導(dǎo)語：如何才能寫好一篇熱處理工藝論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

要提高連鑄輥輥體材料的性能應(yīng)從以下幾方面入手:1)通過調(diào)整輥體材料的成分、增加合金成分的含量，提高淬透性;2)控制鍛坯冶煉和鍛造質(zhì)量，提高材料的均勻性和純凈度，改善夾雜物形態(tài)，降低有害元素含量;3)采用能細(xì)化組織及晶粒的熱處理工藝，提高材料的斷裂韌性，降低裂紋擴(kuò)展速度。

1．1輥體材料成分設(shè)計(jì)小爐冶煉的材料成分如表3所示，為保證一定的強(qiáng)度，規(guī)定了最低含碳量，為增加輥體材料的淬透性，Mn含量選取上限，三爐Ni、Cr含量進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。其中01#與目前寶鋼使用的R73連鑄輥成分基本一致。

1．2熔煉方法三爐原料均采用IF鋼以降低P、S含量，在50kg感應(yīng)爐中冶煉，鑄成電極棒，然后采用30kg電渣爐進(jìn)行重熔，最終得到120mm電渣錠。

1．3鍛造將120mm電渣錠鍛成30mm×400mm拉伸試樣毛坯、32mm×32mm×180mm沖擊試樣毛坯和40mm×26mm×450mm的J積分試樣毛坯。鍛造毛坯經(jīng)950℃正火+650℃高溫回火后，機(jī)加工至一定尺寸再進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。

1．4調(diào)質(zhì)熱處理在鹽浴爐中進(jìn)行調(diào)質(zhì)加熱，在井式電爐中進(jìn)行回火處理，爐溫均經(jīng)過校正。調(diào)質(zhì)工藝采用二種方案:1)900℃水冷+690℃回火空冷2)900℃空冷+690℃回火空冷最終硬度均要求在連鑄輥輥體材料所規(guī)定的硬度范圍內(nèi)，即32－37HSD，采用900℃空冷的目的是:比較在不同熱處理方式下三種成分的連鑄輥輥體內(nèi)部性能和金相組織的差別。

1．5金相組織及性能測(cè)試分析經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理的試樣測(cè)試硬度值后，分別按GB/T228－2010、GB/T229－2007和GB/T21143－2007標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行拉伸、室溫沖擊、J積分試驗(yàn)。三種成分的試驗(yàn)鋼種經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，采用OLYMPUS－BX51金相顯微鏡進(jìn)行微觀組織分析，沖擊斷口形貌采用NOVANANOSEM430型掃描電子顯微鏡觀察分析。

2試驗(yàn)結(jié)果分析

小爐冶煉的三爐試驗(yàn)材料實(shí)際成分如表4所示，機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果如表5所示，03#金相組織及斷口電鏡圖片如圖1、圖2所示。

3結(jié)果討論分析

圖1是03#試樣調(diào)質(zhì)后的金相照片，從圖中可以看出組織由已經(jīng)再結(jié)晶的鐵素體和均勻分布的細(xì)粒狀滲碳體組成，并且滲碳體充分析出，均勻彌散分布，基體呈細(xì)小的等軸狀。因此03#經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，具有較高的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)具有更好的塑性和韌性，綜合力學(xué)性能優(yōu)異。圖2是03#沖擊試樣的斷口形貌，從圖中可以看出斷口形貌呈韌窩狀，基本由圓形或者橢圓形的凹坑－韌窩組成，由此可以推斷在沖擊斷裂過程中發(fā)生了明顯的塑性變形，進(jìn)一步說明了03#的塑性和韌性較好。由表5結(jié)果可知，在第一種熱處理?xiàng)l件下，03#成分試樣的強(qiáng)度雖然比R73、01#和02#略低，但強(qiáng)度值仍大于700MPa，滿足了使用要求;而韌性指標(biāo)大幅度提高，其中延性斷裂韌度03#比01#提高了48%，沖擊吸收功03#比R73提高了78%，塑性也得到了很大的提高，其中收縮率03#比R73提高了14%，因此03#在水淬和高溫回火的情況下，綜合力學(xué)性能良好。分析其主要原因在于03#中Ni和Cr的含量較高，部分溶于基體的Ni和Cr的產(chǎn)生了固溶強(qiáng)化，另外部分未溶的Ni和Cr以強(qiáng)化相的形式析出，這樣實(shí)現(xiàn)了既保證強(qiáng)度達(dá)標(biāo)又不降低韌性的目的［8］。斷裂韌度對(duì)連鑄輥來說是極重要的指標(biāo)，連鑄輥在惡劣的工況條件下，堆焊層經(jīng)冷熱疲勞最終要產(chǎn)生裂紋，產(chǎn)生的裂紋將向連鑄輥內(nèi)部擴(kuò)展，高的斷裂韌度，裂紋就不容易向輥體內(nèi)部擴(kuò)展，因此提高連鑄輥的關(guān)鍵在于獲得高的斷裂韌性［7］，由此可見03#成分對(duì)于防止疲勞裂紋的擴(kuò)展具有重要的意義。另外在900℃空冷狀態(tài)下，經(jīng)高溫回火后，其沖擊功03#成分也比01#、02#高，可預(yù)期連鑄輥內(nèi)部在冷卻速度比表面緩慢的情況下，采用03#成分的連鑄輥塑韌性也要比01#、02#連鑄輥好。從材料經(jīng)過兩種不同的熱處理工藝后得到的力學(xué)性能上看，水冷和空冷所得的硬度基本一致，但是從強(qiáng)度上看水冷的要稍微低于空冷的，而在塑韌性上，水冷要高于空冷，尤其是沖擊吸收功上，水冷后回火的值要比空冷后回火的高24%以上。而提高連鑄輥使用壽命的關(guān)鍵就在于提高韌性，因此采用水冷后高溫回火工藝更加合適，使用壽命也會(huì)有所提高。另外，可以從理論上判斷鍛件淬火能否直接采用水冷。根據(jù)熱處理手冊(cè)，首先應(yīng)當(dāng)考慮鍛件化學(xué)成分和基礎(chǔ)性能的影響，一般可以采用碳當(dāng)量的計(jì)算公式計(jì)算，如公式1所示。按此式計(jì)算03#成分:［C］=0．56%≤0．75%，由此可見03#鋼雖然提高了Ni、Cr含量，但是整體的碳當(dāng)量還是處于較低的水平，所以水淬是安全的，不會(huì)引起巨大的內(nèi)應(yīng)力而淬裂的產(chǎn)生。從生產(chǎn)效率上看，直接水淬需要的時(shí)間更短，效率也更高，因此03#最佳的熱處理工藝是900oC水冷+690oC回火空冷。

4結(jié)論

篇2

1．1試劑與儀器KBr，光譜純;聚奧炸藥，204所提供。精密烘箱，成都天宇試驗(yàn)設(shè)備有限責(zé)任公司，CK-30型，量程10～200℃，溫度均勻度±1℃，溫度波動(dòng)度≤±1℃。傅里葉變換紅外光譜儀，德國布魯克公司，Vertex70型，光譜范圍4000～400cm－1，采用中紅外光源。

1．2試驗(yàn)原理有機(jī)炸藥不同晶型之間雖分子結(jié)構(gòu)式相同，但存在空間異構(gòu)體，可以利用紅外光照射物質(zhì)后，不同結(jié)構(gòu)的基團(tuán)或官能團(tuán)產(chǎn)生不同的吸收峰來確定物的結(jié)構(gòu)，不同晶型的空間異構(gòu)體，其紅外吸收特征峰存在個(gè)體差異;采用烘箱模擬退火及回火過程熱效應(yīng)處理炸藥試樣及導(dǎo)爆索，對(duì)炸藥及索內(nèi)炸藥進(jìn)行紅外光譜分析，研究紅外吸收峰結(jié)構(gòu)變化情況與保溫試驗(yàn)溫度、時(shí)間的關(guān)系，制定熱處理工藝。

1．3試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)結(jié)合HMX轉(zhuǎn)晶溫度(158℃)，及銀質(zhì)導(dǎo)爆索常規(guī)去應(yīng)力和軟化溫度(160～175℃)，在此溫度對(duì)聚奧炸藥進(jìn)行短時(shí)間保溫，或在低于此溫度附近選擇不同溫度、保溫不同時(shí)間研究其結(jié)構(gòu)變化情況。設(shè)計(jì)選擇4步方案進(jìn)行分析并采集紅外光譜圖。即:1)175℃，保溫時(shí)間≤5h;2)160℃，保溫時(shí)間≤8h;3)150℃，保溫時(shí)間≤25h;4)130℃，保溫時(shí)間≤26h。對(duì)于4個(gè)方案，首先分析原態(tài)炸藥在不同的方案的紅外光譜圖，比較分析其與β-HMX及α-HMX晶型的相關(guān)度，以制定初步熱處理?xiàng)l件。然后依據(jù)初步熱處理?xiàng)l件制定的方案，模擬拉索熱處理過程，選擇銀導(dǎo)爆索在進(jìn)行退火處理之前和退火處理之后兩步方案，進(jìn)行模擬試驗(yàn)及紅外光譜測(cè)試，對(duì)比分析其與β-HMX標(biāo)準(zhǔn)紅外圖譜的相關(guān)度，研究不同保溫溫度、保溫時(shí)間與相關(guān)度的關(guān)系，確定最終的退火回火熱處理參數(shù)條件。通過試驗(yàn)研究，選擇既滿足金屬銀導(dǎo)爆索拉伸性能及導(dǎo)爆索拉制安全性，又保持晶型不發(fā)生轉(zhuǎn)變的適宜參數(shù)條件，確定熱處理工藝。

2結(jié)果與討論

2．1炸藥試驗(yàn)結(jié)果與討論

2．1．1聚奧炸藥175℃模擬保溫試驗(yàn)將聚奧炸藥加熱至175℃，保溫3、4、5h，采集紅外光譜圖，如圖1。HMX的4種晶型中，能穩(wěn)定存在的為α、β、γ型，β型是作為含能材料使用要求的晶型，高于轉(zhuǎn)晶溫度時(shí)，其會(huì)轉(zhuǎn)換成不穩(wěn)定的δ型，δ型在室溫下放置后會(huì)有部分轉(zhuǎn)變?yōu)棣列?，影響產(chǎn)品的性能，β及α2種晶型奧克托今炸藥的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖見圖2。在紅外光譜中，以β-HMX標(biāo)樣圖譜為參比，建立快速比較方法，利用軟件快速比較計(jì)算出試樣圖譜相對(duì)于標(biāo)樣圖譜吸收峰的相似程度，得到相關(guān)度數(shù)據(jù)。經(jīng)過對(duì)圖1中3張圖譜的對(duì)比分析，結(jié)果表明:在175℃保溫3～5h過程中，其紅外吸收峰與β-HMX及α-HMX相比差異較大，與常規(guī)β-HMX相關(guān)度由最初的98．90%降為50．77%。表明聚奧炸藥在175℃保溫3h以上即發(fā)生晶型變化。

2．1．2聚奧炸藥160℃模擬保溫試驗(yàn)將聚奧炸藥加熱至160℃，保溫4～8h，得到保溫4、5、6、7、8h5張紅外光譜圖(疊加)，如圖3。經(jīng)過圖譜快速比較方法，結(jié)果表明:在160℃保溫4～8h過程中，其紅外吸收峰與β-HMX及α-HMX相比差異較大，與β-HMX相關(guān)度由最初的98．90%降為22．64%，表明聚奧炸藥在160℃保溫4h以上即發(fā)生晶型變化。

2．1．3聚奧炸藥150℃模擬保溫試驗(yàn)將聚奧炸藥加熱至150℃，保溫22h，每2h選取一份試樣，之后繼續(xù)保溫3h，每1h選取一份樣 品進(jìn)行紅外光譜分析，共采集14張紅外光譜圖進(jìn)行比較，如圖4、圖5。圖4中，自上而下依次為150℃保溫時(shí)間2、4、6、8、10、12、14h的紅外光譜比較圖;圖5依次為16、18、20、22、23、24、25h的紅外光譜比較圖，分析14個(gè)紅外光譜吸收峰相近，其結(jié)構(gòu)為β-HMX，比較分析150℃保溫不同時(shí)間圖譜與β-HMX紅外圖譜相關(guān)度，結(jié)果表明:在2h至23h，相關(guān)度為97．15%以上;保溫至24h，相關(guān)度下降為91．82%，聚奧炸藥在150℃保溫23h以上晶型發(fā)生變化。

2．1．4聚奧炸藥130℃模擬保溫試驗(yàn)將聚奧炸藥加熱至130℃，保溫18h，每3h取一份，繼續(xù)保溫8h，每2h取一份樣品進(jìn)行紅外光譜分析，比較采集的10張圖譜，10個(gè)紅外光譜吸收峰相近，分析結(jié)構(gòu)為β-HMX結(jié)構(gòu)，130℃保溫不同時(shí)間圖譜與β-HMX紅外圖譜相關(guān)度數(shù)據(jù)見表1。表1中，聚奧炸藥與β-HMX紅外圖譜相關(guān)度在3h至24h為97．21%以上;繼續(xù)保溫至26h，相關(guān)度略有下降，為93．75%，表明聚奧炸藥在130℃保溫25h以上晶型才有輕微變化。

2．2銀導(dǎo)爆索試驗(yàn)結(jié)果與討論炸藥裝索后，在熱處理過程中存在熱積累、炸藥裝填密實(shí)且隔離空氣等情況;以上因素可能會(huì)影響導(dǎo)爆索內(nèi)炸藥局部溫度高于散裝炸藥，因此結(jié)合裝填炸藥模擬試驗(yàn)結(jié)果，避免拉索過程熱積累，保證生產(chǎn)有一定裕度，初步確定退火溫度控制在130℃。進(jìn)行銀導(dǎo)爆索模擬試驗(yàn)。

2．2．1未退火銀導(dǎo)爆索模擬保溫試驗(yàn)生產(chǎn)中需將銀導(dǎo)爆索從10．0mm拉至1．6mm，依據(jù)試驗(yàn)確定的初步退火溫度，將炸藥裝入銀導(dǎo)爆管，在不退火的條件(即室溫)下，拉至規(guī)定值。為研究索內(nèi)保溫的熱積累效應(yīng)對(duì)炸藥的影響，對(duì)拉好的導(dǎo)爆索進(jìn)行130℃保溫試驗(yàn)，并解剖不同保溫時(shí)間下導(dǎo)爆索內(nèi)炸藥，進(jìn)行紅外光譜分析，與β-HMX、α-HMX比較，相關(guān)度分析結(jié)果見表2。由表2知，銀導(dǎo)爆索在130℃條件下，保溫時(shí)間在11h內(nèi)可保證產(chǎn)品中炸藥晶型基本不發(fā)生轉(zhuǎn)變。不退火拉索試驗(yàn)中，不僅費(fèi)力、易拉斷，而且拉制的銀導(dǎo)爆索壁厚不均勻。因此，需對(duì)銀導(dǎo)爆索進(jìn)行高溫軟化處理(即退火與回火)，恒定溫度130℃，進(jìn)行不同時(shí)間的工藝摸底試驗(yàn)。

2．2．2已退火銀導(dǎo)爆索模擬保溫試驗(yàn)對(duì)導(dǎo)爆索在130℃進(jìn)行退火1．5h后，模擬回火保溫不同時(shí)間(3～7h)，采集紅外譜圖，比較退火銀導(dǎo)爆索保溫3、5、6、7h的紅外光譜圖。分析圖6，已退火導(dǎo)爆索保溫3～7h，紅外光譜吸收峰顯示為β-HMX結(jié)構(gòu)，比較其圖譜與β-HMX紅外圖譜相關(guān)度，結(jié)果顯示與β-HMX相關(guān)度均在96%以上，未發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。結(jié)果表明，某裝填聚奧炸藥的銀導(dǎo)爆索在130℃下，累計(jì)保溫7h以內(nèi)，其內(nèi)裝聚奧炸藥未發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，拉索安全且不易斷裂。以此制定了熱處理工藝。銀導(dǎo)爆索由10．0mm拉至6．0mm室溫即可進(jìn)行;從6．0mm拉至1．6mm需軟化處理。由于退火軟化后銀導(dǎo)爆索持續(xù)拉制過程耗時(shí)較長(zhǎng)，產(chǎn)生散熱而使溫度下降，使后期拉制較為費(fèi)力。因此為保證生產(chǎn)中易于拉索，采用130℃間斷性的退火軟化，然后于此溫度回火保溫，重復(fù)多次，拉至規(guī)定值，總體累計(jì)時(shí)間小于7h。依此進(jìn)行生產(chǎn)工藝試驗(yàn)，綜合兩結(jié)果，最終確定了熱處理工藝條件為:某銀導(dǎo)爆索由10．0mm拉至6．0mm，室溫放置1h，拉至5．0mm，按130℃、1h退火，拉至4．4mm、3．5mm、2．5mm，各按130℃、0．5h退火，拉至1．6mm，按130℃、1．5h退火。

3結(jié)論

篇3

淬火鋼在回火時(shí)，隨著回火溫度升高，其沖擊韌性呈增大趨勢(shì)。但是某些鋼在一定溫度范圍回火后，沖擊韌性反而會(huì)呈下降趨勢(shì)。這種在回火過程中發(fā)生的脆性現(xiàn)象，稱為回火脆性。鋼中常見的回火脆性可以分為低溫回火脆性和高溫回火脆性兩類。

1.1低溫回火脆性

通常將在200～400℃回火后發(fā)生的脆性稱為低溫回火脆性，即第一類回火脆性。在低于250℃回火時(shí)，由于不發(fā)生碳化物析出，故不會(huì)引起沖擊韌性急劇下降。當(dāng)回火溫度高于400℃時(shí)，碳化物開始聚集和球化，對(duì)基體的割裂作用減少，因而鋼的沖擊韌性又重新升高。而在250～400℃回火后，由于析出了碳化物薄片，故產(chǎn)生回火脆性。低溫回火脆性對(duì)于鋼件強(qiáng)度與韌性的最佳配合不利。但目前尚未找到有效的方法完全消除這種回火脆性，只能盡量避免在這個(gè)溫度范圍回火，或采用等溫淬火代替。在鋼中加入1～3％Si，可以使碳化物的析出移向較高溫度進(jìn)行，從而使脆性產(chǎn)生的溫度范圍升高，這有利于改善鋼回火后的沖擊韌性。

1.2高溫回火脆性

在450～650℃回火后出現(xiàn)的脆性，通常稱為高溫回火脆性，或稱第二類回火脆性。這種回火脆性的主要特點(diǎn)是：

(1)回火脆性主要在含有Cr、Ni、Mn、Si等元素的合金結(jié)構(gòu)鋼中出現(xiàn)。

(2)回火脆性的出現(xiàn)與回火后的冷卻速度有關(guān)，通常回火后快冷不出現(xiàn)回火脆性。

(3)具有可逆性。如果把已經(jīng)出現(xiàn)這種回火脆性的鋼重新加熱到脆性區(qū)溫度回火，再快冷到室溫，其回火脆性即可消除。已經(jīng)消除了回火脆性的鋼，如果重新加熱到脆性區(qū)溫度回火，隨后緩慢冷卻到室溫，則脆性又會(huì)出現(xiàn)。因此這種回火脆性具有可逆性。

(4)斷口呈晶間斷裂。多數(shù)人認(rèn)為高溫回火脆性產(chǎn)生的主要原因，是在450～650℃回火時(shí)微量雜質(zhì)元素(P、Sb、Sn、As等)或合金元素向原來的奧氏體晶界偏聚或析出，削弱了晶粒之間的結(jié)合強(qiáng)度，從而使鋼出現(xiàn)脆性。例如：這種脆性的出現(xiàn)是由于晶界變脆引起的，所以回火脆性試樣的斷口為晶間斷裂。又如，雜質(zhì)元素在晶界的偏聚是在一定的溫度和條件下產(chǎn)生的，也可以在另外的溫度、時(shí)問條件下消除，因此這種回火脆性是可逆的。

2影響回火脆性的因素

篇4

[論文摘 要] 本文從三個(gè)方面論述了熱處理工藝在提高金屬零件的制造水平中的作用。

引言

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，金屬零件的制造是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，具有舉足輕重的作用，因此提高金屬零件的制造水平成為一項(xiàng)不可缺少的工作。而在金屬零件的制造過程中，熱處理工作又是提高其制造水平的重要措施。在設(shè)計(jì)工作中，正確制定熱處理工藝可以改變某些金屬材料的機(jī)械性能。而不合理的熱處理?xiàng)l件，不僅不會(huì)提高材料的機(jī)械性能，反而會(huì)破壞材料原有的性能。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)金屬材料成分，準(zhǔn)確分析金屬材料與熱處理工藝的關(guān)系，制訂合理的熱處理的工藝，合理安排工藝流程，才能得到理想的效果，提高金屬零件的制造水平。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，廣泛使用的金屬有鐵、鋁、銅、鉛、鋅、鎳、鉻、錳等。但用得更多的是它們的合金。金屬和合金的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)方面：其一是金屬原子之間的結(jié)合方式；其二是原子在空間的排列方式。金屬的性能和原子在空間的排列配置情況有密切的關(guān)系，原子排列方式不同，金屬的性能就出現(xiàn)差異。

為了得到更好的金屬性能，滿足制造和使用要求，我們將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時(shí)間后，又以不同速度在不同的介質(zhì)中冷卻，通過改變金屬材料表面或內(nèi)部的顯微組織結(jié)構(gòu)來改變其性能，這就是金屬材料熱處理過程。

不同的熱處理?xiàng)l件會(huì)產(chǎn)生不同的材料性能改變效果，下面從3個(gè)方面來說明熱處理工藝在提高金屬零件的制造水平中的作用。

一、提高金屬材料的切削性能和加工精度

在各類鑄、鍛、焊工件的毛坯或半成品金屬材料的切削過程中，由于被加工材料、切削刀具和切削條件的不同，金屬的變形程度也不同，從而產(chǎn)生不同程度的光潔度。各種材料的最佳切削性能都對(duì)應(yīng)有一定的硬度范圍和金相組織。為了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合適的組織狀態(tài)，這就要用到預(yù)先熱處理。

通過預(yù)先熱處理，可以消除或減少冶金及熱加工過程產(chǎn)生的材料缺陷，并為以后切削加工及熱處理準(zhǔn)備良好的組織狀態(tài)，從而保證材料的切削性能、加工精度和減少變形。

舉例1：齒坯材料在切削加工中，當(dāng)齒坯硬度偏低時(shí)會(huì)產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，在前傾面上形成積屑瘤，使被加工零件的表面光潔度降低。而對(duì)齒坯材料進(jìn)行正火＋不完全淬火處理，切屑容易碎裂，形成粘刀的傾向性減少。并隨著齒坯硬度的提高，切屑從帶狀向擠裂狀過渡，從而減少了粘刀現(xiàn)象，提高了切削性能。

舉例2：鋁合金在加工過程中，通常都是先經(jīng)強(qiáng)化處理（固溶處理＋時(shí)效；時(shí)效），這樣可以得到晶粒細(xì)小、均勻的組織，比鑄態(tài)或壓力加工狀態(tài)的切削性能好，不僅改善了切削性能，而且同時(shí)提高了機(jī)械加工精度。

二、提高金屬材料的斷裂韌性

金屬材料的斷裂韌性指含有裂紋的材料在外力作用下抵抗裂紋擴(kuò)展的性能。提高金屬斷裂韌性的關(guān)鍵是要減少金屬晶體中位錯(cuò)，使金屬材料中的位錯(cuò)密度下降，從而提高金屬強(qiáng)度，而減少金屬晶體中位錯(cuò)的一種重要方法，就是細(xì)晶強(qiáng)化，其原理是通過細(xì)化晶粒使晶界所占比例增高而阻礙位錯(cuò)滑移從而提高材料強(qiáng)韌性。而金屬組織的細(xì)晶強(qiáng)化的過程實(shí)際上就是金屬熱處理。

在金屬熱處理過程中，當(dāng)冷變形金屬加熱到足夠高的溫度以后，在一定的應(yīng)力和變形溫度的條件下，材料在變形過程中積累到足夠高的局部位錯(cuò)密度級(jí)別，會(huì)在變形最劇烈的區(qū)域產(chǎn)生新的等軸晶粒來代替原來的變形晶粒，這個(gè)過程稱為再結(jié)晶。再結(jié)晶晶核的形成與長(zhǎng)大都需要原子的擴(kuò)散，因此必須將變形金屬加熱到一定溫度之上，足以激活原子，使其能進(jìn)行遷移時(shí)，再結(jié)晶過程才能進(jìn)行。

那么，對(duì)于不同的金屬材料，我們就可以通過控制不同的熱處理的溫度，來提高金屬材料的斷裂韌性。

舉例：在SY鋼坯料上線切割適當(dāng)?shù)男A柱，機(jī)加工后，選擇在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在Cleeble-1500型熱模擬試驗(yàn)機(jī)上以5×10-1的變形速率保溫30s壓縮變形50％，然后在空氣中冷至室溫，再進(jìn)行680℃×6hAC(空冷)的退火處理，再將壓縮后的試樣沿軸向線切割剖開，研磨拋光后用化學(xué)物質(zhì)顯示晶粒形貌。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：在700℃時(shí)，扁平的晶粒開始逐漸向等軸晶粒的形狀變化。800℃變形的晶粒中等軸晶粒已經(jīng)有少量出現(xiàn)，但仍然以變形拉長(zhǎng)的晶粒為主。在900℃變形開始，晶粒突然變得細(xì)小，幾乎全部為等軸晶粒，晶粒度達(dá)到Y(jié)Bl2級(jí)。在900℃以上．晶粒開始長(zhǎng)大。因此，對(duì)此種鋼來說，900℃左右溫度進(jìn)行熱處理，可以提高其斷裂韌性。

三、減少金屬材料的應(yīng)力腐蝕開裂

金屬材料在拉伸應(yīng)力和特定腐蝕環(huán)境共同作用下發(fā)生的脆性斷裂破壞稱為應(yīng)力腐蝕開裂。大部分引起應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力是由殘余拉應(yīng)力引起的。殘余應(yīng)力是金屬在焊接過程中產(chǎn)生的。金屬在加熱時(shí)，以及加熱后冷卻處理時(shí)，改變了材料內(nèi)部的組織和性能，同時(shí)伴隨產(chǎn)生了金屬熱應(yīng)力和相變應(yīng)力。金屬材料在加熱和冷卻過程中，表層和心部的加熱及冷卻速度(或時(shí)間)不一致，由于溫差導(dǎo)致材料體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應(yīng)力，即熱應(yīng)力。在熱應(yīng)力的作用下，由于冷卻時(shí)金屬表層溫度低于心部，收縮表面大于心部而使心部受拉應(yīng)力：另一方面材料在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，因比容的增大會(huì)伴隨材料體積的膨脹，材料各部位先后相變，造成體積長(zhǎng)大不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力。組織應(yīng)力變化的最終結(jié)果是表層受拉應(yīng)力，心部受壓應(yīng)力，恰好與拉應(yīng)力相反。金屬熱處理的熱應(yīng)力和相變應(yīng)力疊加的結(jié)果就是材料中的殘余應(yīng)力，正是其存在造成了應(yīng)力腐蝕開裂。

舉例：金屬熱處理中，通過控制淬火冷卻速度，可以顯著地控制淬火裂紋，為了達(dá)到淬火的目的，通常必須加速材料在高溫段內(nèi)的冷卻速度，并使之超過材料的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體組織。就殘余應(yīng)力而論，這樣做由于能增加抵消組織應(yīng)力作用的熱應(yīng)力值，故能減少工件表面上的拉應(yīng)力而達(dá)到抑制縱裂的目的。

3、結(jié)論

金屬材料的熱處理在機(jī)械零件制造中占有十分重要的地位，在金屬材料加工的整個(gè)工藝流程中，如果將切削加工工藝與熱處理工藝進(jìn)行密切配合，將有效地提高金屬零件的制造水平。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 雷聲，齒輪熱處理變形的控制.機(jī)械工程師.2008年5期.

篇5

關(guān)鍵詞：

《金屬材料學(xué)》是材料科學(xué)與工程專業(yè)無機(jī)材料方向?qū)W生的一門專業(yè)選修課。通過教學(xué)使學(xué)生掌握金屬材料基礎(chǔ)理論方面的初步知識(shí)，并具有合理選用金屬材料、正確選定熱處理工藝方法、妥善安排工藝路線的初步能力，以完善學(xué)生的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)。作者通過一個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，獲得了不少的體會(huì)。

本課程內(nèi)容主要分為三部分：金屬材料基礎(chǔ)理論方面的基本知識(shí)；新型金屬材料及其新進(jìn)展(新型金屬及其合金材料、新型金屬及其合金材料的制備方法)。課程要求掌握金屬材料基礎(chǔ)理論方面的初步知識(shí)，了解材料的成分、內(nèi)部組織、熱處理工藝與性能之間的內(nèi)在規(guī)律。

本課程的特點(diǎn)是理論性敘述多，計(jì)算內(nèi)容少，同時(shí)與其它課程如材料科學(xué)基礎(chǔ)、熱處理、材料力學(xué)性能、材料分析技術(shù)等課程緊密相關(guān)。在理論教學(xué)過程中，要重點(diǎn)突出。以不同金屬材料的成分（合金化）、工藝、組織結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用為主線講解，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合。注重教學(xué)方法及教學(xué)手段的改進(jìn)，注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。具體做法如下：

1、理論教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)抓主線，始終以材料科學(xué)研究的五大要素成分、組織、工藝、性能與應(yīng)用為主線講解，使學(xué)生在看似抽象、復(fù)雜、枯燥的內(nèi)容中尋找到其內(nèi)在、本質(zhì)的規(guī)律。

2、采用啟發(fā)式、互動(dòng)式的教學(xué)法，針對(duì)不同的課程內(nèi)容，采取多種形式的啟發(fā)式、互動(dòng)式的教學(xué)，課堂討論、提問，學(xué)生自學(xué)等方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

3、采用項(xiàng)目教學(xué)法，讓學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，對(duì)書中的某些章節(jié)分成一個(gè)個(gè)小項(xiàng)目，進(jìn)行個(gè)人自學(xué)（做筆記）、小組討論與備課，同時(shí)各組自己制作多媒體課件，由小組長(zhǎng)或小組推薦人上臺(tái)講課，講完后其它同學(xué)和教師共同提問，由該學(xué)習(xí)小組同學(xué)做答，考察其各方面情況；最后由主講老師對(duì)本知識(shí)章節(jié)進(jìn)行課程總結(jié)，對(duì)同學(xué)的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估。

4、結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)到工廠參觀，使課程的相關(guān)內(nèi)容具體化，講述目前國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的一些生產(chǎn)線，將現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)型板材的生產(chǎn)流程演示給同學(xué)，使同學(xué)能夠?qū)⑸a(chǎn)流程中的鋼鐵冶煉、精煉、連鑄、控制軋制與控制冷卻、校直、熱處理等與材料學(xué)科中的成分、工藝、組織、產(chǎn)品性能及應(yīng)用相結(jié)合。

5、利用學(xué)校提供的多媒體教學(xué)設(shè)備，制作多媒體教學(xué)軟件進(jìn)行教學(xué)。運(yùn)用多媒體，給學(xué)生提供了豐富的感性認(rèn)識(shí)，也使課堂教學(xué)目的完成、教學(xué)難點(diǎn)的突破更省時(shí)、更省力、更有效。但多媒體教學(xué)也不是萬能的，它既有它的優(yōu)點(diǎn)也有它的缺點(diǎn)。根據(jù)教學(xué)目的和學(xué)生的實(shí)際，采用合適的多媒體與板書結(jié)合的方式，構(gòu)建問題情境，設(shè)計(jì)符合學(xué)生自學(xué)規(guī)律的教學(xué)過程，安排必要的練習(xí)，指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立地進(jìn)行探索，以逐步提高他們的自學(xué)能力。比如在講述合金相圖的時(shí)候，利用多媒體圖片，可以很直觀的表示合金凝固的相變過程，這對(duì)于促進(jìn)學(xué)生的理解很有好處，能獲得較好的教學(xué)效果。

6、改進(jìn)成績(jī)?cè)u(píng)定方法，分?jǐn)?shù)是學(xué)生的命根，怎樣對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核是教學(xué)環(huán)節(jié)的重要一環(huán)，如果采取傳統(tǒng)的閉卷考試的方式，學(xué)生必然要對(duì)所學(xué)內(nèi)容死記硬背，考完以后就忘得一干二凈，這樣的考核不利于培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)課程，又沒有培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的自覺性， 針對(duì)這些弊病， 考核方法采取小論文和答辯的形式，要求學(xué)生根據(jù)課程內(nèi)容查閱相關(guān)文獻(xiàn)，經(jīng)過重新組織，以小論文的方式闡述自己學(xué)習(xí)該課程后的心得體會(huì)，并進(jìn)行課堂答辯，以此考察學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、學(xué)習(xí)積極性及學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

總之，只要教師和學(xué)生共同努力， 在教學(xué)過程師生互動(dòng)，改變傳統(tǒng)的滿堂灌的教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，在教學(xué)過程中注意培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，用新穎的教學(xué)方式和前沿的知識(shí)引導(dǎo)他們自覺去探求新的知識(shí)， 增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的興趣，一定可以將《金屬材料學(xué)》這門課程，變成具有吸引力的課程。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉智恩. 材料科學(xué)基礎(chǔ)（第2版）. 西北工業(yè)大學(xué)出版社 2003

[2]崔忠圻. 金屬學(xué)與熱處理原理. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社  1998

[3] 王笑天. 金屬材料學(xué). 機(jī)械工業(yè)出版社 1993

[4][日]金子秀夫. 新型合金材料. 宇航出版社 1989

篇6

【關(guān)鍵詞】熱處理；缺陷；淬火；回火

1.縮孔與縮松

形成原因：金屬凝固過程中由于各部分結(jié)晶先后及體積收縮的不同，形成集中的空穴與空洞，稱為縮孔；一般的鑄錠及鑄件設(shè)計(jì)都有足夠數(shù)量與體積的冒口，以便使縮孔盡可能減少，并集中于冒口以便切除，擔(dān)當(dāng)模設(shè)計(jì)不當(dāng)使鋼錠的縮孔深及錠身或產(chǎn)生二次縮孔或鍛壓時(shí)鋼錠切頭量過少使縮孔未能除凈，使鋼錠仍存在部分縮孔因此引起的內(nèi)部破裂，甚至發(fā)展為貫穿鍛件的裂紋，縮孔的相對(duì)體積與液態(tài)金屬的溫度冷卻條件以及鑄錠的大小等有關(guān)，(1)液態(tài)金屬的溫度越高，則液固體積差越大；(2)薄壁鑄型中澆注金屬，型壁越薄，受熱越快，金屬液越不易冷卻，在剛注完時(shí)，液態(tài)金屬的體積就越大，冷凝后縮孔也就越大。

消除缺陷的熱處理工藝方法：

1.1減小或消除縮孔

提高澆冒空的液體金屬面以增加液體金屬的靜壓力并使鑄件在冷凝過程中能得到不斷的補(bǔ)充，同時(shí)設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)避免死角，避免澆注溫度過高，注速過高，因?yàn)榭s孔比較大，很難通過熱處理工藝方法來消除。

1.2減少或消除縮松

主要在于減少鋼中的雜質(zhì)和氣體，選用純凈干燥的爐料，進(jìn)行脫氧去氣，在鍛軋時(shí)采用較大的鍛壓比，對(duì)于成型的鑄件可以進(jìn)行均勻化退火――加熱溫度大于Ac3或Acm，在固相線以下高溫加熱，保溫時(shí)間較長(zhǎng)，一般為十幾小時(shí)到幾十小時(shí)，冷卻速度小于300oC空冷，為細(xì)化晶粒還要補(bǔ)充退火。

2.氣泡

氣泡是鋼種氣體引起的缺陷。

(1)皮下氣泡產(chǎn)生原因一種是鋼錠模壁涂料中含有大量水分，如砂型鑄造時(shí)砂中含有水分，金屬型鑄造時(shí)，涂料中含有水分或有機(jī)物。當(dāng)鋼液注入后形成大量的氣體。二是澆注時(shí)，鋼液發(fā)生飛濺，濺粒落在模壁上并氧化成氧化鐵，當(dāng)它們與上升的鋼液接觸后，會(huì)產(chǎn)生氣體。

(2)蜂窩氣泡常存在于鋼錠內(nèi)部，多垂直于鋼錠邊界排列，尺寸較大，數(shù)量較多，形成主要原因是鋼液脫氧去氣不良致使鋼液中含有氣體過多。

消除缺陷的熱處理工藝與方法：對(duì)于非常微小氣泡，可以經(jīng)過退火進(jìn)行消除氣泡，稍大的氣泡只能經(jīng)過機(jī)械加工進(jìn)行加工或切除，主要防止氣泡的方法還是預(yù)防，在澆筑時(shí)盡量減少和空氣的接觸，減少氣體的含量，減少可分解出氣體的雜志的含量，增加冒口數(shù)量。

3.偏析

偏析即合金在冷凝過程中，由于某些因素的影響而形成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象。

3.1樹枝狀偏析

鋼液在凝固結(jié)晶過程中，形成樹枝狀晶軸，在一次晶軸上的一定角度下長(zhǎng)出二次晶軸，然后依次長(zhǎng)出三次，四次，基于這種結(jié)晶特點(diǎn)造成了枝狀晶軸與晶之間的成分不均勻，晶軸一般為鋼液純度較高部分，晶軸之間則聚集碳，合金元素及雜質(zhì)。

3.2方框型偏析

由于鑄件結(jié)晶時(shí)，在柱狀晶的末端與鑄件芯部等軸晶區(qū)之間聚集了許多的雜質(zhì)和孔隙而形成，其中碳的偏析是主要的。

3.3點(diǎn)狀偏析

一般由于鋼中存在大量氣體和雜質(zhì)造成，即氣體形成的氣泡被一層凝固的金屬覆蓋著，氣泡阻礙熱的消散，妨礙其后的鋼液冷卻，使之聚集較多的雜質(zhì)，凝固于鋼液中，一般點(diǎn)狀偏析的地方含硫化物也較多。

3.4反偏析

即鋼內(nèi)部組織較致密，外部組織較疏散，多是由于鋼中的碳及雜質(zhì)的偏析引起的，也可能是鋼液在冷卻時(shí)析出中心的氣體把一定量的液體排到表層的結(jié)果。

3.5帶狀偏析

由碳化物沿?zé)峒庸し较蜓由?，呈帶狀分布，由鍛造比較小，以致碳化物不均勻特別嚴(yán)重。

總之，鋼的偏析與鋼的成分，鋼中的氣體與雜質(zhì)，澆注和冷卻條件等都有關(guān)系。

4.夾雜物

4.1金屬夾雜物

在生產(chǎn)過程中，從設(shè)備或容器上剝落而摻入金屬的金屬雜質(zhì)，或加入的鐵合金數(shù)量過多，或塊狀過大而未熔完全，飛濺形成的小鋼粒等金屬雜質(zhì)物。

4.2非金屬雜物

在冶煉時(shí)，鋼中的氣體與脫氧劑及金屬元素的反應(yīng)產(chǎn)物，以及混入鋼中的耐火材料碎片，常見非金屬夾雜物為硫化物，氧化物，氮化物與硅酸鹽等。

4.3翻皮

多見于底注鋼錠的上部或中部，是當(dāng)鋼水凝固時(shí)液面上形成的一層氧化膜，隨鋼液溫度降低，氧化膜厚度增加，與鋼錠內(nèi)壁粘結(jié)，底注時(shí)，繼續(xù)上升的鋼液如果注速過大會(huì)沖破這層氧化膜，使被破壞的氧化膜翻起卷入鋼液中，形成夾雜物。

鋼的熱處理雖然不能改變鋼中的非金屬夾雜物的性質(zhì)與數(shù)量，但由于可以使鋼的強(qiáng)度，塑性與韌性獲得改善，也在一定程度上消弱了非金屬夾雜物對(duì)鋼的機(jī)械性能的不利影響。如在正火回火后機(jī)械性能不合格的曲軸，經(jīng)850oC淬火油冷并650oC回火后，機(jī)械性能獲得顯著的改善。對(duì)于金屬夾雜物，在于冶煉及澆注過程中，注意原料的潔凈，以減少外來夾雜物的含量。

5.白點(diǎn)

白點(diǎn)是熱軋鋼坯和大型鍛件在鋼內(nèi)部破裂，是比較常見的缺陷，多見于合金結(jié)構(gòu)鋼，工具鋼，滾動(dòng)軸承鉻鋼以及某些馬氏體不銹鋼和熱強(qiáng)剛，形成白點(diǎn)主要原因在于氫與組織應(yīng)力的共同作用，氫原子在鋼中溶解度和溫度成正比，在冷卻過程中，致使飽和的氫來不及從鋼中析出，則在鋼中孔隙處結(jié)合成分子狀態(tài)的氫，氫在鋼中很難擴(kuò)散，便在孔隙處形成局部高壓區(qū)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋼的強(qiáng)度，因而產(chǎn)生裂紋。白點(diǎn)形成的條件：(1)鋼的化學(xué)成分；(2)含氫量；(3)鋼坯及鍛件的尺寸；(4)鍛軋后的冷卻方式。

消除白點(diǎn)的熱處理工藝方法――脫氫退火與鍛后防白點(diǎn)等溫退火。

脫氫退火：使鋼中的固溶氫脫溶，退火工藝選擇在氫溶解度達(dá)到最小的組織狀態(tài)，同時(shí)氫在鋼中擴(kuò)散速度高的溫度區(qū)間進(jìn)行，通過較長(zhǎng)時(shí)間保溫滿足氫擴(kuò)散脫溶，（一般選擇在C曲線“鼻尖”附近溫度），例如，大型鍛件一般冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變最快的溫度范圍（C曲線“鼻尖”溫度）以最快的速度獲得鐵素體與碳化物混合組織，并且長(zhǎng)時(shí)間保溫于此溫度區(qū)，或再加熱到低于A1的較高溫度，保溫進(jìn)行脫氫處理。對(duì)于高合金鋼，鍛后先進(jìn)行一次完全退火，以改善組織細(xì)化晶粒，使氫分布均勻再進(jìn)行脫氫退火消除白點(diǎn)。

6.裂紋

金屬在承受各種加工，如鑄，鍛，軋，焊，熱處理以及磨削等過程中，在金屬表層，次表面和內(nèi)部，由于材料本身原因或是加工不當(dāng)而造成裂紋。

鑄造裂紋：金屬注入鑄型并冷卻到接近凝固溫度后，鑄件的一些突出部分或厚薄懸殊的部分在收縮中受不平整型壁阻礙，或由鑄型導(dǎo)熱能力不同造成鑄件部分冷速不同，以致先冷卻區(qū)域的收縮，而形成應(yīng)力，應(yīng)力過大造成裂紋。

鍛軋裂紋：形成原因，(1)原料中的缺陷，如微裂紋，折迭，皮下氣泡，或非金屬夾雜物；(2)鍛軋加熱不當(dāng)引起裂紋，一是由于裝爐溫度過高或升溫過快，使鋼坯內(nèi)表溫差過大產(chǎn)生過大熱應(yīng)力；二是有加熱溫度過高或裝爐位置不當(dāng)，從而過燒；(3)鍛造變形不當(dāng)，常見由于變形速度過大，變形速度過大，變形量不均勻引發(fā)裂紋；(4)終鍛溫度過低引發(fā)裂紋；(5)鍛后冷卻不當(dāng)引起裂紋。

【參考文獻(xiàn)】

［1］方洪生．熱處理缺陷．金屬熱處理報(bào)，2010.6．

［2］趙洪運(yùn)．材料成型原理．國防工業(yè)出版社，2009.9．

［3］王溫銀，王慶良．材料改性試驗(yàn)．中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.9．

［4］上海市金屬學(xué)會(huì)．金屬材料缺陷金相圖譜．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1966.3．

［5］陳德和．鋼的缺陷．機(jī)械工業(yè)出版社，1966.4．

［6］沈成金，王曉紅，馮培忠．材料熱處理與表面工程．中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.8．

［7］劉永銓．鋼的熱處理．機(jī)械工業(yè)出版社，1980.3．

［8］劉云旭．金屬熱處理原理．機(jī)械工業(yè)出版社，1980.3．

篇7

【論文摘 要】教育大計(jì)，教師為本。作為教育行業(yè)的新力軍，獨(dú)立學(xué)院的師資隊(duì)伍都很年輕，其教學(xué)水平直接關(guān)系著學(xué)院的生存與發(fā)展，因此，提高青年教師的教學(xué)水平非常重要。針對(duì)課程特點(diǎn)進(jìn)行備課，是課程教學(xué)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是提高教學(xué)效果的重要保障。本文以《機(jī)械工程材料》課程為例，討論青年教師如何提高備課質(zhì)量，切實(shí)提升教學(xué)水平。

《機(jī)械工程材料》是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，課程以工程材料為研究對(duì)象，主要介紹材料的化學(xué)成分、熱處理工藝、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系及其變化規(guī)律。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得工程材料的基礎(chǔ)知識(shí)，根據(jù)零件工作條件，合理選用材料，正確制定加工工藝路線，為后續(xù)課程的專業(yè)課學(xué)習(xí)及實(shí)踐應(yīng)用打基礎(chǔ)。

該課程具有概念抽象、圖表多、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，這些為任課教師的教學(xué)，尤其是經(jīng)驗(yàn)不足的青年教師的教學(xué)，帶來了較大的困難。因此，教師在授課前應(yīng)下足功夫，認(rèn)真組織上課內(nèi)容，備好每一節(jié)課。本文就青年教師如何提高《機(jī)械工程材料》備課質(zhì)量提出了幾點(diǎn)意見，供同行參考。

1 認(rèn)真研究教學(xué)大綱

教學(xué)大綱是課程教學(xué)的藍(lán)本，教師要認(rèn)真研究教學(xué)大綱，全面理解教學(xué)大綱中提出的教學(xué)目的、教學(xué)任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求，正確把握好量與度、重點(diǎn)和難點(diǎn)，這樣才能安排好教學(xué)工作。

2 吃透教材內(nèi)容，并廣泛閱讀參考資料

教材是教師備課最基本的工具，但教師要了解的知識(shí)面不能僅限于教材。青年教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系可能還不是那么完善，一本書的內(nèi)容、語言表達(dá)等畢竟有局限性。因此，我們?cè)趥湔n的過程當(dāng)中，除了要完成對(duì)教材的通讀外，還應(yīng)當(dāng)精讀二至三本甚至更多的參考讀書資料，以豐富知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，確定知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，并參照教學(xué)大綱掌握教學(xué)重、難點(diǎn)。只有教師的知識(shí)豐富了，重點(diǎn)突出了，才能使課講得生動(dòng)，才能有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展。

通過廣泛的閱讀相關(guān)的讀書資料，豐富教師自身知識(shí)面，提高自身知識(shí)水平，是提高備課質(zhì)量的保證。有句話說的好，“要給學(xué)生一碗水，教師必須有一桶水”。因此，教師自身學(xué)識(shí)水平的提高是關(guān)鍵。只有不斷學(xué)習(xí)，才能勝任教學(xué)工作。

3 精心制作多媒體課件

多媒體輔助教學(xué)是一種非常重要的現(xiàn)代教學(xué)手段，具有生動(dòng)、直觀、靈活等特點(diǎn)，能提高課堂教學(xué)效果和效率，近些年許多學(xué)校都采用了這種教學(xué)方式。結(jié)合我院及本人近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，多媒體教學(xué)確實(shí)有傳統(tǒng)教學(xué)所不能比擬的優(yōu)越性，但并不是說只要用了多媒體，就能夠起到好的教學(xué)效果。多媒體輔助教學(xué)的實(shí)效性能否得到發(fā)揮，在很大程度上取決于多媒體課件的質(zhì)量。

精心制作高質(zhì)量的多媒體課件，課件的內(nèi)容應(yīng)是在深刻理解教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，做到突出重點(diǎn)、難點(diǎn)，而不能照搬書本。此外，對(duì)于一些與生產(chǎn)實(shí)踐密切相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)設(shè)計(jì)成模擬動(dòng)畫、實(shí)際生產(chǎn)錄像等方式。例如，在講授鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程時(shí)，以模擬動(dòng)畫的形式將其組織轉(zhuǎn)變規(guī)律演示給同學(xué)們看，幫助學(xué)生理解記憶，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。這要求教師在備課環(huán)節(jié)下足功夫，精心準(zhǔn)備。

4 積極研討教學(xué)方法

教學(xué)方法是教師為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的，在教學(xué)過程中指導(dǎo)學(xué)生時(shí)所采用的一系列辦法和措施。如果說鉆研教材是為了解決教什么的問題，那么確定教學(xué)方法則是為了解決怎么教的問題。教學(xué)方法的形式多種多樣，其選擇應(yīng)以教學(xué)目的、任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生情況為依據(jù)，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)。

針對(duì)《機(jī)械工程材料》課程概念抽象、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，結(jié)合本人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，略舉以下幾種方法和手段：

4.1 舉例法

知識(shí)來源于生活，在教學(xué)的過程中，適當(dāng)引用一些現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講授磷元素的危害時(shí)，引用“比利時(shí)阿爾伯特運(yùn)河鋼橋冬天突然斷裂墜入河中的事故”，勾起學(xué)生的好奇心，再給他們解答事故的始作俑者是磷元素，鋼橋使用的鋼材含磷元素過高，使鋼在常溫下硬度提高，塑性、韌性急劇下降，而導(dǎo)致斷裂，引出冷脆的概念，并說明在實(shí)際工業(yè)中磷的含量一般控制在0.045%以下。通過結(jié)合實(shí)例教學(xué)，把枯燥的知識(shí)故事化，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高課堂教學(xué)的效果。

4.2 討論法

在課堂上模擬企業(yè)工作環(huán)境下所采取的不同工藝措施提出討論題，學(xué)生分組準(zhǔn)備，最后教師進(jìn)行歸納總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生的運(yùn)用發(fā)散性思維方式思考問題，提高學(xué)生工作的適應(yīng)能力。如零件的熱處理工藝的制定，并沒有嚴(yán)格的對(duì)錯(cuò)之分，在教學(xué)過程中，可以有效運(yùn)用討論法，讓學(xué)生參與充分討論，確定各種可能的工藝路線，然后通過對(duì)比、分析、優(yōu)化，產(chǎn)生最佳的工藝方案。這樣不僅能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，也能有效培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力和判斷能力。

4.3 合理應(yīng)用多媒體教學(xué)

在介紹鋼的熱處理工藝時(shí)，給學(xué)生播放生產(chǎn)錄像，讓學(xué)生猶如身在現(xiàn)場(chǎng)，耳濡目染每種熱處理的工藝過程，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)起來就很輕松，對(duì)各個(gè)工藝很容易接受，并且印象深刻，同時(shí)還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5 豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

企業(yè)實(shí)踐活動(dòng)是教師豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提高實(shí)踐教學(xué)能力的有效途徑。而青年教師大部分是從學(xué)校到學(xué)校，課堂到課堂的，理論基礎(chǔ)好，但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，這對(duì)實(shí)踐性強(qiáng)的課程的教學(xué)質(zhì)量有著很大影響。因此，青年教師應(yīng)該主動(dòng)走出去，深入到企業(yè)一線，積極與現(xiàn)場(chǎng)工作人員交流，在實(shí)踐中長(zhǎng)知識(shí)求發(fā)展，為教學(xué)服務(wù)。

6 結(jié)束語

《機(jī)械工程材料》是機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，課程中概念抽象、圖表多、實(shí)踐性強(qiáng)，廣大青年教師應(yīng)立足專業(yè)，積極思考、認(rèn)真?zhèn)湔n，切實(shí)提高本課程的教學(xué)水平。

【參考文獻(xiàn)】

篇8

我校金屬材料工程專業(yè)作為具有傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)和較強(qiáng)的區(qū)域性需求的專業(yè)，為首批被教育部批準(zhǔn)的國家級(jí)特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，也是河北省品牌特色專業(yè)[3-5]。隨著生源的改變和高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)的提出，該專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)要求也提升到了更高的層次。根據(jù)教育部《關(guān)于加強(qiáng)“質(zhì)量工程”本科特色專業(yè)建設(shè)的指導(dǎo)性意見》，作為特色專業(yè)建設(shè)核心的新的人才培養(yǎng)方案對(duì)實(shí)踐教育環(huán)節(jié)進(jìn)行了較大的改革，實(shí)行將原來嵌入在各專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課中的實(shí)驗(yàn)與理論課程分離，重新優(yōu)化整合，與專業(yè)技能培訓(xùn)相結(jié)合，創(chuàng)建新的教學(xué)模式。

2 構(gòu)造專業(yè)實(shí)驗(yàn)與技能一體化的教學(xué)模式，建立“四級(jí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”

為滿足金屬材料工程特色專業(yè)的建設(shè)和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的需求，突出并強(qiáng)化實(shí)踐教育環(huán)節(jié)和學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，迫切需要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新。我校將專業(yè)實(shí)驗(yàn)與專業(yè)技能培訓(xùn)融為一體，針對(duì)金屬材料工程專業(yè)多門專業(yè)課程，實(shí)行“四級(jí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”教學(xué)改革。

2.1 優(yōu)化整合，編寫四級(jí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

將以往所屬材料科學(xué)基礎(chǔ)、鋼的熱處理、材料性能學(xué)、工程材料學(xué)、表面工程、腐蝕與防護(hù)等專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課程中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)一整合，按“專業(yè)基礎(chǔ)性”“拓展技能訓(xùn)練”“材料工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”和“材料性能測(cè)試與分析”四級(jí)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與技能培訓(xùn)。其中專業(yè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)包括金相顯微試樣的取材與制備，金相顯微鏡的構(gòu)造、使用與圖像的采集和處理，鐵碳合金平衡狀態(tài)下的顯微組織觀察，金屬的塑性變形與再結(jié)晶，熱電偶與爐溫儀表的成套性檢定，目的是讓學(xué)生掌握材料學(xué)科最基本的金相試樣制備、顯微鏡使用及鐵碳合金基本組織等。拓展技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)包括化學(xué)器皿的使用及鍍液的配置，電鍍、化學(xué)鍍?cè)O(shè)備及鍍層常用檢測(cè)設(shè)備的使用，電化學(xué)試樣的制備，恒電位儀的使用與極化曲線的測(cè)試，綜合實(shí)驗(yàn)—合金鍍層的制備及鍍層性能的檢測(cè)和耐蝕/耐磨性的評(píng)價(jià)，目的在于訓(xùn)練學(xué)生熟悉金屬材料表面處理的常用方法、操作以及表面處理設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備的使用方法，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鍍層工藝設(shè)計(jì)和性能評(píng)價(jià)。材料工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)包括奧氏體晶粒顯示及晶粒度測(cè)定，鋼的淬透性的測(cè)定，常用工業(yè)用鋼典型熱處理組織的觀察，鑄鐵及有色金屬顯微組織觀察，綜合實(shí)驗(yàn)—熱處理工藝設(shè)計(jì)及操作，目的在于讓學(xué)生熟悉常用鋼典型熱處理后的組織形貌特征及熱處理基本操作和實(shí)際密切相關(guān)的晶粒度、淬透性測(cè)試方法，同時(shí)針對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行熱處理工藝設(shè)計(jì)、操作及組織分析等一系列綜合訓(xùn)練。材料性能測(cè)試與分析實(shí)驗(yàn)包括電子拉伸試驗(yàn)機(jī)的使用及拉伸實(shí)驗(yàn)，材料的硬度實(shí)驗(yàn)，單擺沖擊試驗(yàn)機(jī)的使用及系列沖擊實(shí)驗(yàn)，斷口形貌分析，綜合實(shí)驗(yàn)—金屬材料熱處理工藝及力學(xué)性能測(cè)試分析，目的在于讓學(xué)生了解并熟悉工程材料常用力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)方法及所用設(shè)備、失效的斷口形貌特征，并在此基礎(chǔ)上通過綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生合理選材、工藝設(shè)計(jì)、性能測(cè)試與評(píng)價(jià)等綜合技能。

通過建立專業(yè)基礎(chǔ)性、拓展技能訓(xùn)練、材料工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和材料性能測(cè)試與分析四級(jí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，使獨(dú)立開設(shè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)操作技能與能力訓(xùn)練一體化，突出學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)其實(shí)驗(yàn)技能與獨(dú)立分析和設(shè)計(jì)能力以及科研意識(shí)等綜合能力，使學(xué)生具備材料科學(xué)研究的基本操作技能和研究方法，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2.2 集中訓(xùn)練，加強(qiáng)課程有機(jī)聯(lián)系

我們將原來分屬于多門課程的分散孤立的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化組合，建立四級(jí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其中每級(jí)平臺(tái)分別有5個(gè)實(shí)驗(yàn)，20學(xué)時(shí)，進(jìn)行集中訓(xùn)練，安排在大三全年和大四上半年完成。集中培訓(xùn)，可以幫助學(xué)生將不同課程中學(xué)到的理論知識(shí)聯(lián)系起來，建立起專業(yè)課程之間的有機(jī)關(guān)聯(lián)。學(xué)生在訓(xùn)練過程中親自動(dòng)手，尤其是實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求，自行設(shè)計(jì)工藝路線和制備方法，不但強(qiáng)化與鞏固了課堂理論知識(shí)，而且促進(jìn)了多門課程間知識(shí)的交叉與融合，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的科研興趣，受到學(xué)生的廣泛好評(píng)，為他們以后走上工作崗位以及繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)研究打下了良好的基礎(chǔ)。

2.3 優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，聯(lián)合進(jìn)行平臺(tái)建設(shè)

在專業(yè)實(shí)驗(yàn)與技能一體化教學(xué)模式實(shí)施之前，分別由教研組教師與實(shí)驗(yàn)教師承擔(dān)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)任務(wù)，使教學(xué)和實(shí)驗(yàn)完全脫節(jié)[6]。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)是怎么操作的，理論課教師一無所知；學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)了哪些知識(shí)，實(shí)驗(yàn)教師也不太清楚。而且，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和知識(shí)的更新，一些陳舊的方法和技術(shù)已經(jīng)被淘汰，而實(shí)驗(yàn)教師仍在使用，造成教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的脫節(jié)，對(duì)學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)和就業(yè)極為不利。

通過整合實(shí)驗(yàn)，使授課教師和實(shí)驗(yàn)教師共同參與到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)中來。專業(yè)授課教師大多數(shù)是從國內(nèi)外重點(diǎn)高校畢業(yè)的博士生，具有扎實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的研究能力，對(duì)目前本領(lǐng)域研究方向的發(fā)展較為熟悉，能夠把本專業(yè)的新思想、新動(dòng)向傳遞給學(xué)生。實(shí)驗(yàn)教師學(xué)歷雖然不高，但具有豐富的操作經(jīng)驗(yàn)，熟悉各種儀器設(shè)備的使用方法及實(shí)驗(yàn)的操作步驟。授課教師和實(shí)驗(yàn)教師聯(lián)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，相得益彰，有助于教學(xué)工作的完成和學(xué)生技能水平的提高。

2.4 科學(xué)評(píng)價(jià)，建立統(tǒng)一的考核機(jī)制

原來分屬于不同課程的實(shí)驗(yàn)都是單獨(dú)操作的，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交后由實(shí)驗(yàn)教師評(píng)定，但實(shí)驗(yàn)成績(jī)不作為評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)入學(xué)生的總成績(jī)。因此，學(xué)生做不做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)質(zhì)量?jī)?yōu)劣都不會(huì)影響其最終成績(jī)，這對(duì)于學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的鍛煉是非常不利的。

將分屬于不同課程的實(shí)驗(yàn)打亂，重新組合，建立四級(jí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，每個(gè)平臺(tái)中的實(shí)驗(yàn)都由學(xué)生自己動(dòng)手完成，根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新能力等表現(xiàn)以及最后提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告分別給 出評(píng)定，學(xué)生獲得各個(gè)平臺(tái)的實(shí)踐成績(jī)。這樣的評(píng)價(jià)方式，能科學(xué)地反映出學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握水平，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中鍛煉了他們獨(dú)立思考、提出問題和解決問題的能力，有助于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

3結(jié)束語

對(duì)金屬材料工程專業(yè)各課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，獨(dú)立開設(shè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，打破了課程之間的界限，建立了專業(yè)基礎(chǔ)性、拓展技能訓(xùn)練、材料工藝設(shè)計(jì)和材料性能測(cè)試與分析四級(jí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過編寫四級(jí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，集中訓(xùn)練；授課教師與實(shí)驗(yàn)教師聯(lián)合授課、科學(xué)評(píng)價(jià)等措施，突出了實(shí)踐技能和綜合能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、分析解決問題的能力；綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)突出了學(xué)生的主體地位，體現(xiàn)了個(gè)性化教育的培養(yǎng)理念，有助于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉寧廖,林楠,彭波.理論實(shí)驗(yàn)一體化教學(xué)模式在藥理學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐與探討[J].職業(yè)技術(shù),2011(11):22-23.

[2] 馬松濤,臧志和,劉冬戀.教師理論實(shí)驗(yàn)分離教學(xué)利弊分析[J].四川生理科學(xué)雜志,2012,34(3):130-132.

[3] 胡建文,馬靜,李強(qiáng).高校金屬材料工程特色專業(yè)建設(shè)的探索[J].中國電力教育,2010(16):42-44.

篇9

大馬士革鋼作為古代世界第一名鋼，其工藝核心失傳已久，因此對(duì)大馬士革刀的復(fù)制及花紋機(jī)理研究一直是現(xiàn)代冶金考古學(xué)上經(jīng)久不衰的話題，恰如麻省理工學(xué)院著名冶金史教授Smith所言，對(duì)大馬士革鋼之謎的爭(zhēng)論永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束

古代第一名鋼

初中時(shí)，我接觸到了薛燭論劍這樣的典故，了解到《越絕書》、《古今刀劍錄》中有像純鈞、湛盧這樣的寶刀寶劍。更給我?guī)碚鸷车氖钱?dāng)時(shí)我無意中讀到元代張憲的詩句“賢侯示我西番刀，名壓古今刀劍錄”，此西番刀究竟是什么刀，為什么它可以名壓古今刀劍錄的寶刀寶劍？冥冥中，我這么早就與自己的博士課題有了接觸。

高中時(shí)學(xué)校有一門實(shí)踐類的課程，課程作業(yè)是選擇一項(xiàng)自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行展示，我就萌生了將自己對(duì)刀劍兵器的喜愛表現(xiàn)出來的想法。結(jié)業(yè)展示很順利，老師同學(xué)紛紛表示大開眼界，更重要的一點(diǎn)，是我朋友說我在向大家講述的時(shí)候特別有激情，這也對(duì)我未來的專業(yè)選擇產(chǎn)生了一定的影響。

進(jìn)入研究生階段的學(xué)習(xí)時(shí)，第一次和恩師潛偉教授討論自己的研究課題，老師就和我談到了做古代刀劍復(fù)制方面課題的意向，我非常興奮并閱讀了相關(guān)領(lǐng)域的一些書籍，比如潛老師的論文《“鑌鐵”新考》，以及另一位恩師羅海文教授的論文《古代大馬士革鋼刀鍛打花紋形成機(jī)制的理論分析》。他們從不同的角度對(duì)大馬士革鋼這一古代世界第一名鋼進(jìn)行了探討，潛老師從古代歷史背景下探究了其與鑌鐵、灌鋼之間的關(guān)聯(lián)，羅老師則從材料的角度研究古代大馬士革鋼花紋形成的機(jī)理。

讀到這些研究很深入的論文之時(shí)，我一方面是欣喜，另一方面也有擔(dān)憂，害怕自己的知識(shí)與能力不足以將這樣一個(gè)宏大的命題完成。但同時(shí)，我也產(chǎn)生了深入探討自己感興趣課題的勇氣，期待能不負(fù)老師的期望把課題做好。對(duì)大馬士革刀的研究作為冶金考古學(xué)上的經(jīng)典課題，現(xiàn)階段對(duì)它的研究需要多學(xué)科的互動(dòng)，比如對(duì)刀劍本體的研究需要依賴材料學(xué)與金屬學(xué)，對(duì)冶煉工藝需要冶金學(xué)背景知識(shí)，而要對(duì)其整體進(jìn)行討論則需對(duì)歷史學(xué)與考古學(xué)有所涉獵。

由于我北京科技大學(xué)冶金工程的專業(yè)背景，又對(duì)歷史、對(duì)刀劍有著濃厚的興趣，初次相商之后，導(dǎo)師與我便一拍即合，將“探究大馬士革鋼與灌鋼之間的關(guān)聯(lián)，并嘗試復(fù)制大馬士革刀”確定為我未來幾年的主要科研方向。

實(shí)驗(yàn)室首捷

選定了課題大致方向之后，接下來要做的就是深入到所研究的領(lǐng)域，了解前人做過什么，自己要做什么，創(chuàng)新之處在哪里。時(shí)，歐洲人在大馬士革第一次遇見了阿拉伯人所使用的彎刀，該刀無比鋒利，表面花紋極其美麗，令歐洲人驚嘆，稱之為大馬士革刀。在位于Ranchi（蘭契）的印度鋼鐵協(xié)會(huì)的世界最大研發(fā)實(shí)驗(yàn)室的客廳中，有一幅畫講述的是古印度國王普魯向亞歷山大大帝問候的場(chǎng)景（公元前 330 年）， 普魯為表敬意，向亞歷山大贈(zèng)與了他的佩劍，而在他的身后，仆人還攜有一個(gè)金色的盒子作為額外的禮物，盒子里裝著當(dāng)時(shí)用來做大馬士革刀的古印度產(chǎn)的、比黃金還貴重的烏茲鋼（大馬士革鋼）。

大馬士革鋼作為古代世界第一名鋼，其工藝核心失傳已久，因此對(duì)大馬士革刀的復(fù)制及花紋機(jī)理研究一直是現(xiàn)代冶金考古學(xué)上經(jīng)久不衰的話題，恰如麻省理工學(xué)院著名冶金史教授Smith所言，對(duì)大馬士革鋼之謎的爭(zhēng)論永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束。

對(duì)于我來說，研究大馬士革刀的最佳方式，就是結(jié)合文獻(xiàn)中對(duì)古代大馬士革鋼刀的分析，自己進(jìn)行復(fù)制模擬實(shí)驗(yàn)，并利用現(xiàn)代材料科學(xué)的手段對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行詳細(xì)分析，由此得出一些新的觀點(diǎn)。在如今的實(shí)驗(yàn)室條件下，我們不可能有古代鍛鐵所用的爐子、鐵匠臺(tái)、磨刀臺(tái)等傳統(tǒng)制刀劍設(shè)施，我也沒有工匠師傅們制刀劍的豐富經(jīng)驗(yàn)，因此在學(xué)校進(jìn)行刀劍的復(fù)原模擬實(shí)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，與專業(yè)從事刀劍研究的工匠進(jìn)行合作才是順理成章的事情。

2014年初，恩師羅海文教授與浙江龍泉?jiǎng)Υ宓秳ρ芯吭旱暮≤娎蠋熛嘧R(shí)并結(jié)下了深厚友誼，約定在條件成熟之后深入胡小軍老師的劍村刀劍研究院進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)一事。在我研一期間，我們就對(duì)胡小軍老師提供的現(xiàn)代仿制烏茲鋼樣品、隕鐵樣品進(jìn)行了分析，并做出了比較詳細(xì)的分析報(bào)告，這些都是我做現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的必要條件。

其實(shí)在出發(fā)之前，我已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室著手準(zhǔn)備自己復(fù)制大馬士革鋼了。我按照現(xiàn)代材料科學(xué)研究的方法設(shè)計(jì)了工藝流程：配比原料――實(shí)驗(yàn)室熱處理――現(xiàn)場(chǎng)處理成刀――實(shí)驗(yàn)室后續(xù)熱處理，復(fù)制目標(biāo)是不論是從宏觀的刀型、肉眼可見花紋形貌還是微觀的在顯微鏡下觀察到的組織情況，都要與古代大馬士革刀相近乃至相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常成功！

研二與博士一年期間，我多次來到胡小軍老師所在的浙江龍泉刀劍研究院，與當(dāng)?shù)貛煾岛献鏖_始了新一輪的復(fù)原模擬實(shí)驗(yàn)。

刀劍之鄉(xiāng)做匠人

劍村刀劍研究院位于中國刀劍之鄉(xiāng)――浙江省龍泉市，當(dāng)?shù)匾悦麆γ神Y名中外。龍泉傳說是鑄劍大師歐冶子鑄劍之地，人杰地靈，水質(zhì)優(yōu)良利于鑄劍。此地產(chǎn)生了非常多的鑄劍大師、鍛刀名匠，胡小軍老師便是其中優(yōu)秀的一位，他的作品在刀圈可謂大名鼎鼎，能向他請(qǐng)教學(xué)習(xí)是我非常榮幸的一件事情。我在刀劍作坊的模擬實(shí)驗(yàn)主要有兩部分，一是將自己帶來的大馬士革鋼鍛制成刀，二是用自己帶來的仿古生鐵材料與熟鐵料進(jìn)行模擬灌鋼實(shí)驗(yàn)。

第一部分實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)在于現(xiàn)場(chǎng)大馬士革刀的鍛制。隨著時(shí)間的發(fā)展，現(xiàn)在意義上的大馬士革鋼更多程度上是折疊花紋鋼的代名詞（Welded Damascus Steels），而我所追求的大馬士革刀是真正的大馬士革（Genuine Damascus Steels），它們兩者在含義上有著非常大的區(qū)別，鍛制方式也有極大不同。因此在鍛造過程中，我采用了一體成型不折疊的鍛造方式，這與傳統(tǒng)的鍛造方式有很大區(qū)別，并且鍛造溫度區(qū)間需要控制得非常好，要做好它是非常困難的事情。在現(xiàn)場(chǎng)，我對(duì)每次鍛造的溫度進(jìn)行了非常詳細(xì)的記錄并整理成數(shù)據(jù)，但是從結(jié)果來看，現(xiàn)場(chǎng)鍛鐵很不讓人滿意，羅教授也認(rèn)為滲碳體的析出排布規(guī)律是揭開大馬士革鋼花紋之謎的關(guān)鍵，因此此步驟依然需要進(jìn)行更多的探索。

第二部分是模擬灌鋼實(shí)驗(yàn)制灌鋼刀。灌鋼作為歷史上一種非常重要的制鋼技術(shù)，學(xué)界至今仍對(duì)此存有較大的疑問，對(duì)考古出土的灌鋼樣品特征也沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，因此從原料出發(fā)，對(duì)整個(gè)灌鋼工藝流程進(jìn)行模擬是非常有意義的。

在模擬實(shí)驗(yàn)中，我所選用的原料得到了北京科技大學(xué)科技史與文化遺產(chǎn)研究院李秀輝老師的大力支持，使我可以直接采用她們通過模擬實(shí)驗(yàn)鑄造出的仿古鑄鐵原料。不論是材料的元素含量，還是組織特征，均與古代鑄鐵基本相同，這也為我的模擬實(shí)驗(yàn)提供了重要條件。模擬灌鋼實(shí)驗(yàn)需要對(duì)整套工藝進(jìn)行復(fù)原模擬，其中涉及到封泥模擬、折疊鍛打、多組實(shí)驗(yàn)等方面，需要花費(fèi)非常多的時(shí)間。盡管過程非常困難非常辛苦，但每天依傍龍泉青山綠水，按照自己設(shè)計(jì)好的科研思路進(jìn)行探究，可以說是充實(shí)而快樂的。

鍛刀過程中，很重要的一點(diǎn)是將作為原材料的生熟鐵層粘合在一起鍛打，如此才可最終成刀，如果兩者沒有粘合，后來的實(shí)驗(yàn)就非常困難了。在這個(gè)過程中，我從胡小軍老師和當(dāng)?shù)貛煾档慕徽勚械弥?，龍泉?dāng)?shù)爻３Ｊ褂命S泥水涂在其表面，這樣可以更好地讓多種原材料熔為一體。

受此啟發(fā)，我反省了自己在模擬實(shí)驗(yàn)中不太成功的原因，可能與此類秘方的使用有一定的關(guān)系。在胡老師的指點(diǎn)之下，我按照傳統(tǒng)灌鋼的方法鍛制了一把灌鋼刀，并對(duì)此工藝中每一道工序分別截取了大量珍貴的樣品，最終所成的刀劍硬度高達(dá)62HRC（現(xiàn)代刀硬度在60HRC左右），性能優(yōu)良。這是我在制刀過程中一次非常有意義的嘗試，也為我之后的進(jìn)一步探索奠定了基礎(chǔ)。

鍛刀之后是磨刀。在劍村的日子里，我跟著磨刀師傅一起學(xué)習(xí)，掌握了基本的磨刀技巧，將幾把大馬士革刀與灌鋼刀都研磨至3000目（精細(xì)度單位）左右，并利用浸蝕劑使刀劍表面顯示出美麗的花紋。

這是非常考驗(yàn)?zāi)托牡囊豁?xiàng)工作，它與科研工作中研磨樣品也有著很大的差別。比方說，對(duì)刀具的精細(xì)研磨要比實(shí)驗(yàn)室磨樣要細(xì)致得多，這是因?yàn)殇撹F材料經(jīng)實(shí)驗(yàn)室研磨后，主要用于在SEM（掃描電子顯微鏡）、TEM（透射電子顯微鏡）或者金相顯微鏡下觀察組織形貌。由于顯微鏡的放大倍數(shù)最高能達(dá)幾萬倍，2000目的砂紙研磨已完全可以滿足其要求。而刀劍作為為人賞玩的一種藝術(shù)品，一絲一毫的劃痕對(duì)其藝術(shù)美感都可能是很大的損害，因此研磨精細(xì)度要比實(shí)驗(yàn)室研磨試樣要高得多。經(jīng)驗(yàn)豐富的刀匠最終研磨出的刀劍，不經(jīng)過拋光處理就達(dá)到鏡面水準(zhǔn)，足見研磨者投入的心血。

此外，研磨刀劍的平衡感與節(jié)奏感也需要很好地把握，平衡感主要是指研磨過程中對(duì)刀劍平面的控制。形制簡(jiǎn)單的刀劍主要是正反兩面，而復(fù)雜的刀劍則有六面、八面，更別說一些奇形怪狀的兵器了，要研磨精細(xì)，需要磨刀者對(duì)刀面是否達(dá)到水平有非常精準(zhǔn)的判斷，這是需要通過不斷實(shí)踐去體會(huì)的。

節(jié)奏感則是指對(duì)研磨過程中一推一拉節(jié)奏的控制，當(dāng)研磨目數(shù)比較粗的時(shí)候，我會(huì)先將刀劍局部磨平，而研磨目數(shù)較細(xì)的時(shí)候，則要將刀劍整體置于磨刀石上研磨，以防止刀劍出現(xiàn)表面不平的情況。簡(jiǎn)而言之，磨刀就是一件考驗(yàn)?zāi)托牡墓ぷ?，只有保持?yán)謹(jǐn)與平和之心，手下研磨的刀具才有可能平整如水又透著寒芒。

世界一流大學(xué)

一流學(xué)科

雙一流

按照現(xiàn)代材料科學(xué)研究的方法設(shè)計(jì)工藝流程：配比原料――實(shí)驗(yàn)室熱處理――現(xiàn)場(chǎng)處理成刀――實(shí)驗(yàn)室后續(xù)熱處理

篇10

關(guān)鍵詞： 在線培訓(xùn) 課程建設(shè) 教學(xué)改革

一

教育部的高等學(xué)校教師網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)系統(tǒng)是高校教師進(jìn)一步學(xué)習(xí)的好途徑。

1.方便快捷。不用舟車勞頓，不用大段時(shí)間，在業(yè)余時(shí)間，在辦公室或家中，可以自主學(xué)習(xí)，并接受專家指導(dǎo)，還可以和同學(xué)交流分享經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，達(dá)到良好效果。

2.低成本，高質(zhì)量。培訓(xùn)的《材料研究方法》共有十七節(jié)，首先，講述《材料研究方法》課程的建設(shè)思想內(nèi)容及心得體會(huì)，然后分享上課的理念、方法和技巧，并展示全面素質(zhì)教育和復(fù)合型人才的培養(yǎng)模式，知識(shí)、能力、人才三位一體的理念，寬專業(yè)、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力的培養(yǎng)目標(biāo)，考核形式等都值得借鑒學(xué)習(xí)。特別是考核分三步進(jìn)行：期中、期末、試驗(yàn)及讀書綜述各占40%、40%、20%，更符合該課程特點(diǎn)，因?yàn)槠浣虒W(xué)內(nèi)容廣泛，實(shí)踐能力要增強(qiáng)，應(yīng)充分激發(fā)學(xué)生自覺學(xué)習(xí)的熱情，重視課外文獻(xiàn)的閱讀。聽課時(shí)有相關(guān)視頻內(nèi)容，而且提供培訓(xùn)資源、配套課件下載，且不懂的地方還可以反復(fù)觀看。通過學(xué)習(xí)，進(jìn)一步了解了材料研究常用的分析測(cè)試方法，包括光學(xué)顯微分析、x射線衍射分析、電子衍射分析、電子顯微分析、熱分析、光譜分析、核磁共振分析、色譜分析、質(zhì)譜分析等分析方法，以及這些方法在材料測(cè)試中的綜合應(yīng)用。著重論述分析了測(cè)試方法的基本原理、樣品制備及應(yīng)用，講課內(nèi)容簡(jiǎn)明實(shí)用，適應(yīng)范圍廣，并且展示了最先進(jìn)的分析測(cè)試方法，學(xué)習(xí)后獲益匪淺。同時(shí)，還選修了《怎樣做一名合格的高校教師》；國家教育發(fā)展研究中心的《轉(zhuǎn)變教師理念，培養(yǎng)大批創(chuàng)新人才》；清華老師的《理念、內(nèi)容、方法與技術(shù)――兼談?wù)n程教學(xué)的啟發(fā)性和研究性》。引而不發(fā)躍如也，教師所設(shè)計(jì)的問題要具有啟發(fā)性，才能夠激活學(xué)生思維，使學(xué)生的思維空間不斷擴(kuò)展。學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)，要善于循序漸進(jìn)，把握要點(diǎn)和重點(diǎn)，老師不斷追問、質(zhì)疑、概括、總結(jié)，學(xué)生就會(huì)全面系統(tǒng)地掌握知識(shí)并培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力。

3.選擇范圍廣，針對(duì)性強(qiáng)。有各種專業(yè)技能課，詳細(xì)介紹課程定位、課時(shí)安排、教材與前沿問題等，還有通識(shí)性教學(xué)視頻，包括教學(xué)方法、教育技術(shù)和學(xué)術(shù)講座等?？梢愿鶕?jù)自己承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)及相近課程，選擇所需要的內(nèi)容，題材廣泛，針對(duì)性強(qiáng)。

二

通過高校教師網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)系統(tǒng)這個(gè)平臺(tái)，參加相關(guān)培訓(xùn)，不斷提高專業(yè)技能，完善教學(xué)觀念，進(jìn)一步深化教學(xué)改革。

1.建立課程的建設(shè)目標(biāo)及步驟：（1）建立基于網(wǎng)絡(luò)的教案模塊庫及配套試題庫，實(shí)時(shí)更新，根據(jù)反饋信息逐步完善教案和試題庫。（2）加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容改革，充實(shí)多媒體素材庫。（3）建立開放式實(shí)驗(yàn)室，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)。（4）繼續(xù)加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，將科研成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用于教學(xué)。

2.進(jìn)一步改革課程教學(xué)情況：（1）把握課程教學(xué)核心，整合教學(xué)內(nèi)容：工程材料課程教學(xué)的目標(biāo)體現(xiàn)了以“技術(shù)”為教學(xué)核心的思想，即明確“材料應(yīng)用―性能要求―獲得所需性能的途徑―零件材料與毛坯選擇―零件制造與改性工藝”這一教學(xué)主線[1]。對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合：加強(qiáng)材料性能的教學(xué)；強(qiáng)化改變性能的途徑；削弱金相組織與相圖的學(xué)習(xí)；強(qiáng)化各種工程材料及其性能的教學(xué)；強(qiáng)化零件材料的選擇與毛坯的選擇；進(jìn)行綜合實(shí)訓(xùn)；加強(qiáng)鑄造、鍛壓和焊接結(jié)構(gòu)工藝性的教學(xué)。（2）教師角色的轉(zhuǎn)變：采用多種教學(xué)方式組織課堂教學(xué)，在增加課堂信息量的同時(shí)，突出教學(xué)重點(diǎn)，通過開通網(wǎng)上教學(xué)資源，將教與學(xué)的過程延伸至課外，使課堂教學(xué)得以擴(kuò)展與延伸，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高知識(shí)的廣度與深度。（3）學(xué)生學(xué)習(xí)狀況調(diào)查：學(xué)生反映課程內(nèi)容偏多，有一定難度，工程問題的分析與實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)較少。

3.課程改革的基本情況：（1）課程教學(xué)內(nèi)容改革：加強(qiáng)硬度及疲勞強(qiáng)度的講解，分析不同受力狀態(tài)及不同工作環(huán)境下所涉及的性能指標(biāo)。減少金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)及結(jié)晶部分內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)及其對(duì)材料性能的影響。增加非金屬材料的內(nèi)容。減少熱處理原理部分的講解，把要求掌握金屬熱處理的原理改革為從實(shí)際出發(fā)掌握熱處理方法及應(yīng)用，能夠合理安排熱處理工序。加強(qiáng)機(jī)械制造零件選材的講解，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)多種典型零件的工作條件進(jìn)行分析的能力，根據(jù)失效形式確定主要力學(xué)性能指標(biāo)，根據(jù)毛坯形式確定材料，根據(jù)選定的材料確定熱處理方法，分析加工工序。（2）教學(xué)方法改革：確立以學(xué)生為主體的教學(xué)思想，采用靈活多變的教學(xué)方法，確保學(xué)生的實(shí)踐能力得到提高，并完成每一節(jié)課的教學(xué)任務(wù)，通過自己思考與體會(huì)，成為學(xué)習(xí)主體，主動(dòng)獲取知識(shí)和技能。力求采用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，增加視頻資料。該門課程的課程內(nèi)容較多，大部分內(nèi)容比較抽象，應(yīng)用先進(jìn)的教育技術(shù)手段，學(xué)生可以得到直觀的認(rèn)識(shí)，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。改革考核方式，側(cè)重學(xué)生能力的評(píng)價(jià)，并為他們提供應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的訓(xùn)練機(jī)會(huì)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。確立以學(xué)生為主體的教學(xué)思想，通過教師的講解與交流，學(xué)生自己思考與操作，成為學(xué)習(xí)的主體，主動(dòng)獲取知識(shí)和技能。（3）教學(xué)評(píng)價(jià)改革：課程的教學(xué)評(píng)價(jià)包括學(xué)生學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)及學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)。教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)包括以下方面內(nèi)容，學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)：學(xué)生是否完成了作業(yè)，有無抄襲現(xiàn)象發(fā)生，對(duì)學(xué)生應(yīng)具備的能力要定期檢查，可以采用提問、撰寫分析報(bào)告等形式；學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)：試題著重進(jìn)行能力的考核，也可以把考核分為筆試和論文兩部分進(jìn)行，評(píng)價(jià)方式要逐步過渡到通過綜合運(yùn)用對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)作出評(píng)價(jià)。

4.實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)：《工程材料》實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)是理論教學(xué)的深化和補(bǔ)充。建立開放性實(shí)驗(yàn)室，重視實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力和解決實(shí)際問題的能力。實(shí)驗(yàn)基本要求：（1）明確化學(xué)成分與組織變化之間的關(guān)系，加深對(duì)相圖的理解。（2）能正確識(shí)別組織的顯微特征，明確組織對(duì)材料性能的影響。（3）掌握鋼的熱處理工藝及對(duì)組織性能的影響[2]。了解硬度計(jì)構(gòu)造，掌握硬度值的測(cè)量，初步建立碳鋼含碳量與硬度關(guān)系及熱處理改變硬度的概念；識(shí)別碳鋼平衡狀態(tài)下的顯微組織，計(jì)算不同含碳量時(shí)各組成相所占百分比，分析成分組織性能間的關(guān)系；比較碳鋼熱處理后的顯微組織特征；制定熱處理工藝，分析碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)淬火后硬度值的影響，奧氏體狀態(tài)按不同冷卻速度對(duì)硬度值的影響，回火溫度對(duì)淬火鋼硬度的影響。效果：使學(xué)生獲得了有關(guān)工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件常用的材料和熱加工的基礎(chǔ)理論知識(shí)，并初步具備了根據(jù)零件工作條件和失效方式合理選擇與使用材料，正確制定零件的熱加工工藝路線的能力。既有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)又有綜合實(shí)驗(yàn)，增加學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

5.將科研成果應(yīng)用于教學(xué)：教師每一章要給學(xué)生布置一定的任務(wù)，學(xué)生在完成任務(wù)的過程中學(xué)習(xí)了知識(shí)、訓(xùn)練了職業(yè)能力，并結(jié)合課程章節(jié)展示科研成果，使學(xué)生通過教師的講解與交流，理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用[3]。

教學(xué)相長(zhǎng)，通過在線培訓(xùn)，深化教學(xué)改革，終身學(xué)習(xí)，與時(shí)俱進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳培里.工程材料及熱加工[M].北京：高等教育出版社，2007.