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對(duì)金屬材料與熱處理一章的教學(xué)處理教育論文
一、前言
眾所周知，《金屬材料與熱處理》這門(mén)課是工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。針對(duì)每個(gè)專(zhuān)業(yè)自身的特點(diǎn)，筆者對(duì)這門(mén)課采取區(qū)別處理教材內(nèi)容的教學(xué)方法，盡量做到突出重點(diǎn)，因材施教，減少學(xué)生在學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課時(shí)對(duì)金屬學(xué)原理的模糊理解，使學(xué)生真正了解本專(zhuān)業(yè)在生產(chǎn)工藝制定上的依據(jù)所在，以便更好地掌握本專(zhuān)業(yè)的工藝技術(shù)要求。
俗話說(shuō)：“萬(wàn)丈高樓平地起”，基礎(chǔ)沒(méi)打好，何以建高樓。同樣的道理，沒(méi)有把專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課講深入、學(xué)透徹，怎么能更好地理解后面的專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，因此專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的講授一定要精細(xì)而有針對(duì)性。
二、“金屬的塑性變形與再結(jié)晶”一章的教學(xué)處理
1、回復(fù)和再結(jié)晶。
在《冷軋生產(chǎn)工藝》教學(xué)中，我們將會(huì)提到“在冷軋的過(guò)程中需要進(jìn)行中間軟化退火”，學(xué)生常常對(duì)此工藝過(guò)程很不解。究其原因，就是缺乏冷塑性變形對(duì)金屬塑性與組織影響的深刻理解。
在軋制工藝中常常提及再結(jié)晶溫度和再結(jié)晶退火。本教材“再結(jié)晶”這部分內(nèi)容僅從概念的角度介紹，較抽象。學(xué)生對(duì)再結(jié)晶定義的理解易出現(xiàn)困難，對(duì)再結(jié)晶溫度的概念更是弄不清楚。建議這部分內(nèi)容盡可能多的采用有趣、直觀、多樣的方式進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，比如我們可以舉例班內(nèi)每個(gè)同學(xué)相當(dāng)于原子，整個(gè)班集體就好比我們所講述過(guò)的晶格，“空位”相當(dāng)于一個(gè)或幾個(gè)同學(xué)缺勤，“間隙原子”相當(dāng)于班內(nèi)的某位同學(xué)未按排列整齊的座位去坐，而胡亂地坐在了某個(gè)位置，“錯(cuò)位”相當(dāng)于幾位同學(xué)位置錯(cuò)排等等，多列舉生活、生產(chǎn)中的實(shí)例，以學(xué)生為中心，活躍課堂氣氛，將抽象、深?yuàn)W的知識(shí)用生動(dòng)形象的語(yǔ)言和舉例，深入淺出地講授給學(xué)生，使學(xué)生能夠相對(duì)容易地理解和吸收，且能舉一反三，應(yīng)用到實(shí)際中，使學(xué)生能更多地感知知識(shí)、更牢地掌握知識(shí)，以達(dá)到“講的透、學(xué)的活、記得住、用得上”的教學(xué)目標(biāo)。
同時(shí)在軋鋼班教學(xué)中，要讓學(xué)生了解到再結(jié)晶溫度不僅與金屬的變形程度有關(guān)，還與金屬的保溫時(shí)間、金屬中存在的雜質(zhì)以及其原始晶粒大小都有關(guān)系。只有把影響再結(jié)晶溫度的因素闡述清楚了，學(xué)生對(duì)再結(jié)晶溫度才會(huì)有一個(gè)較為清晰的認(rèn)識(shí)。這為熱軋生產(chǎn)中的冷卻工藝和冷軋生產(chǎn)中的再結(jié)晶退火工藝的講解掃除了理論認(rèn)知的障礙。
2、再結(jié)晶晶粒的大。
再結(jié)晶晶粒的大小是金屬在壓力加工生產(chǎn)中的重要問(wèn)題之一，它將直接影響金屬的使用性能、工藝性能以及表面質(zhì)量。
教材只給出“再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大應(yīng)當(dāng)注意避免”這一結(jié)論，對(duì)再結(jié)晶晶粒大小在軋制加工中的意義及相關(guān)影響因素缺乏分析，這往往給后續(xù)軋鋼工藝中對(duì)加熱溫度、最大變形量的選擇帶來(lái)不必要的疑惑。 另外，還有必要通過(guò)實(shí)例說(shuō)明，讓學(xué)生了解影響再結(jié)晶晶粒大小與合金成分、原始晶粒大小、加熱溫度及時(shí)間、變形程度、加熱速度都有密切關(guān)系。這為生產(chǎn)工藝課中講解：“加熱制度要遵循加熱時(shí)間盡量短，加熱速度盡量快的原則”提供了理論依據(jù)，學(xué)生在學(xué)專(zhuān)業(yè)課時(shí)才會(huì)知其所以然，從而更能激發(fā)學(xué)生探索知識(shí)奧秘的興趣。
再比如“當(dāng)加熱溫度一定時(shí)變形程度對(duì)再結(jié)晶晶粒的大小有一定影響”，這在冷軋生產(chǎn)中有重要的指導(dǎo)意義。通過(guò)對(duì)再結(jié)晶晶粒大小與變形程度的關(guān)系分析，讓學(xué)生了解到軋件要在多大的變形程度下才能使金屬產(chǎn)生再結(jié)晶，在什么條件下退火會(huì)得到極粗的晶粒，粗晶粒會(huì)使金屬的力學(xué)性能降低，所以在實(shí)際冷軋生產(chǎn)中要避開(kāi)臨界變形程度，采取合適的變形量，以免造成再結(jié)晶后的粗晶粒。這樣的講解使我們的知識(shí)點(diǎn)有了連貫性，避免出現(xiàn)知識(shí)脫節(jié)現(xiàn)象。
3、金屬組織的變化。
（1）晶粒被拉長(zhǎng)成纖維狀的性能。
冷軋后晶粒組織將發(fā)生變化，變化后性能如何？這就要求我們?cè)谥v解該部分內(nèi)容時(shí)讓學(xué)生了解到由于纖維組織的存在，變形金屬的橫向（垂直于延伸方向）機(jī)械性能降低，而呈現(xiàn)各向異性。
（2）亞結(jié)構(gòu)細(xì)化。
可通過(guò)較為形象的模型教學(xué)讓學(xué)生了解到什么是亞結(jié)構(gòu)，亞結(jié)構(gòu)細(xì)化增加滑移阻力，引出形變強(qiáng)化產(chǎn)生的原因。
（3）變形織構(gòu)。
這個(gè)知識(shí)點(diǎn)在教材上沒(méi)有提到，筆者認(rèn)為在給軋鋼專(zhuān)業(yè)的學(xué)生講授金屬的塑性變形這章時(shí)應(yīng)補(bǔ)充這一內(nèi)容。學(xué)生只有了解到這一知識(shí)點(diǎn)后，才能理解我們?cè)诶滠埳a(chǎn)中為什么要采用大軋制力軋制，需要潤(rùn)滑軋制等等軋制工藝的原因。
在教學(xué)中讓學(xué)生了解到金屬與合金經(jīng)過(guò)冷變形后，由于出現(xiàn)變形織構(gòu)而使金屬呈現(xiàn)各向異性。在實(shí)際冷軋生產(chǎn)中，因?yàn)楦飨虍愋允菇饘僭诓煌姆较蝻@示著不同的力學(xué)性能，因而導(dǎo)致加工困難。通過(guò)這樣的解釋?zhuān)瑢W(xué)生對(duì)冷軋生產(chǎn)中的一些工藝要求就理解了。
（4）冷塑性變形產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
由于金屬材料各部分發(fā)生不均勻變形而產(chǎn)生殘余應(yīng)力，在軋制生產(chǎn)中常需要通過(guò)一些熱處理方法消除。有些熱處理方法可全部消除殘余應(yīng)力，但有些熱處理方法只能使一部分殘余應(yīng)力消除。學(xué)生會(huì)疑惑：“這是為什么？”這就需要通過(guò)給學(xué)生分析殘留在金屬材料內(nèi)的應(yīng)力的種類(lèi)和特征，從而得到消除各類(lèi)殘余應(yīng)力的方法也是不同的結(jié)論。在講軋制工藝的精整熱處理工序時(shí)，學(xué)生就懂得如何選擇合適的熱處理方法，避免了學(xué)生對(duì)熱處理方法的混淆與不理解。這個(gè)知識(shí)點(diǎn)也屬于在軋鋼班教學(xué)中需要補(bǔ)充的內(nèi)容之一。
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