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金属材料与热处理课程回头看

摘要：本文阐述了金属材料及热处理课程完成全书教学后总结课的教学、教改方法：引导学生对学习内容进行深“加工”,并以实例对各知识及内在关系进行串讲,使学生融会贯通、加深理解、学以致用.

关键词：模块总结树枝梳理内在联系综合实例金属材料及热处理是职业院校机械专业的一门重要技术基础课,笔者学校数控专业选用的教材是中国劳动社会保障出版社的《金属材料与热处理》（第六版）及配套习题册,教学对象为五年制高技班数控加工专业的三年级学生.为达到学生对知识系统掌握,完成“知识的应用才是力量”的目标,笔者引导学生对学习内容进行深“加工”、归类,达到授之以渔而不是授之以鱼的目的.

一、将全书知识点进行“模块化”分类总结

为便于学生对整个教材内容进行消化,做到“心中有数”,笔者引导学生先对全书作了地毯式、全面性“扫描”.首先笔者将所有内容从逻辑结构上归纳总结为四大模块：金属材料的性能→金属学基础知识（内部组织结构）→金属的热处理→常用的金属材料,然后设计表格（见表1）,引导学生对所学内容进行回忆填空.

二、用树枝形式梳理各章节重点内容

为让学生直观了解内容间既相互独立又彼此关联的关系,在教学中,笔者按照“总—分—总”的原则,描绘各章节的“知识树”,将各部分的重点知识内容分层级展开,形成完整的知识框架,将学生平时学习时模糊不清的知识点全部捕捉并固定在知识树的枝干上.

比如教材的第二章讲述了金属材料的性能,包括力学性能、物理性能、化学性能、工艺性能等,这是“金属材料性能”这棵知识树的第一级分枝,在这一级枝干上,又各自有自己的二级分枝,详见图1金属性能知识梳理图.

三、穿针引线,串联出教材内容的“主线”

笔者告诉学生全书所有内容全由一根主线串联而

成：金属材料的“材料成分”“组织”“性能改造（热处理）”“合理应用”之间具有关联关系,即金属材料与热处理课程是研究金属材料的成分、组织、热处理及其性能间关系和变化规律的学科.这门课讲来讲去,始终讲的是它们如何彼此关联、相互影响,这是教师看透全书后的“醒悟”,学生是不具备这种领悟能力的,就需要教师穿针引线加以引导启发.

剖析开来讲：金属材料具有不同的性能（以上第一部分）→性能不同的本质原因在于内部组织结构的不同（以上第二部分）→内部组织结构是可以通过热处理加以改变,并改变其性能（以上第三部分）→具体到不同的材料,内部组织结构不同,性能也不一样（以上第四部分）.提醒学生要联系实际,开动脑筋,善于运用所学知识解决问题,比如,在生产实习中,待切削的材料种类多种多样,如20钢、45钢、铸铁、合金工具钢等,不同的工件材料切削性能不一样,可以引导学生分析其具体有什么不同及原因,进一步引导学生根据待切削的材料种类选用适合的刀具材料,或通过选用合理热处理的方法改变金属材料的切削性能.

四、按“实用”标准拎重点、教方法由于学生需掌握“实用知识”,所以只有与工作关系紧密的知识点才是重点知识.

1.力学性能实用知识牢牢掌握

比如力学性能是选材、设计时的主要依据,又是研究热处理工艺方法和评价强化效果时常用的指标,其中硬度试验设备简单、操作方便迅速,又无损于零件.而且硬度值通过换算,可近似反映材料的强度,因此热处理车间广泛地应用硬度试验作为检查热处理质量的一种手段.而洛氏硬度又是热处理企业最常用的硬度测试法,因而笔者将洛氏硬度作为最常用的重点,反复强调其使用方法、适用范围,让学生牢牢掌握.

2.零件选材综合考虑多种因素

对于机械制造业,在设计、制造机械零件时,经常需要面临选材的问题,标准零件可以通过查阅手册选用,但是一般零件就需要综合考虑合理选材这个较重要的问题了.这个问题对企业来讲是重点,对学生来讲是难点,笔者引导学生不仅从理论上思考,还要从实践反复权衡.

选材时除综合考虑金属的性能、成分、热处理之间的内在联系,比如碳素钢尽管品种繁多、成分各不相同,但性能的变化主要取决于其成分的变化和热处理工艺方法.一般低碳钢和中碳钢主要用来制造机器零件或建筑结构,高碳钢用来制造各种工具,而热处理工艺可进一步改善钢的性能,还要考虑选材的经济性、加工工艺性能要求等.实践证明,材料的选用是否恰当往往会影响产品的质量和生产成本,甚至有时会起到关键的作用.在加工制造零件时,所用的材料会影响加工工艺方案的选择.

3.热处理方法选用暗藏玄机

通过热处理可以改变钢的性能,钢的常用热处理方法可分为退火、正火、淬火及表面热处理.对于这部分知识,一般要求学生能从热处理的三个阶段及目的上区别各种热处理方法,并能根据零件材质、结构、性能确定热处理方法以及热处理工序在加工工艺路线中的位置.但是学生在实际应用时一头雾水,尤其正火与退火的选用较容易混淆.笔者通过表格引导学生思考,填写及总结生产中正火与退火选择规律.

结合变速齿轮加工工艺实例加以巩固：备料→锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火、低温回火→喷丸→矫正花键孔→磨齿,提出问题：汽车变速齿轮加工工艺顺序中安排正火的目的是什么？可以用退火代替正火吗？该选用何种退火方法？这些都是规律性的总结,是学生能带到今后人生中使用的“锦囊”.

五、用“实例”进行自主总结

同样基于实用型人才的培养要求,本课程的最后总结,笔者以一道综合性、应用性很强的“实例”题让学生自主讨论,加深理解,比较完满地结束本课程的学习.

具体是以CA6140车床主轴为综合实例,以启发式讨论的形式较详细地重新再现了其性能要求与选材、热处理之间的关系和变化规律.CA6140车床为学生实习时使用的普通机床,引导学生分析车床主轴（见图2）性能要求：转速中等,运转平稳,冲击作用不大,因而主轴承受中等循环载荷；主轴在滚动轴承中转动,大端的内锥孔和外锥体与顶尖、卡盘有相对摩擦,为防止磨损,保证精度,对轴颈和大端内、外锥部分有较高耐磨性要求.

针对该性能要求,启发学生根据所学的金属材料的基础知识,对照组织结构的特点,“对号入座”地选择最佳适用材料及热处理方法.制造轴类零件的材料主要是碳素结构钢和合金结构钢,一般是以锻件或轧制型材为毛坯.对应一般分为三个等次：轻载、低速,不重要的轴,可选用Q235、Q275等普通碳钢,这类钢通常无须热处理；受中等载荷且精度不高的轴类零件,选用优质碳素结构钢,如40、45钢,其中应用最多为45钢,为改善性能,一般整体正火、调质处理,再进行表面淬火和低温回火提高轴表面的耐磨性；对于受较大载荷、精度高或处于高、低温等恶劣条件下工作的轴,选用合金钢,常用的有40Cr、38CrMoAl等,应采用如调质、表面淬火、渗碳、氮化等适当的热处理,发挥合金钢的性能潜力.

最后,根据车床主轴的性能要求和结构特点,选用车床主轴材料为45钢.热处理技术条件：整体调质,内锥孔与外锥体局部淬火,轴颈部位高频淬火.加工工艺路线为：下料→锻造→正火→粗车加工→调质→半精车加工→内锥孔、外锥体的局部淬火、回火→轴颈高频淬火、回火.具体选材、热处理分析表如表3所示.

如果说前半程的知识点“关系梳理”还停留在概念水平,那么,后半程实例的讨论,则相当于对这本书进行了解剖性的“动手操作”,并且是学生亲自操刀,具体生动,学生更易理解,并且印象深刻,有可能终身不忘.

可以说在“告别”本课程时,笔者赠送给学生的“宝物”就是这么一根不起眼的CA6140主轴,笔者用这根主轴将本书的内在关系和各知识点悉数捆扎打包,交给学生带到今后的工作实践中去.

金属材料论文范文结:

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