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摘 要：金属材料与热处理课程是机械类学科学生必学的重要课程。学生通过学习，获得有关金属材料及热处理的基本知识，了解常用金属材料的成分及热处理对其组织和性能的影响，具备正确选择金属材料及热处理工艺的能力，为后续专业课程的学习打下一定的基础。但在实际教学过程中，很多学生觉得这门课程的知识点碎，较难理解，不能很好地掌握。针对此问题，本文就如何更好地学习金属材料与热处理中铁碳合金一章进行探讨。
关键词：金属材料 热处理 铁碳合金 实验
金属材料与热处理课程是机械类学科学生必学的重要课程。学生通过学习，为后续专业课程的学习打下一定的基础。但在实际教学过程中，很多学生觉得这门课程的知识点碎，较难理解，即使当堂理解了，但在后续复习的过程中很难将知识点有机地统一在一起。
首先，“金属材料与热处理”主要分为两部分，一是金属材料，二是热处理。要准确地理解什么是金属，掌握金属材料的力学性能及工艺性能。在金属材料中有一个很重要的知识点就是“铁碳合金”。在学习铁碳合金时，老师应向学生强调：“我们之前学过金属了，金属是由单一元素构成的，如金、银、铜、铁等。但是纯金属一般在使用上受限，原因主要是价格较高，强度和硬度也较低，冶炼困难，所以我们要使用综合性能高的材料，这就是合金材料。我们通过改变金属材料中合金的化学成分或组织结构，可以进一步提高金属材料的力学性能。金属材料是金属及其合金的总称。而钢铁是现在工业中应用最为广泛的合金，它们均是以铁和碳为基本元素组成的合金，故又称为铁碳合金。”只有把这些解释清楚了，学生才能清晰地知道金属材料究竟是个什么概念，才能更好地进行铁碳合金课程的学习。
教过金属材料的老师都知道，铁碳合金知识点的学习一直是个难点，很多学生对于像“铁素体”“珠光体”“渗碳体”“莱氏体”这些组织都是一知半解，很难理解。对此笔者个人认为，如果学校有金相组织实验室，我们就可以让学生们在实验室里通过显微镜好好观察各项组织的结构，通过观察，对彼此之间的结构和图像一一对应起来，这样学生就能很好地理解并掌握了。如果实在没有条件，教师可以通过图片讲解各组织的区别，其实上面提到的“铁素体”“珠光体”等就是钢铁材料的不同类别，由于其含碳量的不同，钢铁材料呈现出的组织、性能和应用场合也不同。为了更好地区分它们，我们给它们起了对应的名称，这就像人们的名字一样。
掌握了铁碳合金的不同组织之后，我们就要进行铁碳合金相图的学习了。此前在教授此知识点的时候学生都不太容易理解，为此教师不要一开始就给学生们灌输书本上的内容，也不要急于讲铁碳合金相图，教师可以先通过实验，让学生了解铁碳合金在不同的温度及热处理下呈现的不同状态及性能。
实验的材料有：45号钢，（h=5mm D=13mm HRB=84），加热设备有坩埚电炉和箱式电炉。实验目的是通过热处理的不同工艺使相同的实验样本得到不同的性能，具体达到以下情况：获得较高的硬度和耐磨性，同时改善塑性和韧性，减少脆性；具有高的弹性极限，同时具有高的韧性，能承受冲击、振动和交变载荷。把两个实验样件45号钢放到坩埚炉中加热，坩埚炉的温度设定为820℃，保温时间为5分钟，之后把样件从坩埚炉中拿出，迅速放到水中进行淬火冷却，之后对2个样件进行硬度测试。样件硬度一个是53，一个是57。把两个样件分别放到不同温度的箱式电炉中进行再次加热（此过程称为回火）。一个电炉的温度设定为200℃（低温回火），另外一个电炉的温度设定为400℃（中温回火），时间都设定为30分钟。经过一定的等待时间后，把样件分别拿出进行测试，经过低温回火测出样件的硬度为52，中温回火测得的硬度为32。最终硬度为52的样件有较高的硬度和耐磨性，同时改善了塑性和韧性，符合第一个要求。而硬度为32的样件很明显是由原来的硬度57下降到了32，硬度降低，同时具有较高的韧性，能承受冲击，符合第二个要求。
到此，教师通过实验让学生清晰地看到，通过热处理工艺把相同材料的样件通过不同的工艺，最终得到材料的性能不同。有个总体的了解后，教师再进行铁碳合金相图的讲解，学生们就好理解了。教师如果不能做此类实验，还可以通过下载一些类似的实验视频，让学生有一个直观、清晰的认识。这样不仅可以增强学生们的学习兴趣，让其真正理解热处理在生产生活中的重要性，而且对教学也有很好的引导作用。
以上就是笔者对铁碳合金一章教学的一些看法，希望能对教授此类课程的老师有所帮助。
（作者单位：南阳高级技工学校）
关键词：金属材料 热处理 铁碳合金 实验
金属材料与热处理课程是机械类学科学生必学的重要课程。学生通过学习，为后续专业课程的学习打下一定的基础。但在实际教学过程中，很多学生觉得这门课程的知识点碎，较难理解，即使当堂理解了，但在后续复习的过程中很难将知识点有机地统一在一起。
首先，“金属材料与热处理”主要分为两部分，一是金属材料，二是热处理。要准确地理解什么是金属，掌握金属材料的力学性能及工艺性能。在金属材料中有一个很重要的知识点就是“铁碳合金”。在学习铁碳合金时，老师应向学生强调：“我们之前学过金属了，金属是由单一元素构成的，如金、银、铜、铁等。但是纯金属一般在使用上受限，原因主要是价格较高，强度和硬度也较低，冶炼困难，所以我们要使用综合性能高的材料，这就是合金材料。我们通过改变金属材料中合金的化学成分或组织结构，可以进一步提高金属材料的力学性能。金属材料是金属及其合金的总称。而钢铁是现在工业中应用最为广泛的合金，它们均是以铁和碳为基本元素组成的合金，故又称为铁碳合金。”只有把这些解释清楚了，学生才能清晰地知道金属材料究竟是个什么概念，才能更好地进行铁碳合金课程的学习。
教过金属材料的老师都知道，铁碳合金知识点的学习一直是个难点，很多学生对于像“铁素体”“珠光体”“渗碳体”“莱氏体”这些组织都是一知半解，很难理解。对此笔者个人认为，如果学校有金相组织实验室，我们就可以让学生们在实验室里通过显微镜好好观察各项组织的结构，通过观察，对彼此之间的结构和图像一一对应起来，这样学生就能很好地理解并掌握了。如果实在没有条件，教师可以通过图片讲解各组织的区别，其实上面提到的“铁素体”“珠光体”等就是钢铁材料的不同类别，由于其含碳量的不同，钢铁材料呈现出的组织、性能和应用场合也不同。为了更好地区分它们，我们给它们起了对应的名称，这就像人们的名字一样。
掌握了铁碳合金的不同组织之后，我们就要进行铁碳合金相图的学习了。此前在教授此知识点的时候学生都不太容易理解，为此教师不要一开始就给学生们灌输书本上的内容，也不要急于讲铁碳合金相图，教师可以先通过实验，让学生了解铁碳合金在不同的温度及热处理下呈现的不同状态及性能。
实验的材料有：45号钢，（h=5mm D=13mm HRB=84），加热设备有坩埚电炉和箱式电炉。实验目的是通过热处理的不同工艺使相同的实验样本得到不同的性能，具体达到以下情况：获得较高的硬度和耐磨性，同时改善塑性和韧性，减少脆性；具有高的弹性极限，同时具有高的韧性，能承受冲击、振动和交变载荷。把两个实验样件45号钢放到坩埚炉中加热，坩埚炉的温度设定为820℃，保温时间为5分钟，之后把样件从坩埚炉中拿出，迅速放到水中进行淬火冷却，之后对2个样件进行硬度测试。样件硬度一个是53，一个是57。把两个样件分别放到不同温度的箱式电炉中进行再次加热（此过程称为回火）。一个电炉的温度设定为200℃（低温回火），另外一个电炉的温度设定为400℃（中温回火），时间都设定为30分钟。经过一定的等待时间后，把样件分别拿出进行测试，经过低温回火测出样件的硬度为52，中温回火测得的硬度为32。最终硬度为52的样件有较高的硬度和耐磨性，同时改善了塑性和韧性，符合第一个要求。而硬度为32的样件很明显是由原来的硬度57下降到了32，硬度降低，同时具有较高的韧性，能承受冲击，符合第二个要求。
到此，教师通过实验让学生清晰地看到，通过热处理工艺把相同材料的样件通过不同的工艺，最终得到材料的性能不同。有个总体的了解后，教师再进行铁碳合金相图的讲解，学生们就好理解了。教师如果不能做此类实验，还可以通过下载一些类似的实验视频，让学生有一个直观、清晰的认识。这样不仅可以增强学生们的学习兴趣，让其真正理解热处理在生产生活中的重要性，而且对教学也有很好的引导作用。
以上就是笔者对铁碳合金一章教学的一些看法，希望能对教授此类课程的老师有所帮助。
（作者单位：南阳高级技工学校）