈之间向内流动。成形过程中，工件给凸模圆角半径部分压力F＇4，及摩擦力F4，给凹模圆角半径压力F＇3及摩擦力F3，给压力圈压力F＇1和摩擦力F1，给凹模端面压力F＇2和摩擦力F2.2）主要失效形式：拉深模凸模、凹模和压边圈工作部分没有锋利的尖角，模具零件受力不像冲裁模那样局限在很小范围内，同时凸凹模间隙一般都比板材厚度大，模具较少出现断裂和塑形变形失效。但拉深模工作时，板材与凹模和压边圈产生相对运动，存在很大的摩擦，因此拉深模的主要失效形式为磨损，在磨损形式及机理上，主要表现为粘着磨损。3）
4）材料的选用：根据坯料材质的不同，选用与其亲和力小的模具材料。一般来说，坯料为钢板，模具材料应选用有色金属，反之，坯料为有色金属，模具材料则选用钢和铁。（1）对于圆形件，小批量，可选T8/T10/45钢：（2）对于中批量的中小件，选MnCrW、crWV;（3）对于形状不规则的中小件，选Cr12MoV；（4）对于小件大批量，选硬质合金；
（5）对于大型拉延模、汽车覆盖件模，可选铸铁。
4、选择锤锻模具材料和确定其工作硬度的依据是什么? p142
一、巧设教学情境, 激发学生学习兴趣
“知之者不如好之者, 好之者不如乐之者”, 兴趣是学生主动学习, 积极思维, 真正成为学习主体的内在动力。也是提高教学质量, 保证教学质量的关键。
本课程的实践性较强, 在生产、生活中的应用性也非常广, 教师可以创设与生产、生活联系密切的教学情境, 来激发学生的学习兴趣, 变被动学习为主动学习, 以提高学习效果。比如在介绍钢的热处理时, 可以首先播放一些学生比较喜欢的武侠小说中武器制作的片段并提出问题:为什么要先将坯料放在炉中加热, 再进行锻打, 还要将其浸入水中, 反复进行?学生会随着教师设置的情境从武侠小说逐渐进入到课程的学习任务中, 积极主动地通过各种方式寻求答案, 老师也可在这个时候适时的引入关于金属热处理的概念、方法及热处理后金属材料组织性能的转变的讲解。又如在介绍“金属材料的机械性能”这一内容前, 拿出事先准备好的的多个弹簧秤, 让学生进行称重实验, 同时让学生进行观察并讨论, 为什么利用弹簧秤称重时, 称较轻的物品时弹簧秤可以正常使用较长时间, 但在称较重的物品时弹簧秤可能很快被损坏, 无法正常使用呢?通过学生们的讨论, 很自然地将学生的注意力引入到“金属材料的机械性能”的学习中, 提高了学生的学习积极性, 使学生的被动学生转变成为主动探究。
二、利用信息化教学手段, 提供学生自主学习的环境
随着计算机、多媒体、网络、通讯和人工智能的飞速发展, 人类进入了信息化时代。数字化、信息化已成为当今乃至未来社会的显著特征, 对人们的生产、生活、学习方式产生了深远的影响。利用信息化教学手段, 让学生在教师创建的不同教学情境中、通过教师提供的多种教学资源, 通过小组协作、师生互动等学习过程发挥学生的主动性和积极性, 让学生真正成为学习的主体。
大学城空间课程的推出, 教师可将平时上课所用的教学PPT、教学讲义、及相关教学资源上传到网上, 学生在课堂上没有弄懂的知识通过自主观看老师上传空间的资料反复学习, 利用空间, 教师还可在网上对学生实现不受空间与时间限制的指导, 大大提高教学效果。
随着翻转课堂等概念的普及, 微课受到了教育界的广泛重视。微课是将教学重点、难点、疑点等通过精心构思, 录制成一个个5-8分钟, 50M左右大小的简短视频, 上传至网上, 方便学生随时随地通过网络下载或点播, 可重复使用, 利用率高, 能较好地满足师生的个性化教学和个性化学习需求, 很好地提供了让学生自主学习的环境, 可以作为《金属材料与热处理》课程教学的重要教学模式。
比如“钢的热处理”中介绍的是退火、正火、淬火、回火和钢的表面热处理等内容。这“四把火”既是教学重点, 也是教学难点, 每一把“火”的加热温度、保温时间、冷却速度、组织变化等内容特别容易混淆, 而这些因素在热处理工艺过程中对于材料的组织变化起着决定性的作用, 直接影响产品的质量。为了让学生熟悉并掌握这“四把火”, 可将每把“火”在实际中的应用视频及其加热温度、保温时间、冷却速度、组织变化等内容制作成微课, 上传到网上, 让学生能通过网络随时随地进行观看, 通过多次反复, 一方面可以让学生熟悉这部分内容, 同时让学生对于热处理的工艺流程有了一个比较深刻的印象, 做到理论和实践的有机结合, 取得更好的教学效果。
三、强化师资培训, 提高教师的教学能力
信息化教学手段的合理使用, 能激发学生的学习兴趣, 提高学生的学习积极性, 而对教师则提出了更高的要求:1.根据教学要求, 针对教学重点和难点, 将教学内容设置成一个个教学情境;2.熟练掌握现代信息技术, 如PPT课件制作技术、录屏、视频制作编辑等软件的使用;3.广博的知识和精湛的教学技艺。这就要求我们紧跟时代发展要求, 加强校企合作, 强化师资培训与队伍建设, 定期分批安排老师进行针对性的培训, “内培外引”, 形成竞争机制, 提高教师教学能力, 以达到提高教学效果的目的。
“教学有法, 教无定法”。在教学实践中, 提高教学效果的方法多种多样, 各有千秋。教学实践证明, 在《金属材料与热处理》的教学中, 教师应精心设计各种教学情境, 充分利用现代化教学手段, 不断提高自身的综合专业素养, 理论联系实际, 激发学生的学习兴趣, 提高教学效果。
参考文献
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关键词：金属材料与热处理 案例教学法 冶金专业
金属材料与热处理课程是高职院校冶金专业中一门专业性强、抽象难学的课程。笔者在多年的教学过程中，采用案例教学法，使抽象难懂的概念形象化和具体化，取得了比较好的教学效果。下面，笔者就金属材料与热处理课程教学过程中，如何进行案例教学进行具体说明。
一、缺口效应
金属材料存在缺口的情况下，金属材料的力学性与没有缺口情况时是不一样的。金属缺口存在时，缺口处的受力状态会发生改变，使得金属材料变得脆弱，危及机械机电设备的正常运转。为了将金属材料缺口效应讲明白，笔者在课堂教学时，准备了两张完全相同的塑料包装纸，其中一张塑料包装纸保持原样，用剪刀在另一张塑料包装纸剪一个小缺口。然后，笔者叫了一名学生上讲台以同样的路线撕裂塑料包装纸，在撕裂过程中，存在小缺口的塑料包装纸很容易撕裂，而另一种没有缺口的塑料包装纸则更难撕破，显示出有缺口的塑料包装纸力学性能发生了很大改变。在外力的作用下，外力集中于缺口位置，超过材料屈服强度而使塑性变化并开裂，这就是缺口效应。笔者通过这个形象的案例，很好地说明了金属材料缺口效应。
二、疲劳现象
机械设备中结构零件有时破裂，会造成重大经济损失，甚至危害工作人员生命安全。许多造成破裂的机械零件是在循环变动载荷下运行的，例如齿轮和曲轴等。在运行过程中，这些机械构件在工作应力低于金属材料屈服强度时就出现破裂现象，这种现象就是疲劳现象。据统计，工作过程中发生破裂情况至少有八成是由于疲劳破裂引起的，而且疲劳破裂在发生前没有明显征兆，具有很大危害。学生很难理解金属材料的疲劳破裂问题。为此，笔者在课堂教学时准备了几根铁丝，让几个学生对铁丝反复弯折，在很短的时间铁丝就被折断，这是由于疲劳现象产生的断裂。机械结构零件材料表面存在缺陷问题时，例如划痕和裂纹等，这些地方应力出现了大于原先屈服点的情况。在循环变动载荷情况下，随着循环次数的增加，产生疲劳裂纹，裂纹持续扩大，达到一个临界点后突然断裂。
三、金属同素异构现象
固态金属在一定的温度区间存在一定的晶格情况。比如钛在882度以下时以六方晶格的形式存在，而在882度至熔点期间，钛以体心立方晶格存在。铁在912度以下是以体心立方晶格形态存在，912度至1394度期间以面心立方晶格形态存在，在1394度至熔点期间又以体心立方晶格形态存在。固态金属在不同温度情况下，会从一种晶格形态改变成另一种晶格存在形态现象，这种现象就是金属同素异构。为了让学生理解该知识点，笔者在课堂上向学生提出一个问题：固态金属存在热胀冷缩情况吗？学生一时不能做出最终正确判断。笔者先与学生进行了实验，课堂上准备了一条长为1.2米、直径1毫米的铁丝，将铁丝的两端固定在支架上，通电流后使铁丝慢慢加热。随着电流的增强，我们可以观察到铁丝由于受热出现膨胀，并逐渐下沉，而加热到使铁丝呈现出橙色时，我们反而能够观察到铁丝收缩的情况。相反，铁丝从高达1000℃条件下逐渐降温，降低到一定温度后铁丝反而伸长。总之，铁丝在加热时出现收缩，而在降温时出现伸长。这种情况的发生，显示出固态金属并不是完全“热胀冷缩”，而是由于金属同素异构现象的存在，金属材料在不同温度下内部晶格发生了改变。
四、偏析现象
金属材料中化学成分分布不均匀的情况称为偏析现象。金属铸锭结晶过程中，不同部位结晶速度是不一样的，一般在合金中低熔点的元素集中于最终结晶区，从而造成最终金属铸锭存在化学成分分布不均匀问题。学生对偏析现象不太理解。为此，笔者在课前要求学生利用课外时间自己制作一支冰激凌，制作过程是把牛奶放在冰箱里冻结成块状即可，制作完成后自己亲自品尝味道。在课堂上，笔者要求学生描述一下牛奶冰激凌的味道，大多学生都认为刚开始品尝牛奶冰激凌时感觉很甜，到后面慢慢淡而无味，最后就是冰屑了。为什么要形成这种情况，这是因为水结晶的温度是零度，牛奶中的水以三种性质而存在，一种是游离水的形式存在，它不与其他物质结合，具有溶剂的功能，含量最多；第二种是溶解于蛋白质、乳糖等物质的水；第三种是结晶水。牛奶在冷冻过程中，最先结成冰块的是游离水，牛奶逐渐冻结，随着冷冻的时间的加长，由于游离水全部冻结成冰块，导致不结冰的蛋白质和乳糖等聚集于冰激凌的表面，从而使得冷冻的冰激凌存在口味变化的情况。通过这个课外实验，学生很容易明白偏析现象的发生原理。
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