金属材料与热处理范文

时间:2022-07-29 16:43:11

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金属材料与热处理

篇1

二、好奇心,激发学生的学习兴趣

比如,讲到金属的导电性、导热性、热膨胀性时,为什么电动机机芯用纯金属、纯铁丝、纯铜丝而不用合金?为什么家用厨房小铲要木质手柄?在制定各类热加工工艺(焊接、铸造、锻造和热处理)时,必须考虑材料的导热性,以防止材料在加热或冷却过程中发生变形或开裂;在铺设钢轨时,在两根钢轨衔接处应留有一定的空隙,以便使钢轨在长度方向有膨胀的余地;在测量工件的尺寸时,也要注意热膨胀的因素,以减小测量误差;对精密仪器或机械零件,线膨胀系数也是—个非常重要的性能指标。另外,一般物体具有热胀冷缩的物理特性,但还有特殊情况。学生听到这里,急于想知道其中的奥秘。这时,笔者不急于讲答案,而是话锋一转,且听以后分解,让学生带着好奇心进入学习情境,激发学生的学习兴趣。在教学中,由于强烈的好奇心的驱动,学生对金属材料的性能分析这一原本枯燥的课题逐渐产生欲探讨的兴趣。这样课堂教学效果又前进了一步。

三、小故事,大启发

在讲到冲击韧性试样时,为什么把它做成缺口形状?引用北大教授张学政讲到应力集中时,先讲一个小故事:过去山村老百姓敲锣时,锣出现裂纹,为了防止裂纹蔓延,两边各凿一个孔,使其延缓过度,这样几十年后原样不变。接着讲述原理:一块布一拉,这个应力是均匀分布的,但是当你剪个口再拉,应力马上就集中在这个刀口呈指数函数增加成千倍、万倍地增加。应力大于材料的屈服强度,产生大的塑性变形,最后断裂。所以工程上最可怕的问题是零件内部有裂纹,或者有棱角、尖角的切口,包括外部切口。这样道理浅显易懂,小故事,大道理,激发学生的学习兴趣。培养了学生热爱生活,善于观察生活,尊重科学并运用科学的意识。

四、多媒体与传统教学结合法,吸引学生注意力

例如铁碳合金相图讲授:笔者先在黑板上画出铁碳合金相图,不同彩色粉笔标出特性点、特性线,然后进行铁碳合金相图多媒体演示课件。这样改变了传统教学中粉笔加黑板的单一、呆板的表现形式,能将抽象、生涩、难懂的知识直观化、形象化,激发学生学习兴趣,调动其主动学习的积极性。这样学生对新知识的学习更加形象、直观、明了,便于自主学习,加快记忆,增加学习欲望。

五、理论联系实际,学以致用

在讲过碳素钢、合金钢、硬质合金以后,教师给学生布置任务:实习应用的刀具、量具,哪些是碳素钢?哪些是合金钢?哪种类型的硬质合金?牌号各是什么?热处理如何?学生实习课时带着任务寻找不同刀具、量具,归纳总结。最后课堂上,笔者会评价总结,让学生明白理论知识与实践应用相结合,学以致用。这种理论实践一体化教学方法改变了传统的理论教学和实践相分离的教学形式,突破了实践是理论的延伸和应用,是理论的附属品的传统教育理念,突出了教学内容和教学方法的应用性、综合性、实践性。它以理论传授、实践操作技能训练为一体,集老师与学生双向交流,小组协作讨论为一体,增强了学生学习理论知识的兴趣,促进了对理论知识的理解,提高了学生的实训兴趣和实际操作的能力,为今后走向工作岗位增强了适应能力。

篇2

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)11-0226-01

引言

随着我国高等教育事业的不断发展,课程教学改革已成为教育发展的重要力量。金属材料与热处理是一门理论与实践并重的课程,强调教学的多元化,以实现对学生实践能力的培养、理论知识的掌握。所以,强化金属材料与热处理课程的教学改革,强调学生主体地位的提出、实际能力的培养,已成为该课程教学的重要目标。同时,强化评价方式的创新,以多元化的评价方式呈现考核机制,更有助于教学的改革发展。笔者结合多年的教学经验,对金属材料与热处理课程教学改革,提出以下改革的看法。

1.以培养学生实际能力为导向,强化教学改革中学生的主体地位

技术材料与热处理课程教学,强调以培养学生实际能力为导向,将所学的学科知识转变为实践的能力,这是课程教学改革的重点。而教学改革中学生主体地位的强化,是践行学生能力培养目标的有力支撑。特别是针对不同的教学内容、整合学生的个性特点,基于多元化的教学方法进行教学,是培养与提高学生实际能力的重要体现。

1.1问题教学法 问题教学法体现“学生为主、教师为导”的教学思想,强化学生主体地位下的主动学习。对于金属材料与热处理课程,具有较强的理论性,这就强调教师在教学的过程中,应该结合生活实际、生产,将理论性强的知识放置于具体内容之中,并提出相关的问题,以“设问”的方式呈现教学过程。相比于传统的教学方法,问题教学法强化了师生间的互动交流,符合大学生的求知、探索与独立的个性发展需求,有效的提高教学效果。

1.2启发式教学 金属材料与热处理课程的知识系统较强,知识衔接紧密,强调新旧知识的有效授课。在实际的教学活动中,教师要旧知识的温故知新,顺畅学生所习知识的内部联系,以便于学生系统的学习。所以,教师以启发式的教学开展教学活动,循循善诱,帮助学生在学习新知识的同时,有效的巩固旧知识。例如,教师在“钢的热处理加热和冷却的转变”教学中,可以先及时地对相关的旧知识进行复习,如复习Fe-Fe3C相图,讲解Al、Acm是钢在极缓慢加热与冷却条件下的临界点。而从实际情况拉看,钢在加热与冷却的条件下,存在一定的滞后性,并以此作为教学的启发点,引导学生进行多元化思考。

1.3精讲多练 精讲多练是依托金属材料与热处理的课程内容特点,强调以学生实际出发,注重教材内容价值的。教师精讲可以做到有的放矢,突出教学重点,并将课程难点进行巧妙的分散,便于学生对知识的整体把握与理解。同时,课堂教学是在有限的空间与时间下进行,要让学生在有限的维度中获取最多的知识,需要教师将重点讲透、将课程内容主次分明的呈现,并培养学生独立思考的能力。对于多练,是知识巩固与学生思维发展的重要途径。教师应强化金属材料、热处理工艺等内容的实际应用,并在多练的强化模式下,促使学生在巩固知识的同时,习得良好的动手能力。

2.以“学生全面发展”为目标,依托多元化的评价方式改革教学

随着课程改革的不断深入,改革评价方式,突出学生全面发展的教学目的,已成为金属材料与热处理课程教学改革的重要体现。金属材料与热处理课程强调实践教学环节的不断强化,这就需要在评价方式上进行转变,以适应学生全面发展的需求。在传统的评价方式中,侧重理论知识的考核,这就造成学生为应付考试,考前突击的死记硬背,对知识的应用方面十分欠缺,以至于无法形成技能,与《金属材料与热处理》课程教学目标相脱节。

对此,在课程教学改革中,评价方式要着眼于学生的全面发展,切合课程教学目标,这样才能实现教学改革的有效性。在评价方式上,要体现“教考分离”的形式,这样可以促使师生在无压力的前提下,教师积极提高自身教学质量,学生积极参与学习。同时,对于实践教学的考核,应该强调评价的多元化。例如,将考核成绩分为两个部分,平时成绩和期末实践考核,且各站50%。其中,平时成绩包括:出勤情况、学习态度、课外作业等;期末实践考核主要针对实际生产,对典型材料的设置、实用型零件的热处理等实践内容进行考核。通过科学系统的考核方式,实现理论与实践教学的并重开展,促使学生全面发展。

3.强化教师队伍建设,建立高素质的教师队伍

金属材料与热处理课程是一门理论与实践并重的课程,对教师的专业知识、实践能力有一定的要求。教学改革不断前行的过程中,强化教师队伍建设,无疑是推动教学改革发展的有力支撑。教师队伍应该具备良好的专业素养,知识过硬、技能精湛,这样才能有效地培养学生的全面能力,符合金属材料与热处理课程的教学需求。

3.1强化教师实践培训,提高教师的实践能力 金属材料与热处理课程具有较强的实践性,这就强调教师自身需要具备良好的实践能力,这样才能更好地实现课程教学的全面开展。通过相关的教师实践培训,强化教师的实践能力,并形成教师良好的实践素养,这样更有助于教师在教学中指导学生开展实践训练,提高金属材料与热处理课程的实践教学效果。

3.2强化教师教学技能,培养教师良好的职业素养 金属材料与热处理课程教学改革,关键在于教师队伍的建设。其中,教师教学技能的强化,无疑是强化课程教学改革的重要支撑点。教师应该具备良好的教学技能,并有扎实的专业知识,这样更有助于教学改革的推进。

结束语

综上所述,金属材料与热处理课程的教学改革,立足于学生主体地位的突出、实际能力的培养,并通过评价方式的创新、教师队伍的建设为依托,强化教学改革的有效。这样,才能促使金属材料与热处理课程改革的有序开展,培养学生的综合能力。

参考文献:

[1]展菊. 金属材料与热处理课程教学的改革探索[J].成才之路,2012(23)

篇3

中图分类号:TB31文献标识码: A

引言

工业生产中,许多金属材料为最大限度地发挥材料潜力,需要提高其机械性能。在设计工作中,正确制定热处理工艺可以改变某些金属材料的机械性能。而不合理的热处理条件,不仅不会提高材料的机械性能,反而会破坏材料原有的性能。因此,设计人员在根据金属材料成分及组织确定热处理的工艺要求时,应准确分析金属材料与热处理工艺的关系,合理安排工艺流程,才能得到理想的效果。

1、金属材料结构及基本组织

在工业生产中,广泛使用的金属有铁、铝、铜、铅、锌、镍、铬、锰等。但用得更多的是它们的合金。金属和合金的内部结构包含两个方面:其一是金属原子之间的结合方式;其二是原子在空间的排列方式。金属的性能和原子在空间的排列配置情况有密切的关系,原子排列方式不同,金属的性能就出现差异。金属材料热处理过程是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度,并在此温度中保持一定时间后,又以不同速度在不同的介质中冷却,通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来改变其性能的一种工艺。因此,对某些金属或合金来说,可以用热处理工艺来改变它的原子排列,进而改变其组织结构,控制其机械性能,以满足工程技术的需要。不同的热处理条件会产生不同的材料性能改变效果,下面就金属的材料的某些性能来分析其与热处理工艺的关系,以便更好的提高材料的机械性能。

2、金属材料与热处理工艺的关系

2.1金属材料的切削性能与热处理预热的关系

金属材料加工的整个工艺流程中,如果切削加7-7-艺与热处理工艺之间能相互沟通,密切配合,对提高产品质量将有很大好处。在金属切削过程中,由于被加工材料、切削刀具和切削条件的不同,金属的变形程度也不同,从而产生不同程度的光洁度。预先热处理主要是应用于各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品消除冶金及热加工过程产生的缺陷,并为以后切削加工及热处理准备良好的组织状态。从而保证材料的切削性能、加工精度和减少变形。提高零件的切削性能。各种材料的最佳切削性能都对应有一定的硬度范围和金相组织。齿坯材料在切削加工中,当齿硬度偏低时会产生粘刀现象,在前倾面上形成积屑瘤,使被加工零件的表面光洁度降低。而对齿坯材料进行正火+不完全淬火处理,切屑容易碎裂,形成粘刀的倾向性减少。并随着齿坯硬度的提高,切屑从带状向挤裂多渡,减少了粘刀现象,提高了切削性能。经固溶处理和时效强化后的铝合金,比铸态或压力加工状态的切削性能好。所以铝合金通常都是先经强化处理(固溶处理+时效;时效),再切削加工。晶粒细小、均匀的组织,不仅改善了切削性能,提高了机械加工精度,而且为最终热处理(淬火十回火),保证获得良好的组织和陛能做好准备。

2.2金属材料的切边横量与热处理温度的关系

切变模量是材料的力学性能指标之一,是材料在剪切应力作用下,在弹性变形比例极限范围内,切应力与切应变的比值。它表征材料抵抗切应变的能力,模量大,则表示材料的刚性强。通过热处理,可以改变材料的性能,同时,材料本身的物理性质也发生改变,切边模量应该也随之变化。从而导致了弹簧的实际伸长量与设计计算的伸长量存在着一定的误差。笔者结合相关实验,分析了热处理与金属材料切边模量变化的关系。工业生产中在选用弹簧钢进行弹簧设计计算时,要用到材料的切边模量和弹簧模量。如果按传统设计资料中给出的切边模量取值,那么,通常计算的弹簧变形量和实际测得的弹簧变形量有较大的误差。这是因为加工后的成品弹簧,特别是热绕成形的弹簧都需经过热处理。而由于材料弹性模量的大小是由原子间的结合力决定的,所以凡是影响原子间结合力的因素都会影响弹性模量的大小。合金成分和组织、温度、形变强化都会对原子间的结合力产生影响,所以经过热处理后材料温度发生了变化,即材料弹性模量发生变化。同时,切边模量G与弹性模量E存在以下关系式:G=E/2(1+u),当其他因素不变时,E变化必然导致G的变化。所以弹性模量的变化使弹簧的特性线早在设计时就已产生了先天性的的误差。因此,笔者认为,在对特性线要求较高的弹簧进行设计计算时,不应按照传统资料的给定值进行设计,应根据弹簧的服役条件,如工作温度、载荷等等确定。只要在相应的回火温度和硬度要求范围内选取切变模量即可。而对于特性线要求不高的螺旋弹簧来说,可以不考虑弹簧经过热处理后的切变模量的变化。

2.3金属材料的断裂韧性与热处理温度的关系

断裂力学的出发点是,任何材料实际都含有不同数量、不同尺寸的裂纹。断裂韧性实际可以理解为含有裂纹的材料在外力作用下抵抗裂纹扩展的性能。提高金属断裂韧性的关键是要减少金属晶体中位错,使金属材料中的位错密度下降,从而提高金属强度。细晶强化是减少金属晶体中位错的一种重要方法,其原理是通过细化晶粒使晶界所占比例增高而阻碍位错滑移从而提高材料强韧性。而金属组织的细化则主要通过热处理后再结晶获得。当冷变形金属加热到足够高的温度以后,会在变形最剧烈的区域产生新的等轴晶粒来代替原来的变形晶粒,这个过程称为再结晶。只有在一定的应力和变形温度的条件下,材料在变形过程中才会积累到足够高的局部位错密度级别,导致发生动态再结晶。因此,不同温度对金属的再结晶效果好坏有明显的关系。可以提高金属材料的断裂韧性。

2.4金属材料抗应力腐蚀开裂与热处理应力的关系

金属材料在拉伸应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的脆性断裂破坏称为应力腐蚀开裂。大部分引起应力腐蚀开裂的应力是由残余拉应力引起的。残余应力是金属在焊接过程中产生的。金属在加热时,以及加热后冷却处理时,改变了材料内部的组织和性能,同时伴随产生了金属热应力和相变应力。这种应力对材料的影响有利也有弊,下面主要对金属热处理中的残余应力与形成裂纹间的关系进行分析。金属材料在加热和冷却过程中,表层和心部的加热及冷却速度(或时间)不一致,由于温导致材料体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。在热应力的作用下,由于冷却时金属表层温度低于心部,收缩表面大于心部而使心部受拉应力:另一方面材料在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随材料体积的膨胀,材料各部位先后相变,造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与拉应力相反。金属热处理的热应力和相变应力叠加的结果就是材料中的残余应力。金属热处理中淬火冷却速度是一个能影响淬火质量并决定残余应力的重要因素,也是一个能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响的因素。通过相关实验,我们可以得出:1)淬火冷却速度加快,抑制纵裂效果增大。为了达到淬火的目的,通常必须加速材料在高温段内的冷却速度,并使之超过材料的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论,这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值,故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的;2)冷却后期缓冷的。主要不是为了降低马氏体相变的膨胀速度和组织应力值,而在于尽量减小截面温差和截面中心部位金属的收缩速度,从而达到减小应力值和最终抑制淬裂的目的。

3、结论

金属材料的性能与热处理工艺的制定在机械零件制造中占有十分重要的地位。在生产实际使用中,应准确把握二者之间的关系,有效地提高金属零件的制造水平。

篇4

【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】1006-5962(2013)03(b)-0126-01 引言

随着社会经济水平的不断提高,新型行业带动着新兴课程不断发展,在教学课堂上,新的课程由于没有新的教育经验,因此很多老师在进行教学时,都是采用对照书本念的方式,老师教的痛苦,学生学得痛苦,而且在教学上还没有效率,这着实是一个让人头疼的问题。本文选取的是某中职学校在对金属材料与热处理的教学过程,并对其教学过程中的一些独特的方法进行探讨分析,旨在解决许多学校对于金属材料与热处理教学的苦恼,并借此种方法运用到其他新兴课程中。

1 金属材料与热处理的教学现状

一般像机械加工之类的课程会在中职学校课程中出现,而中职生由于基础较差,对于抽象而又并不具体的机械加工的理论知识并不是特别了解,因此,也难以产生想要学习的兴趣。而目前的金属材料与热处理就是这种状态,其课程概念多而繁杂,学生对于抽象、枯燥的理论知识并不感冒,再加上由于金属材料与热处理涉及的范围较广。在中职学校中,由于学生多为刚刚初中毕业,对于在平常接触到的可能性为零的东西更是难以了解。因此,现在的教学现状是学生在学习金属材料与热处理学习热情不够,教师在教学中的无奈;直接导致金属材料与热处理的教学现状比较惨淡。

2 金属材料与热处理的教学技巧

在上文有所了解,由于金属材料与热处理的教育现状是学生热情不高,教师教学无奈、教学质量低下,种种原因和因素表明,金属材料与热处理的教学课程在现今的课堂中开展的并不顺利。因此,下文将对某中职学校顺利处理金属材料与热处理这门课,并将其成功的原因进行分析。

2.1课前导趣

精彩的课程是吸引学生学习的一大关键。课前导趣也就是在课前对知识的导入,且有趣的课前导入,可增加学生想要学习的欲望。精彩、有趣的课前导入会吊起学生的想要学习的兴趣,进而在接下来的课程中可顺利的进入状况,披荆斩棘。曾经有一位教育学家说过,如果让学生感觉到你教的东西有趣,那么你就成功了。正如这为教育家所述,在课前巧妙的导读,则是让学生感到有趣的前提。虽然金属材料与热处理的概念理念在开始进行讲述的时候比较困难,但是,只要在开始将例子举好,吸引大家的注意,在接下来的教学中就顺理成章了。

可是,面对枯燥而又繁杂的金属材料与热处理的理论,抽象,看不见而又摸不着,该如何让学生感到有趣。其实只要做好了开头,就可以让学生在接下来的学习过程中如鱼得水。金属材料与热处理的绪论就是对整个学科最好的导入。例如。以剑为例子,在土里埋入了上千年的越王勾践的宝剑,为何在出土后仍是保持着寒光慑人的锋利,其制造工艺是怎么样的,是如何将宝剑进行淬炼的。其宝剑的锋利度,就算是现代,也无法做到如此地步,其材料是什么。这么短短的两句话就可以将学生的思维带入到对金属材料的思考中。

2.2课中持趣

在教学过程中,单单只靠绪论的一个例子进行教学,那是远远不够的,因为教师总是利用一个例子进行教学,久而久之,学生也会对课程中的例子失去信心,转而再度将求知之火熄灭。而保持有趣的课堂教学状态,也不是单纯的举例子就可以了,因此,教师应当利用灵活的教学手段与方法,让学生一直在教学课堂上一直保持在高昂的学习兴趣,并借着学习兴趣,使学习状态一直保持在最佳。教师在教学过程中,千万不要认为在讲明了学习概念以及学习该门课程的重要性后,学生就会彻底的了解的并对学习金属材料与热处理产生兴趣,如果保持着这种思想,结果只有一个,学生是靠着意志力在学习的,因此,在意志力控制下的学习是不会有任何成效的,而且还会造成反效果,且维持的时间也不会太长。因此,在教学过程中应当将金属材料与热处理这门课程与生活紧密相连,这门课程在平常生活中的确应用的较广,但是学生不会去注意,教师的责任就是帮助学生打开这种局限,教导学生如何在生活中对这门课程进行发现,把课程带人生活,只有如此,才能促使学生感受学习的乐趣,保持课堂的气氛。

2.3课尾延趣

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