時間：2022-03-10 21:41:59
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇金屬材料與熱處理，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)得到很大提高，較高的機械性能能夠發(fā)揮出金屬材料最大的潛能。為了滿足生產(chǎn)需求，需要通過熱處理工藝改變金屬材料的機械性能，所以必須加強對熱處理工藝的研究，處理好金屬材料和熱處理工藝之間的關(guān)系，獲得最佳的生產(chǎn)效果。作為設(shè)計人員需要根據(jù)金屬材料的特性和組成成分，選擇最佳的熱處理工藝，實現(xiàn)二者之間的有機結(jié)合。文章主要對當(dāng)前熱處理工藝和金屬材料之間的關(guān)系進行分析，希望能夠給相關(guān)人士提供一定的借鑒。
關(guān)鍵詞：
金屬材料；熱處理；工藝；關(guān)系
1金屬材料和熱處理發(fā)展的歷史
早在四千年前我國就已經(jīng)開始使用金屬材料了，而且相比世界其他國家，我們很早就開始具有較高的熱處理水平。自從改革開放之后，我國社會經(jīng)濟得到了快速發(fā)展，金屬材料的種類日益繁多，熱處理技術(shù)也得到很大提升，為我國金屬制造業(yè)、冶金業(yè)、鋼鐵業(yè)等工業(yè)做出了巨大貢獻，進一步促進了我國經(jīng)濟快速發(fā)展。當(dāng)前金屬材料和熱處理工藝之間的關(guān)系越來越緊密，需要相關(guān)研究人員深入探討二者之間的積極關(guān)系。
2金屬材料的基本組織和結(jié)構(gòu)
雖然鋁、銅、鐵等金屬材料被廣泛使用在生產(chǎn)工業(yè)中，但是由于單純的某種金屬材料存在一定的缺陷，所以當(dāng)前這些金屬材料的合金形式被使用的更加廣泛。當(dāng)前合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要分為兩個方面，一個是內(nèi)部空間原子之間的排列情況，另一個是原子和金屬之間的結(jié)合方式。空間原子之間排列方式的不同則會產(chǎn)生不同的金屬性能，所以，空間原子排列情況和金屬性能有直接關(guān)系，我們可以根據(jù)這一規(guī)律利用熱處理技術(shù)來滿足生產(chǎn)需求。所謂金屬材料熱處理工藝指的是在一定的介質(zhì)中加熱金屬達到特定的溫度，并保持一段時間，在不同的介質(zhì)下進行冷卻，達到改變金屬性能的一種工藝。熱處理工藝是一項十分復(fù)雜的加工工藝，其中任何一個因素受到外界影響而發(fā)生改變，都會影響到金屬性能的改變，所以為了能夠滿足生產(chǎn)工業(yè)的需要，需要做好熱處理工藝的控制，進一步提高機械性能。
3分析熱處理和金屬材料的關(guān)系
3.1分析熱處理預(yù)熱和金屬材料的切削性能所存在的關(guān)系為了能夠保證生產(chǎn)出來的金屬材料性能滿足需要，就必須保證在加工過程中熱處理工藝和切削性能之間保持相互配合的關(guān)系。在切削加工中可能會因為金屬材料、切削條件、加工材料等因素而產(chǎn)生不同程度的光潔度。在熱處理過程中不可避免的會出現(xiàn)一些問題，影響到金屬材料的性能，所以為了盡可能地減少加工缺陷，就需要對這些毛坯或者金屬半成品進行預(yù)熱處理，使其保持在切削加工的良好狀態(tài)，同時也保障切削材料的加工精度滿足產(chǎn)品要求，零件的性能也能夠進一步提高。不同的金屬材料具有不同的金相組織和硬度范圍，所以相對應(yīng)的每種金屬材料都具有一個最佳的切削性能。在切削加工的過程中，有可能會因為硬度不達標(biāo)而產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，在傾面上產(chǎn)生積屑瘤，這不僅影響到金屬材料的切削性能，同時也影響了零件表面的光潔度。目前，加工人員可以通過正火處理來減少粘刀問題的產(chǎn)生，進一步提高了切削性能。鋁合金是當(dāng)前生產(chǎn)工業(yè)中比較常見的一種合金。在加工鋁合金時可以采用固溶處理，能夠增強鋁合金的性能，使合金內(nèi)部晶粒體現(xiàn)出均勻的組織，這也能有效提高機械的加工精度。
3.2熱處理溫度和金屬材料切邊橫量所存在的關(guān)系材料力學(xué)性能指標(biāo)之一包括了切邊橫量，切應(yīng)變和切應(yīng)力的比值，是材料在彈性變形比例極限范圍內(nèi)以及剪切應(yīng)力作用下得出來的。對材料抵抗切應(yīng)變的能力有了表征的作用，模量大，材料的剛性就越強，通過熱處理，改變了材料本身的物理性質(zhì)，材料的性能也發(fā)生了改變，隨之切邊衡量也應(yīng)該發(fā)生變化，從而實際和設(shè)計計算的彈簧伸長量出現(xiàn)了一定的誤差。通過對熱處理和金屬材料切邊模量變化關(guān)系的分析，可以看出，選用彈簧鋼的工業(yè)生產(chǎn)中，對其進行設(shè)計計算時，要使用彈簧模量和材料切邊的模量。然而，切邊模量的取值是按照傳統(tǒng)的設(shè)計給出的，會導(dǎo)致彈簧的變形量在實際和計算中都存在著很大的誤差。因為經(jīng)過熱處理后，加工的成品彈簧以及熱繞成型的彈簧，由于原子間的結(jié)合力決定了材料彈性模量的大小，彈性模量的大小受到影響原子間結(jié)合力的因素的影響。影響原子間的結(jié)合力是由合金組織、成分、溫度和形變強化等產(chǎn)生的。所以材料溫度在經(jīng)過熱處理后發(fā)生了變化，因此在設(shè)計的時候，彈簧特性線產(chǎn)生的先天性誤差，是由彈性模量的變化所引起的。所以在設(shè)計計算特性線要求比較高的彈簧時，設(shè)計不能按照傳統(tǒng)資料給的定值，要根據(jù)載荷、工作溫度等彈簧的服役情況確定。
3.3熱處理溫度和金屬材料斷裂韌性所存在的關(guān)系在金屬材料加工的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)金屬材料斷裂的現(xiàn)象。實際上，在外力的作用下，存在裂紋的金屬材料會抵抗裂紋的擴展，我們可以稱之為斷裂韌性。通過減少金屬晶體中的位錯現(xiàn)象，就能夠減小位錯密度，進而提高金屬材料的性能，使得金屬材料的斷裂韌性能力得到提升。通常情況下，主要采用細晶強化的方式來阻礙金屬晶錯。而通過熱處理工藝，能夠使得細晶強化功能得到進一步提升，實現(xiàn)金屬組織的再結(jié)晶，其過程是通過加熱金屬材料，使之達到非常高的溫度，然后產(chǎn)生等軸晶粒代替已經(jīng)變形的晶粒，這一過程通常是在變性劇烈區(qū)域完成。在變形溫度達到一定的前提下，金屬材料的局部錯位密度就會累計到一個最高點，進而發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。因此，金屬的熱處理溫度直接關(guān)系到再結(jié)晶效果，而且這種關(guān)系十分明顯，需要加工人員能夠特別注意。為了能夠更高程度的激活原子，并使它遷移，必須保證變形金屬的加熱溫度達到一定程度，同時逐漸形成結(jié)晶。原子的擴散過程能夠獲得熱處理的控制溫度，進而提高金屬材料的斷裂韌性。
3.4熱處理應(yīng)力和金屬材料應(yīng)力腐蝕所存在的關(guān)系金屬材料的應(yīng)力腐蝕開裂直接影響到其使用性能，所以必須引起重視。應(yīng)力腐蝕開裂的產(chǎn)生主要是在特定的腐蝕環(huán)境以及拉伸應(yīng)力的作用，金屬材料出現(xiàn)了脆性斷裂。金屬材料在焊接過程中會存在一些殘余應(yīng)力，而這些殘余應(yīng)力卻導(dǎo)致了金屬材料的應(yīng)力腐蝕開裂。金屬材料在加熱和冷卻過程中其內(nèi)部組織和性能會發(fā)生改變，導(dǎo)致金屬材料的表面和內(nèi)部溫度存在差異，進而產(chǎn)生一定的熱應(yīng)力，在這種情況下，金屬內(nèi)部的冷卻溫度要高于表面溫度，收縮程度比表面小，使得材料內(nèi)部受到拉應(yīng)力影響。在金屬材料熱處理過程中，由于材料的性能發(fā)生了變化，不同部位有不同的體積，產(chǎn)生了組織應(yīng)力。金屬材料的表面和內(nèi)部都會受到不同程度的組織應(yīng)力和殘余應(yīng)力的影響。在熱處理過程中的冷卻速度是決定殘余應(yīng)力和影響淬火質(zhì)量的決定性因素之一。所以加工人員在進行金屬材料熱處理過程中應(yīng)該控制好冷卻速度，盡可能地接近標(biāo)準(zhǔn)值，減少應(yīng)力的產(chǎn)生，進而提高金屬材料的性能。
4結(jié)束語
處理好熱處理工藝和金屬材料之間的關(guān)系，能夠有效加強金屬零部件的制造水平，同時也促進其他工業(yè)生產(chǎn)的加工質(zhì)量。伴隨著社會主義市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，相關(guān)研究人員必須不斷探索金屬材料和熱處理工藝之間的關(guān)系，提高二者結(jié)合的準(zhǔn)確度，實現(xiàn)全方位的加工技術(shù)。
參考文獻
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《金屬材料與熱處理》課程是職業(yè)院校機械類專業(yè)和近機械類專業(yè)的一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它全面介紹了材料的成分、性能、組織結(jié)構(gòu)、熱處理工藝之間的關(guān)系和變化規(guī)律，常用材料、零件選材及應(yīng)用。本課程以材料的成分、加工工藝、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系為主線，重點介紹材料的本質(zhì)，提出有關(guān)的理論和描述，說明材料結(jié)構(gòu)是如何與其成分、加工工藝、性能以及行為相聯(lián)系的。目前，鋼鐵材料是工業(yè)生產(chǎn)中用量最大、應(yīng)用最廣的金屬材料。故該課程工程材料部分的重點內(nèi)容主要是鋼鐵材料，如鋼的熱處理、工業(yè)用鋼、鑄鐵等。
《金屬材料與熱處理》課程是一門從生產(chǎn)實踐中發(fā)展起來的，又直接為生產(chǎn)服務(wù)的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強的實踐性，同是它還是個傾向于敘述性質(zhì)的課程體系，有著高度濃縮的基礎(chǔ)理論。理論性強，微觀概念多。《金屬材料與熱處理》課程，不像物理、力學(xué)等有著嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)和計算過程，也不像機械制圖等相關(guān)課程，比較直觀生動。《金屬材料與熱處理》課程總的特點是理論性非常強，涉及的原子、分子水平的微觀概念很多。特別是與金屬學(xué)相關(guān)的部分，如晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、位錯運動以及凝固結(jié)晶、相的概念、組織轉(zhuǎn)變等，這些概念都是微觀和抽象的，學(xué)生無法通過推導(dǎo)計算獲得，更無法通過肉眼直接觀察和親身體驗到，有時候需要通過一定的空間想象力來理解它們。這樣就導(dǎo)致教師講授起來有一定困難，而學(xué)生學(xué)習(xí)起來感到難以理解，從而感覺枯燥、乏味，失去學(xué)習(xí)的興趣。本人從事《金屬材料與熱處理》教學(xué)多年，就其學(xué)習(xí)方法談點個人體會。
1貼近學(xué)生喜好，引發(fā)學(xué)生興趣
心理學(xué)告訴我們，興趣是人的認識需要的情緒表現(xiàn)，是學(xué)習(xí)動機中最具活力的部分。學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)、保護和發(fā)展對于激發(fā)高職學(xué)生進行專業(yè)課程的學(xué)習(xí)尤為重要。許多學(xué)生不是不想學(xué)，而是由于缺乏必要的學(xué)習(xí)興趣，沒有學(xué)習(xí)動力，時間一長甚至發(fā)展到厭學(xué)的程度。《金屬材料與熱處理》這門課程體系相對獨立，與其它學(xué)科銜接不多，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程之前，對其了解不多。因此，教師給學(xué)生上好第一堂課就顯得尤為重要。為此應(yīng)注重介紹：能源、信息和材料早已被列為現(xiàn)代文明社會的三大支柱，材料對科技進步、國防建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展都是一個關(guān)鍵性領(lǐng)域，起著先導(dǎo)和基礎(chǔ)作用，各行各業(yè)都離不開材料的研究與應(yīng)用。例如在課堂中可列舉同學(xué)們熟悉的實際事例，結(jié)合授課內(nèi)容潛移默化、正確引導(dǎo)，讓學(xué)生體會材料科學(xué)的奇妙性和材料的重要性，認識學(xué)習(xí)這門課程的意義。另外在課堂中充分利用網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)輔助教學(xué)。多媒體技術(shù)是現(xiàn)代化教學(xué)的非常有效的輔助工具，教師要注重利用并充分發(fā)揮多媒體的特點，制作形象生動的多媒體課件。對那些學(xué)生難以理解、教師又難以講解的比較抽象的內(nèi)容，比如晶體結(jié)構(gòu)原理、合金結(jié)晶過程、位錯類型及運動過程等，通過收集以及自己動手制作一些簡單的動畫，生動形象地來演示復(fù)雜的變化過程。這樣不僅加深了學(xué)生對相關(guān)知識的理解掌握，同時還活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如對鋼鐵材料的熱處理工藝等，注意并積極收集工程訓(xùn)練實習(xí)以及工廠企業(yè)的熱處理工藝過程的錄像資料，在講解課本內(nèi)容的同時輔助播放實際熱處理過程錄像，注重理論與實際相結(jié)合，使課程內(nèi)容具有真實感，更利于學(xué)生理解和掌握。
2貼近生活，使抽象的問題生活化
在《金屬材料與熱處理》教學(xué)中，要努力挖掘教材隱含內(nèi)容，力求用俗語來總結(jié)描述純理性的知識，上課時用學(xué)生生活中接觸到的事物或者大家耳熟能詳?shù)纳畛ＷR、成語來幫助學(xué)生由表及里地學(xué)習(xí)。例如：在鋼的熱處理教學(xué)過程中，在講解“鋼的淬火”時可以引入每個學(xué)生都玩過的“木頭人”游戲，更好地了解淬火鋼的不穩(wěn)定性和殘余內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生；把“鋼的回火”可以說成是對淬火鋼進行溫室按摩，根據(jù)按摩時候的溫度和放松程度的不同可以得到不同性能的鋼，讓學(xué)生在很輕松的氣氛中了解了熱處理的方法和作用。學(xué)生進行車工實習(xí)時，讓學(xué)生從實踐中親身體會了材料豐富的知識內(nèi)涵。又比如，在講到鑄鐵的時候可以引出“恨鐵不成鋼”的俗語，再簡單分析眾多家長對孩子的殷切希望，在調(diào)動每位被寄予厚望的學(xué)生學(xué)習(xí)情緒的基礎(chǔ)上，提出：“鋼和鐵有什么聯(lián)系？”“它們之間又有什么不同？”“鋼比鐵性能好在哪里？”“是什么原因造成了鋼與鐵的不同？”帶著這些問題進入課程很容易帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。當(dāng)講到鐵碳合金相圖應(yīng)用時，先問為何要“趁熱打鐵”，在學(xué)生積極思維狀態(tài)下，把鋼加熱到1000℃至1250℃，此時鋼組織為單相奧氏體，塑性好。并由此實質(zhì)內(nèi)容作適當(dāng)引伸，以提醒學(xué)生把握良好的學(xué)習(xí)機會和人生機遇。
3教學(xué)結(jié)合實習(xí)與實踐，緊密聯(lián)系實際
《金屬材料與熱處理》因其具有很強的實踐性，因此在教學(xué)過程中可以采用理論結(jié)合實際、帶學(xué)生下車間參觀等教學(xué)方法，通過學(xué)生在車間的生產(chǎn)實習(xí)和對生活中機械產(chǎn)品的認識以及對周圍機械行業(yè)的大體了解，讓《金屬材料與熱處理》內(nèi)容與之對接，來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。學(xué)生進行車工實習(xí)之后，將“車削下的鐵屑為何變成藍黑色”等問題也可以引到熱處理中。再如：學(xué)生鉗工實習(xí)之后的小作品小鐵榔頭敲擊后，鐵榔頭工作面凹凸不平，而另一個被熱處理過的鐵榔頭工作面平整如初。同種材料所制的兩個鐵榔頭為何性能不一樣？讓學(xué)生從實踐中親身體會了材料豐富的知識內(nèi)涵。
4用典型事例攻克知識難點
在《金屬材料與熱處理》的教學(xué)過程中，可以用很多事例來加深對知識的理解。如疲勞現(xiàn)象，許多機械零件都是在循環(huán)載荷的作用下工作的，例如曲軸、齒輪、彈簧、各種軸承等等。工作過程中，上述機械零件常常在它們的工作應(yīng)力還低于制作材料的屈服點或屈服強度的情況下發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞現(xiàn)象。疲勞斷裂與靜載荷作用下的斷裂不同，不管是韌性材料還是脆性材料，疲勞斷裂都是突然發(fā)生的，事先無明顯的塑性變形作為征兆，因此具有很大的危險性。對此學(xué)生不以為然，認為一個小零件能帶來多大的危險性？為此，在授課過程中可舉一些事例：1979年5月25日，一架滿載乘客的美國航空公司DG―10型三引擎巨型噴氣客機，從芝加哥起飛不久，就失去了左邊一具引擎，隨即著火燃燒，然后爆炸墜地。機上273名乘客和機組人員無一幸免。這是世界航空史上最悲慘的事件之一。事后，有關(guān)當(dāng)局對這架失事飛機的殘骸進行檢查后發(fā)現(xiàn)，這架飛機上連接一具引擎與機翼的螺栓因金屬疲勞折斷，從而導(dǎo)致引擎燃燒爆炸。通過此例，學(xué)生們一下子就明白了疲勞極限的定義以及金屬發(fā)生疲勞現(xiàn)象的危害，很容易地掌握了這一教學(xué)上的疑難點。
關(guān)鍵詞：金屬材料與熱處理 求知欲 興趣
金屬材料與熱處理是一門研究金屬材料的成分、組織、熱處理與金屬材料性能間關(guān)系和變化規(guī)律的學(xué)科。因為金屬材料的種類繁多，其性能又千變?nèi)f化，故而學(xué)生學(xué)習(xí)起來感到枯燥乏味，加之有些概念、現(xiàn)象比較抽象，難于理解，教學(xué)難度相對比較大。
金屬材料與熱處理是機械專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。它的教學(xué)質(zhì)量關(guān)系到其他專業(yè)課后續(xù)課程能否順利地進行教學(xué)。所以筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗，總結(jié)出了一些教學(xué)方法。
一、舉例教學(xué)，更易于學(xué)生理解
舉例教學(xué)就是貼近學(xué)生生活和經(jīng)驗的一種教學(xué)方法。例如“過冷度”的教學(xué)，過冷度是理論結(jié)晶溫度（熔點）和實際結(jié)晶溫度之差。學(xué)生往往不明白，為什么冷卻速度快了，實際結(jié)晶溫度就低了呢？于是我們就給學(xué)生舉一個這樣的例子：這就像體育項目中我們的百米賽跑一樣，當(dāng)你快速跑向終點時，你能否立即就停下來？不能，我們會超過終點一段才能停下來。而你速度慢點兒跑過去，超過終點較短的距離就能停下來，而你如果步行到終點時，你會很自然地立即停下來。所以冷卻速度越快，過冷度越大。經(jīng)過舉此例子，學(xué)生馬上明白了，而且記憶很牢。如“固溶體”的教學(xué)，對于水溶液的概念，學(xué)生在初中化學(xué)課都學(xué)過，可對固溶體還不理解，固體物質(zhì)怎么能溶解呢？就以糖水作比喻，水是溶劑，紅糖是溶質(zhì)，若是把糖水溶液結(jié)成冰，就得到了紅糖在固態(tài)水中的固溶體，在合金中也存在類似的情況。在固態(tài)下，合金中組元如果能相互溶解而形成均勻固相就是固溶體，于是抽象的概念就這樣被形象化了。再如在講授低碳鋼的拉伸試驗時，學(xué)生們都玩過橡皮筋，可低碳鋼的拉伸學(xué)生不理解。我們就用橡皮筋的拉伸做比喻，橡皮筋在拉伸的過程中首先發(fā)生彈性變形，然后發(fā)生塑性變形，最后斷裂。因為橡皮筋彈性大拉伸也直觀，這樣學(xué)生就理解了。總之，像這些貼近生活的實例很多，不僅通俗易懂，還可增強記憶。
二、設(shè)置懸念，激發(fā)學(xué)生的求知欲
懸念是指懸而未解的問題，在教學(xué)中，精心構(gòu)思，巧布懸念，利用懸念激人好奇，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機和興趣，促進學(xué)生積極思考、試圖嘗試、勇于探索，使學(xué)生帶著迫切要解決問題的熱情，有目的地參與新課學(xué)習(xí)，往往能收到事半功倍的效果。如鐵絲和鋼絲同屬鐵碳合金，為什么一個柔軟一個堅硬，性能差異如此之大？鋼又為什么能打成農(nóng)具？鐵匠打好農(nóng)具為什么要在水中浸一下？為什么車刀在600℃高溫下照樣能切削鋼件？挖掘機鏟斗的斗齒為什么在受到強大沖擊下如此耐磨？球墨鑄鐵為什么能代替鑄鋼甚至代替鍛鋼做成曲軸齒輪等重要零件？黃銅為什么比紫銅強度好？通過這一串疑問，促使學(xué)生思維步步深入，讓學(xué)生帶著濃厚的興趣完成相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)，并從教材和教師講課材料中積極主動地尋求答案。
三、演示啟發(fā)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性
演示教學(xué)予以學(xué)生直觀形態(tài)，以直觀化表象使真實化場景再現(xiàn)。因而通過直觀表象，教師輔以恰當(dāng)?shù)奶釂枺苋菀滓l(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。如講鑄鐵一章時，講到鑄鐵中石墨存在的形狀不同，對鑄鐵的性能有不同的影響時，教師讓學(xué)生每人拿兩張白紙，并且讓他們動手在紙上撕出直線和圓形代表不同的石墨形狀，因為鑄鐵是立體的，而紙是平面的，所以用直線代表片狀石墨，圓形代表球狀石墨。教師模仿低碳鋼的拉伸試驗，用手施以緩慢增加載荷，材料會產(chǎn)生緩慢增加的抗拉強度，然后發(fā)現(xiàn)直線型白紙先被撕裂。我們以此得出結(jié)論：在鑄鐵中以片狀石墨存在的灰鑄鐵的力學(xué)性能最差。
四、多媒體教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
多媒體教學(xué)具有容量大、直觀、容易接受的特點。教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制作課件，配上文字、圖片等內(nèi)容。如講純金屬結(jié)晶、低碳鋼的拉伸過程、疲勞破壞等這些由于受條件限制不能完成的過程時，利用多媒體展示就可以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
【關(guān)鍵詞】透徹 靈活 邏輯
一、 充分吃透教材
不管哪一門課程，要想講好必須先熟悉教材，吃透教材，對《金屬材料與熱處理》這門課也不例外。只有吃透教材，才能尋找出各知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，哪怕這種聯(lián)系很小，但也可以給我們提供一條值得抓住的線索，比如：第一章金屬的性能，不管哪一種金屬我們研究它不外乎是想使用它，那么它能為我們提供什么樣的服務(wù)，其實也就是它有什么樣的性能，那么這些性能在理論上或者在設(shè)計時靠什么去衡量呢？就是它的性能指標(biāo)。這樣金屬材料在使用條件下表現(xiàn)出來的力學(xué)性能指標(biāo)就成了一個完整的體系，強度指標(biāo)--屈服點、抗拉強度；塑性指標(biāo)--伸長率、斷面收縮率；硬度；沖擊韌性--沖擊韌度；疲勞強度--疲勞極限等。在使用之前，要對其進行加工，在加工過程中表現(xiàn)出來的性能就是工藝性能，包括鑄造性能；鍛造性能；焊接性能；切削加工性能等。這樣下來，整個一章的內(nèi)容也就濃縮成了一條線，記憶起來自然有了規(guī)律。在學(xué)習(xí)鐵碳合金相圖時，大多數(shù)學(xué)生一看就頭疼，相圖復(fù)雜，組織成分多，沒頭緒，看不懂，記不住，即使有的同學(xué)好不容易下功夫背會了，過幾天就又忘光了。其實，這個看似復(fù)雜性的相圖，每個區(qū)域的組織轉(zhuǎn)變，隨著含碳量和溫度的變化是按一定的規(guī)律產(chǎn)生的。因此，我們只要掌握了這幾個關(guān)鍵的特性點、特性線就自然思路清晰，記憶牢固。共晶點C、共晶線ECF、共析點S、共析線PSK。共晶點-含碳量4.3%、溫度1148℃，共晶轉(zhuǎn)變Lc----A+Fe3C，過共晶點平行于橫軸的直線-共晶線，那么不同成分的液態(tài)合金只要冷卻到此線就會發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變從液態(tài)中結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的混合物即萊氏體，在該線以下的區(qū)域就會有萊氏體。共析點-含碳量077%溫度727，共析轉(zhuǎn)變A---F+Fe3C，過該點平行于橫軸的直線--共析線，不同成分的合金冷卻到此線就會發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，從奧氏體中同時析出鐵素體的滲碳體的混合物即珠光體，那么在該線以下的區(qū)域就會有珠光體。再加上鋼和鑄鐵含碳量的分界點2.11%就把鐵碳合金相圖分成不同的區(qū)域，按照組織轉(zhuǎn)變規(guī)律推理出來的相圖及各區(qū)域的成分就不易忘記。
二、注重課程的導(dǎo)入
課程的導(dǎo)入是講每一節(jié)新課之前必不可少的環(huán)節(jié)，有的章節(jié)是從現(xiàn)實生活中導(dǎo)入，有的需從上一章節(jié)來導(dǎo)入，精彩的導(dǎo)入會很好地調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性，會使學(xué)生對你下面要講的內(nèi)容產(chǎn)生濃厚的興趣。因此，教師如何用巧妙的開講來吸引你的學(xué)生是非常重要的。比如：在講鋼的熱處理回火時，就要充分利用上一節(jié)的內(nèi)容--淬火。為提高鋼的硬度在使用之前要對其進行淬火，鋼淬火后得到的組織是馬氏體，而馬氏體是一種不穩(wěn)定的組織，會向穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變過程中會發(fā)生體積膨脹，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致工件的變形和開裂，這是我們在使用過程中不希望看到的，也是不能出現(xiàn)的現(xiàn)象。那么淬火是不就沒有意義了？先在這里提出質(zhì)疑，然后自然導(dǎo)入：為了避免這些現(xiàn)象產(chǎn)生，淬火后的鋼必須進行下一道熱處理工藝--回火。其實，這也是教材編排順序的內(nèi)在原因。
三、教學(xué)方式靈活多變
傳統(tǒng)的教學(xué)方式：教師講、學(xué)生聽、抄筆記、背教材，這樣只有少數(shù)優(yōu)等生會跟著你走下來，而大多數(shù)學(xué)生會被這種講法催眠。因此，針對不同的章節(jié)課題，盡可能挖掘一些新穎的教學(xué)方式。比如：講到有色金屬--銅及銅合金、鋁及鋁合金時，因為這些金屬不僅在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，也是日常生活中的常見的材料，這時，就要以學(xué)生為主，讓學(xué)生先從自己的所見所用說一些它們的特性、用途等，然后引導(dǎo)學(xué)生從其組織上分析總結(jié)為什么會有這些特點。就用銅及銅合金來說，我會引導(dǎo)學(xué)生說出日常生活中所接觸到的用處，同學(xué)們自然會想到電源開關(guān)、插座、電線等，那為什么會有這樣的用處？是因為銅及其合金具有良好的導(dǎo)電性，僅次于金、銀，而且成本又低，因而得到廣泛應(yīng)用。銅比較軟反應(yīng)了銅具有良好的塑性，容易冷變形加工，因而用其制造電線電纜。這樣，這節(jié)課由熟悉到陌生的難點，自然接受而且記憶深刻。
四、注重總結(jié)比較
在每一節(jié)課結(jié)束時，我們都會做一個小結(jié)，總結(jié)本節(jié)的重點、難點，同樣在每一章或每一部分相關(guān)內(nèi)容講完之后，我們更要做一個系統(tǒng)的總結(jié)，比較。還以鋼的熱處理為例，我會把鋼的五種熱處理方法列一個表格分別從加熱溫度、冷卻方法、熱處理后的組織成份、性能特點、適用范圍等進行比較。一節(jié)總結(jié)課可能會把學(xué)生幾天、幾個月、一門課學(xué)過的知識串在一起，形成一個完整的體系，可能會終生難忘。
五、與專業(yè)工種相結(jié)合
[關(guān)鍵詞]金屬材料；熱處理節(jié)能；新技術(shù)；應(yīng)用
中圖分類號：TG156 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）09-0096-01
1 導(dǎo)言
隨著金屬材料種類日益繁多，金屬材料加工成為一項十分重要的工作。當(dāng)前金屬材料加工中最難的環(huán)節(jié)是金屬材料熱處理。不僅對熱處理技術(shù)有嚴(yán)格的要求，還要響應(yīng)國家的環(huán)保政策，如何實現(xiàn)節(jié)能降耗，成為熱處理技術(shù)的重中之重。當(dāng)前金屬材料熱處理問題較多，在節(jié)能方面尚需加強。一些金屬材料熱處理工藝不完善，設(shè)備不達標(biāo)，節(jié)能減排效果較差，成本較高，效率低，而且不夠?qū)I(yè)。針對這些現(xiàn)象，需要專業(yè)的技術(shù)人員解決問題，并研制出新型金屬材料熱處理技術(shù)，才能達到節(jié)能減排的目的。
2 我國金屬材料熱處理的生存現(xiàn)狀和問題
近年來機械制造業(yè)在我國國民生產(chǎn)總值的分量也越來越重。熱處理行業(yè)也在其發(fā)展的大環(huán)境下迅猛發(fā)展，在全國各地呈現(xiàn)了遍地開花各式各樣的熱處理廠。根據(jù)有關(guān)部門的不太完全統(tǒng)計，目前在我國各式各樣金屬熱處理廠有16000多家，工廠工人有400000多。對于金屬熱處理的高能耗在我國總能耗中約占25%，在我國工業(yè)總能耗中卻以占到60%。然而，在一些西方發(fā)達國家中，在相同的能源損耗下卻能產(chǎn)出是我國產(chǎn)品的6倍數(shù)量。雖然我國總量多，但是再利用率上卻很低，造成這種差距是小作坊式的管理模式。還有就是在科學(xué)技術(shù)人才的使用中，沒有把科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為先進的生產(chǎn)力。據(jù)統(tǒng)計，在我國金屬材料熱處理行業(yè)中設(shè)備利用率才到30%多，在其基數(shù)越大，在金屬材料熱處理過程中，浪費數(shù)量也是很驚人。因此，沒有先進的熱處理生產(chǎn)技術(shù)作為生產(chǎn)動力，金屬材料熱處理行業(yè)很難長足發(fā)展。所以，我國在金屬材料熱處理上還有很長一段路要走。
3 金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)的具體應(yīng)用
3.1化學(xué)熱處理技術(shù)
化學(xué)熱處理技術(shù)，顧名思義，就是利用化學(xué)反應(yīng)對金屬材料進行處理，其原理是改變金屬表面的成分和性能，從而得到更加完善的金屬復(fù)合材料。隨著技術(shù)的不斷進步，化學(xué)熱處理薄層滲入技術(shù)開始逐步應(yīng)用于金屬材料熱處理之中。此項技術(shù)可以更加有效改變金屬表面性能，不必深入到金屬表層深處。因為過分深入到金屬深處，不僅會改變金屬性能，還會造成能源的浪費，降低金屬材料的優(yōu)越性能，造成很大的污染，加重了生產(chǎn)成本。而化學(xué)熱處理薄層滲入技術(shù)可以提高效率，減少污染和能源浪費，延長材料使用壽命。
3.2超硬涂層技術(shù)
超硬涂層技術(shù)是提高工具表面硬度和強度的新型節(jié)能技術(shù)，可以大大延長工具的使用壽命。超硬涂層技術(shù)可以使材料具備更加優(yōu)異的性能，硬度得到很大提高，符合現(xiàn)代金屬材料加工的硬度要求。目前，利用計算機技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控此項技術(shù)，既可以提高生產(chǎn)效率，還起到了充分的節(jié)能效果。
3.3振動時效處理技術(shù)
振動時效處理技術(shù)以振動為主要方式，使材料內(nèi)部參與的內(nèi)應(yīng)力得以消除，穩(wěn)定材料性能，避免材料變形。現(xiàn)代振動時效處理技術(shù)依靠計算機設(shè)備和技術(shù)進行控制，降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期，也節(jié)省了電能，減少了傳統(tǒng)技術(shù)帶來的弊端。傳統(tǒng)振動時效處理技術(shù)主要依靠熱處理爐，與電腦設(shè)備相比，并不能很好的起到節(jié)能效果，生產(chǎn)材料的質(zhì)量也遜于新型振動時效處理技術(shù)。
3.4CAD技術(shù)
CAD技術(shù)在熱處理中的應(yīng)用離不開計算機模擬技術(shù)，通過模擬生產(chǎn)環(huán)境進行金屬材料熱處理。CAD技術(shù)是一種新型綠色熱處理技術(shù)，在節(jié)能減排上起到了重要的作用。CAD技術(shù)可以對實際熱處理進行科學(xué)的還原和分析，采用合適的材料和結(jié)構(gòu)完善熱處理技術(shù)，使其可以順利完成，提高效率，減少環(huán)境污染。CAD技術(shù)不僅可以起到良好的節(jié)能效果，還能夠準(zhǔn)確預(yù)測熱處理過程中可能存在的問題，并針對問題提出解決方案，減少了能源損耗。
3.5真空熱處理技術(shù)
真空熱處理技術(shù)，其熱處理的環(huán)境就是真空。在真空狀態(tài)下，許多常規(guī)熱處理技術(shù)都可以實現(xiàn)，還能夠提高熱處理的質(zhì)量和效率，使金屬表面更加光滑，性能提高。真空熱處理技術(shù)可以大大節(jié)省時間，從預(yù)熱時間到保溫時間，都可以得到有效的縮短與合理的控制。在真空熱處理技術(shù)的高效運作下，金屬材料的性能可以得到充分保障，防止高溫對其造成損傷。除了節(jié)省時間以外，真空熱處理技術(shù)還能夠防止金屬材料被氧化，使材料性能更加穩(wěn)定。不過，真空熱處理技術(shù)所需成本較高，需慎重使用。金屬材料的熱處理需要極高的技術(shù)含量，真空熱處理就是高技術(shù)含量的處理技術(shù)之一，為了發(fā)揮材料最大的潛力，提高使用性能，真空熱處理技術(shù)能夠充分滿足對材料的高標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.6激光熱處理技術(shù)
激光熱處理技術(shù)主要是采用激光加熱進行金屬材料熱處理的方法。金屬材料表面經(jīng)過激光加熱后，會加強硬度，更加耐磨，抗腐蝕，還可以增加使用壽命。激光熱處理技術(shù)與其他熱處理技術(shù)相比有很多優(yōu)勢，不會破壞金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅對表面進行合理處理，并改善金屬材料性能，極少變形。這是因為激光的功率高，處理具備很高的精度，因此，十分適合放在材料處理的最后環(huán)節(jié)中使用。激光熱處理適用范圍很廣泛，解決了許多熱處理技術(shù)難以解決的問題，受到了高度重視。
5 結(jié)論
綜合上述，我國一直注重可持續(xù)發(fā)展，因此，金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的研發(fā)是十分重要的。金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的資源消耗少、環(huán)境污染少等優(yōu)點能夠促進我國金屬機械制造業(yè)的迅速發(fā)展，對于保護生態(tài)環(huán)境有重要的意義。隨著熱處理節(jié)能新技術(shù)的廣泛運用，我國的金屬制造業(yè)發(fā)展前景十分廣闊，不斷地走向“無污染、零排放”的可持續(xù)發(fā)展道路。
參考文獻
[1]徐海斌，顧偉，王衛(wèi)忠，盧書媛，錢偉.淺析我國金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)與應(yīng)用[J].科技資訊，2013（01）：86.
【關(guān)鍵詞】金屬材料及熱處理;課程設(shè)計;興趣教學(xué)
一、《金屬材料及熱處理》課程教學(xué)中存在的部分問題
高職院校的《金屬材料及熱處理》課程是機械類學(xué)科重要的必修課程，金屬材料的相關(guān)知識在社會加工制造業(yè)、機械工業(yè)中有著舉足輕重的作用。但是，目前高職院校的《金屬材料及熱處理》課程教學(xué)過程中存在一些問題，使得理論與實踐脫節(jié)，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)，抑制了學(xué)生的創(chuàng)新思維。
1.教材內(nèi)容的缺陷，教材內(nèi)容理論性較強，知識點繁雜，對于學(xué)生來說理解上有一定難度，不能引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
2.生源的問題，學(xué)生的思維過于定式，大專院校的學(xué)生整體素質(zhì)偏低，理解力、想象力不足且缺乏必要的基礎(chǔ)知識。
3.實驗設(shè)備的不足，大部分學(xué)校中只有部分實驗設(shè)備，而且還多是一些老舊設(shè)備，不能及時更換和補充新型設(shè)備，使得教學(xué)與實際社會生產(chǎn)上存在差別。
4.教學(xué)方式的不足，目前，主流的教學(xué)方式是老師課堂講授，學(xué)生記憶，不利于學(xué)生真正理解一些抽象概念，缺乏師生互動。
5.考核機制不合理，主要的考核方式還是卷面考試為主，一些學(xué)生平時學(xué)習(xí)不認真，考前突擊背重點，一樣可以合格的現(xiàn)象。
二、《金屬材料及熱處理》課程設(shè)計與教學(xué)改革
職業(yè)學(xué)校中對于《金屬材料及熱處理》課程教學(xué)現(xiàn)存的問題主要體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核機制三個方面，因此課程設(shè)計可從這三個方面入手，進行相應(yīng)的改變，提高學(xué)生的整體素質(zhì)。
1.教學(xué)內(nèi)容設(shè)計
高等職業(yè)院校的目標(biāo)是：培養(yǎng)大批的高素質(zhì)，技能型，實用型人才提供給生產(chǎn)一線。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)突出技能型、實用型知識點，知識點要結(jié)合社會生產(chǎn)，生活中的實際情況進行講授。對于金屬材料的基本理論、基本技能的教學(xué)要結(jié)合現(xiàn)實社會的生產(chǎn)生活，使學(xué)生在實踐中自己總結(jié)出相關(guān)知識的理論聯(lián)系，提高學(xué)生分析、解決問題的能力。
2.教學(xué)方式設(shè)計
為了激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新、自主學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，就要改變傳統(tǒng)的單一老師教授的教學(xué)形式，要結(jié)合多種多樣的教學(xué)方式調(diào)動學(xué)生的積極性，主動性。教學(xué)方式的設(shè)計可從如下幾個方面入手。
（1）興趣教學(xué)設(shè)計
為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高對實驗的積極性和主動性，我們充分利用實驗室的現(xiàn)有條件，發(fā)揮形式多樣、內(nèi)容豐富、引人入勝的特點，在實驗內(nèi)容和方式上作了改進，如在砂型鑄造成形的教學(xué)中可以引導(dǎo)學(xué)生做一些實體模型，將原有的零件模型換成學(xué)生自己設(shè)計的有趣的實體模型，比如魚形模型，蟲形模型等動物模型，這樣有助于提高學(xué)生的興趣，提高學(xué)生對鑄造成形的了解，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。要把課堂搬到實驗室，讓學(xué)生在邊做邊學(xué)，邊觀察中來學(xué)習(xí)知識、了解知識。同時學(xué)校應(yīng)注意社會生產(chǎn)中的變革，及時更換老舊實驗設(shè)備，用新型設(shè)備來提高學(xué)生對現(xiàn)代社會的生產(chǎn)情況的了解，也有助于培養(yǎng)操作型，技術(shù)型人才。
（2）實踐結(jié)合教學(xué)設(shè)計
使多種教學(xué)方式聯(lián)合應(yīng)用，傳統(tǒng)的書本教學(xué)與現(xiàn)代化的教學(xué)手段相結(jié)合，以網(wǎng)絡(luò)上的新的知識來補充書本知識中的不足。
學(xué)校要加強與工廠的合作，把課堂搬到工廠中，以現(xiàn)實生產(chǎn)引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的目的，如鍛壓成形這樣在學(xué)校現(xiàn)有設(shè)備不足的情況下，以工廠相應(yīng)的生產(chǎn)車間的生產(chǎn)視頻來作為實例教育學(xué)生。
實訓(xùn)課與理論課的結(jié)合，這樣讓實訓(xùn)與理論同步進行，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)理論的同時，也有助于學(xué)生提高實際操作能力。
老舊設(shè)備的結(jié)合，在教授一些設(shè)備的教學(xué)中，以老設(shè)備來講原理;用新設(shè)備來教實踐，這樣有助于提高學(xué)生的實用性，科技性，幫助學(xué)生適應(yīng)以后的現(xiàn)代化生產(chǎn)。
（3）角色互換教學(xué)設(shè)計
適當(dāng)?shù)倪M行角色交換，讓學(xué)生自己去尋找查詢一些相關(guān)生產(chǎn)實例，并做成相應(yīng)的課題，利用多媒體設(shè)備向其他學(xué)生及老師進行講解，提出相應(yīng)的問題，在老師和其他同學(xué)的幫助和引導(dǎo)下去解決。這樣做，學(xué)生與老師的角色時常調(diào)換，亦教亦學(xué)，有助于共同進步，共同制定良好的教學(xué)形式。
（4）相關(guān)選修課
部分有能力的學(xué)生可以通過選修的形式來更深入了解這門課程的內(nèi)容，以選修的形式，供學(xué)生自主選擇的機會，幫助學(xué)生對自己不太理解的地方進行補充學(xué)習(xí)，也可以為感興趣的學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機會。
3.考核方式設(shè)計
傳統(tǒng)的卷面考試，考核內(nèi)容片面，所以要將單一的考核制度變?yōu)槎喾N考核制度結(jié)合的考核方式，建議將卷面考核、實踐考核、出勤考核、創(chuàng)新設(shè)計考核等方面同時結(jié)合在一起，對各部分的權(quán)重進行合理的分配。這樣的一個綜合性考核可以同時考核學(xué)生的理論、動手實踐能力、出勤率和創(chuàng)新能力，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的短板，幫助學(xué)生合理分配學(xué)習(xí)精力，推動人才的全面發(fā)展。
三、結(jié)語
職業(yè)院校《金屬材料及熱處理》課程的教學(xué)設(shè)計和改革是個系統(tǒng)復(fù)雜的工作，它的核心宗旨是發(fā)揮學(xué)生和老師的主觀能動作用，在老師的引導(dǎo)下，以學(xué)生為中心，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，主動性，多種教學(xué)模式相結(jié)合，達到學(xué)生發(fā)展成為一個全面，創(chuàng)新，應(yīng)用型，科技型的高素質(zhì)的人才為一線生產(chǎn)做貢獻。本次提出的相關(guān)建議是根據(jù)當(dāng)下社會現(xiàn)狀，機械生產(chǎn)加工業(yè)的發(fā)展情況所制定提出的，提出的相關(guān)改革最終實現(xiàn)學(xué)校重視，教師投入，學(xué)生愛學(xué)，推動全新的教學(xué)改革的順利發(fā)展。
【參考文獻】
[1]王英杰.《金屬工藝學(xué)》[M].機械工業(yè)出版社
[2]丁建生.《金屬學(xué)與熱處理》[M].機械工業(yè)出版社
[3]趙忠，丁仁亮，周而康.《金屬材料及熱處理》[M].機械工業(yè)出版社
【關(guān)鍵詞】金屬材料與熱處理；教學(xué)方法；突破難點
How to break the metal material and heat treatment Teaching Difficult
Xing Qing-gui,Ma Shao-chun
(Tangshan Rolling Stock Plant Senior Technician School Tangshan Hebei 064000)
【Abstract】This article on the“ metal material and heat treatment” in the teaching of the course of breaking through the difficulties of method discuss, discuss the experimental theory integration teaching method, analogy method, multimedia computer assisted teaching and memorizing method in the“ metal material and heat treatment” class breakthroughs of difficult points in teaching application.
【Key words】Metal material and heat treatment;Teaching methods;Breaking through difficulty
金屬材料與熱處理這門課是職業(yè)技術(shù)學(xué)校機械類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)理論課，其特點是：（1）內(nèi)容龐雜、理論性強，名詞概念多。（2）課程實踐性強，與生產(chǎn)實際關(guān)系密切，相關(guān)理論在生產(chǎn)實踐中有很大的靈活度和綜合性。（3）相關(guān)理論的系統(tǒng)性強，結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，前后內(nèi)容密切相關(guān)。由于以上特點，再加上職業(yè)技術(shù)學(xué)校的學(xué)生基礎(chǔ)普遍較差，學(xué)生覺得該課程難學(xué)，老師也覺得該課程難教。如何突破教學(xué)中的難點呢？根據(jù)這幾年的教學(xué)經(jīng)驗，筆者認為，采用如下幾種方法可收到較好效果。
1.采用實驗理論一體化教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性 《金屬材料與熱處理》雖然是一門理論課，但它仍然與實際有著緊密的聯(lián)系，因此，在教學(xué)中可以選擇恰當(dāng)?shù)膶嶒炚n題，實現(xiàn)實驗理論一體化教學(xué)。實驗理論一體化教學(xué)，可以讓學(xué)生通過自己實踐活動來觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題，通過自己的思考、分析、綜合、抽象、概括、演繹、推理，得到正確的結(jié)論，讓學(xué)生享受成功的快樂。在一體化教學(xué)過程中以實驗創(chuàng)設(shè)懸而未決的問題情境，來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以推動理論課的教學(xué)。如在講金屬的力學(xué)性能——硬度一節(jié)內(nèi)容時就可以采用該方法。實驗器材按教材上所列器材準(zhǔn)備，具體步驟如下（以布氏硬度試驗為例）：
（1）據(jù)試驗材料和試樣厚度按表 1布氏硬度試驗規(guī)范選擇球體直徑D、試驗力F的大小和試驗力作用保持的時間。
（2）將試樣平穩(wěn)地放在工作臺上，順時針轉(zhuǎn)動升降手輪，使試樣測試表面垂直于鋼 (硬質(zhì)合金)球加力方向，直至試樣與球體緊密接觸手輪空轉(zhuǎn)為止。
（3）打開電源開關(guān)，待電源指示燈亮后，再啟動按鈕開關(guān)，當(dāng)加荷指示燈明亮?xí)r，表示試驗力開始加上，此時立即擰緊定時壓緊螺釘，即自動開始計時，達到預(yù)定加力時間后，轉(zhuǎn)動即自行停止。
（4）關(guān)閉電源，反時針方向轉(zhuǎn)動手輪，使工作臺下降，取下試樣。用讀數(shù)顯微鏡測量壓痕直徑 (d )，用所得結(jié)果從有關(guān)對照表中查找相應(yīng)的硬度值。
表1 布氏硬度試驗規(guī)范
通過實驗理論一體化的教學(xué)，不僅讓學(xué)生了解了布氏硬度測定的基本原理及應(yīng)用范圍，能夠初步掌握根據(jù)不同金屬材料的零件性能特點，選定測定硬度的方法，而且培養(yǎng)了學(xué)生的觀察、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生動手能力，同時也讓學(xué)生體驗了成功的快樂，增強了學(xué)生學(xué)好“金材課”的信心。
2. 采用類比法，將陌生的問題熟悉化 類比法就是由已知現(xiàn)象的規(guī)律去推導(dǎo)出另一種物理現(xiàn)象的規(guī)律，或解決另一種現(xiàn)象中的問題的思維方法。在《金屬材料與熱處理》課程的教學(xué)中，采用類比法，可以使一些難以理解和掌握的概念和規(guī)律更容易被學(xué)生理解和掌握。
例如：在講鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變一節(jié)時，為了讓學(xué)生更容易理解“碳鋼不可能在平衡臨界點發(fā)生組織轉(zhuǎn)變”這一觀點，我采用了將鋼鐵組織發(fā)生轉(zhuǎn)變的平衡臨界點和冰、水轉(zhuǎn)變點——0℃類比的方法，由Fe-Fe3C相圖可知看，PSK線、 GS線和ES線是碳鋼在緩慢加熱和冷卻過程中組織發(fā)生轉(zhuǎn)變的線，分別稱為 A1 線、A3線和Acm 線。該線上的臨界點，則相應(yīng)地用A1 、A3、Acm表示。但是，我們應(yīng)該知道，這些點和0℃是冰、水臨界點的意義一樣，都是在緩慢的加熱和冷卻條件下的臨界點，因此是平衡臨界點。實際上，碳鋼不可能在平衡臨界點發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而引出實際加熱和冷卻時的臨界點（Ac1、Ac3、Accm和Ar1、Ar3、Arcm），這些臨界點與平衡臨界點的偏離量，將隨加熱或冷卻時的速度而變化。
這樣，就可以將學(xué)生不熟悉抽象的鐵碳合金組織發(fā)生轉(zhuǎn)變平衡臨界點與學(xué)生熟悉的冰、水轉(zhuǎn)變點“0℃”聯(lián)系起來，從而使學(xué)生對Ac1、Ac3、Accm和Ar1、Ar3、Arcm這些臨界點所在位置能夠在短時間內(nèi)掌握住，也為以后的各種熱處理工藝的加熱溫度的選擇打下基礎(chǔ)。
3. 采用多媒體計算機輔助教學(xué)手段，將抽象的問題形象化 學(xué)生之所以感覺《金屬材料與熱處理》這門課難學(xué)，是因為其抽象思維能力較差，對用語言描述的看不到摸不著的內(nèi)部組織和熱處理過程難以在頭腦中形成一副完整清晰的圖像。幫助學(xué)生建立完整清晰的圖像，成為教師的一項主要任務(wù)。 傳統(tǒng)的教學(xué)手段對幫助學(xué)生建立完整清晰的圖像收效甚微。多媒體計算機輔助教學(xué)技術(shù)卻可以幫助我們很好地完成這一任務(wù)，它可以利用文字、圖像、動畫、聲音等手段將抽象的材料內(nèi)部組織和熱處理過程形象地展示出來。如在講“鐵碳合金相圖”一節(jié)內(nèi)容時，用Flas將Fe-Fe3C相圖上的“兩平、三錘、五弧、九星、十二面”等形象的展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生的鐵碳合金相圖的構(gòu)成及相圖特點有一個清晰的認識，從而能夠很容易掌握鐵碳合金相圖，為以后的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。
4. 加強記憶，鞏固、提高學(xué)生的知識 歸納整理，溫故而知新，不僅有助于學(xué)生掌握知識，而且能讓學(xué)生從事物之間的聯(lián)系中找到新的規(guī)律，悟出新的道理。同時，也是學(xué)好這門課程必做的功課。所以，每學(xué)完一節(jié)要給學(xué)生做一次總結(jié)。
還以“鐵碳合金相圖”一節(jié)為例，為加強記憶，我對本節(jié)采用了兩種方法：
（1）用比較研究法使知識系統(tǒng)化、條理化。比較研究法就是對事物或問題進行區(qū)分，認識差別和特點和本質(zhì)的一種方法。因為有比較才能鑒別，有鑒別才有異同，從而揭示相圖的本質(zhì)規(guī)律。我在進行總結(jié)時采用了列表比較法，因為相圖中的特性點多，把它們列入一個表比較它們的含碳量、溫度和含義的不同，從而達到增強記憶、鞏固知識的目的。
（2）運用順口溜，先記憶后理解。因為相圖較復(fù)雜，學(xué)生的基礎(chǔ)差，能力有限，理解之后記起來較難，采用順口溜的方法幫助記憶無疑成為上上之選。從而使理論性的內(nèi)容形象化，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，激發(fā)了他們的熱情和興趣。順口溜如下：
溫度成分建坐標(biāo)，鐵碳二元要記牢。
兩平三垂標(biāo)特點，九星閃耀五弧交。
共晶共析液固線，十二面里組織標(biāo)。
基本組織先標(biāo)好，相間組織共逍遙。
分析成分?jǐn)嘟M織，鑄鍛處理離不了。
總之，作為一名材料熱處理教師，要想講好金屬材料與熱處理這門課，除了要不斷研究新教法外，上課之前還應(yīng)收集參考資料，廣泛閱讀相關(guān)書籍，學(xué)習(xí)教育學(xué)、心理學(xué)有關(guān)內(nèi)容，從而不斷提高自己的專業(yè)水平和教學(xué)水平。要認真?zhèn)湔n、精心準(zhǔn)備，將教學(xué)大綱的要求落實到教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)，努力做到教學(xué)目的明確，重點、難點突出。課堂語言力求生動簡明，邏輯嚴(yán)密，避免過多的重復(fù)和繁瑣，防止學(xué)生產(chǎn)生厭煩情緒。簡言之，在《金屬材料與熱處理》課的教學(xué)中，只要我們不斷的創(chuàng)新教法，創(chuàng)新教學(xué)手段，終將會讓學(xué)生覺得易學(xué)，教師覺得好教。
參考文獻
關(guān)鍵詞：金屬材料與熱處理；教學(xué)體系；教學(xué)方法
作者簡介：劉金明（1976-），男，江西樟樹人，江西理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，講師。
劉國平（1974-），男，江西樟樹人，江西省樟樹市第八小學(xué)，小學(xué)高級教師。
基金項目：本文系江西理工大學(xué)2012年校級教改課題（課題編號：3100220004）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）14-0115-01
一、課程概述
金屬材料是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國防、科技等領(lǐng)域使用最廣泛的工程材料，其應(yīng)用與熱處理工藝又息息相關(guān)。“金屬材料與熱處理”是研究金屬材料及其強化方法的課程，是高校材料類、材料成型類、材料物理類學(xué)生的專業(yè)必修課。課程體系涉及的專業(yè)知識點多、面廣。隨著社會進步、科技的發(fā)展、教改的深入、知識的更新，課程內(nèi)容、要求及選用的教材等都有很大的變動。目前國內(nèi)外許多院校在“大材料”的背景下，就“金屬材料與熱處理”課程的教育改革進行了廣泛的探索和研究，其教育方面的中心問題主要集中在培養(yǎng)具有創(chuàng)造性和適應(yīng)性的復(fù)合型人才。
同時隨著知識經(jīng)濟時代的來臨，科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對高等教育的人才培養(yǎng)提出了更高的要求。而目前由于就業(yè)形勢的壓力，許多大學(xué)生缺乏專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，厭學(xué)情緒比較嚴(yán)重，對前途感到茫然，不知道將來能干什么，以致于學(xué)生專業(yè)素質(zhì)、專業(yè)技能等存在某些不足。這些反過來又影響到學(xué)生的擇業(yè)和就業(yè)。托爾斯泰曾說過：成功的教學(xué)需要的不是強制，而是培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在本科專業(yè)教學(xué)中，只有充分調(diào)動學(xué)生的興趣，才能使學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，確保專業(yè)教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生對專業(yè)課程的認識和興趣取決于授課教師正確而又巧妙的引導(dǎo)、培養(yǎng)和激發(fā)。
二、課程體系的構(gòu)建
“金屬材料與熱處理”課程由金屬熱處理原理、金屬熱處理工藝、金屬材料三部分內(nèi)容組成。[1]這三部分是“成分-工藝-組織-性能”的主線內(nèi)容，如圖1所示。
1.金屬熱處理原理內(nèi)容
結(jié)合工科院校金屬材料類專業(yè)的要求和特點，在課程體系中，金屬熱處理原理內(nèi)容主要包括三大轉(zhuǎn)變規(guī)律：
（1）鋼的加熱轉(zhuǎn)變。主要包括奧氏體的形成條件，形成過程，影響因素，奧氏體晶粒度的大小及影響因素。這也是熱處理的第一階段。
（2）冷卻轉(zhuǎn)變（2個曲線，3大組織轉(zhuǎn)變）。主要包括過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（C曲線）及連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線），P轉(zhuǎn)變，B轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變，M轉(zhuǎn)變。
（3）回火轉(zhuǎn)變。主要包括淬火鋼在回火過程中的組織轉(zhuǎn)變，M分解轉(zhuǎn)變，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，碳化物的轉(zhuǎn)變，滲碳體的聚集長大和α相回復(fù)、再結(jié)晶。回火時力學(xué)性能的變化與回火脆性。通過對金屬熱處理原理的講解，架構(gòu)熱處理轉(zhuǎn)變規(guī)律知識，為學(xué)生學(xué)習(xí)金屬熱處理工藝打好基礎(chǔ)。
2.金屬熱處理工藝內(nèi)容
金屬熱處理工藝內(nèi)容主要包括：鋼的退火與正火；鋼的淬火與回火；鋼的表面熱處理。其相關(guān)性如圖2所示。
3.金屬材料內(nèi)容
在課程體系中，金屬材料內(nèi)容主要包括：
（1）鋼的合金化基礎(chǔ)。主要有合金元素（Me）與鐵和碳的相互作用、奧氏體穩(wěn)定元素、鐵素體穩(wěn)定元素、Me對Fe-C相圖與鋼熱處理的影響、Me與鋼的強韌化的關(guān)系。
（2）鋼的分類及編號。
（3）結(jié)構(gòu)鋼。主要有工程結(jié)構(gòu)鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼。
（4）工具鋼。主要有刃具鋼、模具鋼、量具鋼。
（5）特殊鋼、主要有不銹鋼和耐熱鋼。
（6）鑄鐵。主要有灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。
三、課程教學(xué)方法的優(yōu)化
第一，巧用直觀教學(xué)法。直觀教學(xué)法就是教師通過實物、可視資料等手段，使學(xué)生建立基本概念，掌握基本操作技能及各種規(guī)律，突出重點，突破難點。直觀教學(xué)能充分發(fā)揮學(xué)生認知的
主體作用，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性，從而取得較好的教學(xué)效果。[2]在“金屬材料與熱處理”課程教學(xué)中，可充分利用一些經(jīng)過不同的熱處理工藝所獲得的顯微組織照片、熱處理工藝過程視頻資料、力學(xué)性能測試、模擬動畫等，通過直觀、生動的素材，使學(xué)生對金屬材料及檢測方法有更直觀的認識，對熱處理原理及組織轉(zhuǎn)變過程更容易理解、吸收、消化。
第二，巧用疑問與興趣教學(xué)法。疑問教學(xué)法或問題教學(xué)法就是以問題為載體貫穿教學(xué)過程，使學(xué)生在設(shè)問和釋問的過程中萌生自主學(xué)習(xí)的動機和欲望，進而逐漸養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，并在實踐中不斷優(yōu)化自主學(xué)習(xí)方法，提高自主學(xué)習(xí)能力的一種教學(xué)方法。[3]問題教學(xué)法充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，能有效地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動性和積極性。而趣味性教學(xué)，就是以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為心理基礎(chǔ)，結(jié)合教材內(nèi)容，靈活多變地用學(xué)生樂于接受的趣味性故事和語言組織教學(xué)。[4]例如在講授熱處理原理時，分析圖3中三條曲線變化的原因。淬火處理工藝如下：亞共析鋼：加熱到Ac3以上充分奧氏體化后，急冷淬火。過共析鋼：加熱到Acm以上充分奧氏體化后，急冷淬火；加熱到Ac1～Acm之間充分奧氏體化后，急冷淬火；馬氏體的硬度與其中含碳量的關(guān)系。
這些變化的原因是淬火工藝的關(guān)鍵點，是如何提高強度和綜合性能的切入點，貫穿金屬熱處理原理到工藝整個過程。
第三，巧用案例教學(xué)法。所謂案例教學(xué)，就是在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)教學(xué)要求，組織學(xué)生對案例的調(diào)查、閱讀、思考分析、討論和交流等活動，教給他們分析問題和解決問題的方法，進而提高分析問題和解決問題的能力，加深學(xué)生對基本原理和概念的理解的一種特定教學(xué)方法。[5，6]例如汽車鋼板彈簧，在汽車行駛過程中承受各種應(yīng)力的作用，其中以反復(fù)彎曲應(yīng)力為主，絕大多數(shù)是疲勞破壞。而且，同樣的材料熱處理是否正確，其壽命相差也很大。所以要合理選擇材料并對所選材料進行成分、組織、性能分析，制定合理的熱處理工藝。
四、結(jié)論與建議
“金屬材料與熱處理”課程體系的構(gòu)建應(yīng)與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相一致，并與培養(yǎng)計劃中的其他課程如“材料科學(xué)基礎(chǔ)”相互補充，相得益彰。課程內(nèi)容涉及面廣，但在實際教學(xué)過程中應(yīng)有所側(cè)重，在學(xué)時緊的情況下，有些內(nèi)容甚至可以由學(xué)生自學(xué)，如鑄鐵、其他材料簡介等章節(jié)。并盡可能給學(xué)生提供實踐的機會。課程的實際教學(xué)過程，往往是幾種教學(xué)方法結(jié)合，使教學(xué)更為生動，知識更容易為學(xué)生所接受，從而提高教學(xué)效果，并在教學(xué)過程中探索更多的有效的教學(xué)方法。
參考文獻：
[1]葉宏.金屬材料及熱處理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.
[2]王建鳳.直觀教學(xué)法在金屬材料與熱處理教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代技能開發(fā)，2000，（4）：39.
[3]王未強，徐中明.淺析疑問教學(xué)法在《思想概論》課教學(xué)中的運用[J].思想研究，2001，（5）：110-111.
[4]陽益貴.從《金屬材料及熱處理》課談趣味性教學(xué)[J].現(xiàn)代技能開發(fā)，2002，（11）：34.
關(guān)鍵詞：立體化教材；自主學(xué)習(xí)；任務(wù)驅(qū)動法；三維動畫；虛擬仿真
TG15-4；G712
一、開發(fā)立體化教材的背景
傳統(tǒng)的教學(xué)方式老師一味的灌輸，學(xué)生被動的學(xué)習(xí)。使學(xué)生缺乏了主動性，教學(xué)模式以教師為主體，理論與實踐相互脫節(jié)。傳統(tǒng)教材理論性較強，偏深偏難。實用性較差課堂化的教學(xué)環(huán)境，不利于學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)。專業(yè)教師知識結(jié)構(gòu)、職教理念、實踐技能也有待提高。教材，案例少且與實際工作接軌的少。缺少信息化、個性化、立體化。使學(xué)生缺乏了對學(xué)習(xí)內(nèi)容的自主選擇性，沒有滿足學(xué)生的自主學(xué)習(xí)需要。
二、開發(fā)立體化教材的意義
1.立體化教材能使所學(xué)的內(nèi)容生活化、情景化、動態(tài)化、知識點碎片化，表達方式視頻化形象化。在立體化教材引導(dǎo)下，自主學(xué)習(xí)、基于活動的學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、基于案例資源的學(xué)習(xí)等現(xiàn)代化學(xué)習(xí)方式會走進課堂教學(xué)，并引領(lǐng)著教學(xué)的不斷發(fā)展和進步。因此說，要盡快幫助學(xué)主步入自主學(xué)習(xí)的軌道。
2.立體化教材的發(fā)展大大提高了學(xué)校教育教學(xué)水平。立體化教材采用現(xiàn)代化的教育技術(shù)，加大了課堂的信息量，提高了教學(xué)效率，適應(yīng)了縮短學(xué)時的需要。增強了學(xué)生對所學(xué)知識的感性認識，以其參與性、互動性提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動機。
三、立體化教材的實施
1.構(gòu)建課程體系
《金屬材料與熱熱處理》是我院機械制造與制動化、模具設(shè)計與制造、數(shù)控技術(shù)、焊接技術(shù)自動化專業(yè)等四大大專業(yè)的平臺課，《金屬材料與熱熱處理》作為專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，程實踐性較強，為此我院根據(jù)人才培養(yǎng)方案，組織團隊開展深入調(diào)查，與企業(yè)聯(lián)合進行調(diào)研論證，確定人才培養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。首先進行課程體系與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接軌，教學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)與工作崗位標(biāo)準(zhǔn)接軌，校企深度融合，對接崗位要求，實施專業(yè)教學(xué)產(chǎn)學(xué)相長，如與企業(yè)師傅聯(lián)手，請進來一些高級專家做客教授講一些工廠的最前沿的知識和技能，或者主動到工廠深入調(diào)研學(xué)習(xí)。如到軸齒中心熱處理車間學(xué)習(xí)一些先進技術(shù)和及工廠管理理念。為進一步實現(xiàn)理想化立體教材做新知識的的積累與儲備。以項目課程為主體，創(chuàng)建立體化教材，構(gòu)建了具有職業(yè)特點的課程體系。
2.調(diào)整課程內(nèi)容
過去的教學(xué)內(nèi)容以理論知識為主體，與企業(yè)工作缺乏溝通。改革編寫思路是：抓住材料工作任務(wù)，設(shè)置八個強化項目，其內(nèi)容由簡單到復(fù)雜，即能互相融合，又能自成體系。始終圍繞-材料組織-成分-工藝-組織-性能-環(huán)境這條主線，獨立的單元為單位，充分體現(xiàn)理論知識的‘夠用為度’突出實用性、可行性。而更強調(diào)理解和運用。體現(xiàn)實際應(yīng)用的特色。將需要掌握的知識點進行分解，按單元分綜合知識模塊和能力知識模塊。以能力知識點作為層次遞進，在內(nèi)容上注重理論的成熟性，工藝的先進性和方法適用性。形成內(nèi)容數(shù)字化、協(xié)作式活動，學(xué)習(xí)自主化、教學(xué)個性化，誘導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
3. 任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)
以典型工作完任務(wù)為載體體進行項目法、任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)，教學(xué)環(huán)境與工作環(huán)境接軌。如通過制作各種典型實例試樣，每個項目采用多個不同的典型案例作為工作任務(wù)，如給大發(fā)訂單班講授平衡軸加工時，圍繞平衡軸的用途，進行選材數(shù)控車，數(shù)控銑削，中頻淬火熱處理、磨削加工檢測等加工工序。使學(xué)生在‘做’中‘學(xué)’，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生解決問題的能力。微課可以讓許多人受益，實現(xiàn)教學(xué)資源更有效地分享與交流。是提高課程教學(xué)質(zhì)量的重要途徑。從枯燥無味單一的教學(xué)模式轉(zhuǎn)化為生動的，趣味橫生，直觀形象、生動具有特色的教學(xué)模式。
4.創(chuàng)新手段教學(xué)
與東師理想軟件公司合作針對教學(xué)中的重點難點設(shè)計開發(fā)制作三維動畫、二維動畫資源、微課及操作視頻等.虛擬仿真等作為《金屬材料與熱處理》課程資源開發(fā)教材的新嘗試。突出的學(xué)生能力培養(yǎng)與智力開發(fā)。微課視頻微課用于幫助學(xué)生完成某個知識點或技能點的理解與建構(gòu)。在課堂上用微課代替教師的知識和技能的傳授，教師將更多的精力投入到師生互動、同伴協(xié)作和交流，幫助學(xué)生消化、理解、運用知識。在課外創(chuàng)設(shè)更多機會讓學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)。營造創(chuàng)造性學(xué)習(xí)條件，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
5.試題庫的建設(shè)與改革考評方式
關(guān)鍵詞：金屬材料；熱處理；節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用進展
制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，制造業(yè)在生產(chǎn)過程中會衍生出很多污染性氣體，同時制造業(yè)的節(jié)能環(huán)保效益也不高。隨著金屬制造業(yè)的快速發(fā)展，在制造業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展過程中，注重其環(huán)保節(jié)能性，優(yōu)化其低碳持續(xù)性成為了制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，更是推動我國制造業(yè)全面發(fā)展的保障。在制造業(yè)中，金屬材料熱處理是金屬制造的關(guān)鍵與核心，同時這一熱處理會產(chǎn)生比較大的能源消耗，特別是電能消耗。為優(yōu)化金屬材料的熱處理節(jié)能技術(shù)，必須采取科學(xué)有效的熱處理技術(shù)，不斷提升熱處理的能力，綜合性提升金屬材料熱處理的節(jié)能環(huán)保性。
1 我國金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀分析
隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，金屬材料的熱處理技術(shù)成為了制造業(yè)中的主流，熱處理鋼鐵材料占鋼材總量的40%以上。金屬材料的熱處理雖然是制造業(yè)中的主要技術(shù)，但金屬材料的熱處理同時也是制造業(yè)中高能耗的主要環(huán)節(jié)。金屬材料的熱處理對電能的消耗特別大，是制造業(yè)中的主要用電區(qū)域。同時，在金屬材料熱處理技術(shù)中，還會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的材料碎屑，造成較大的固體垃圾污染，同時也會造成比較嚴(yán)重的空氣污染。隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，金屬材料的熱處理技術(shù)得到了長遠的進步與發(fā)展，但當(dāng)前我國大部分制造企業(yè)的金屬材料熱處理能力并不高，仍屬于產(chǎn)能落后的環(huán)節(jié)，金屬材料的熱處理能力難以滿足對材料的利用，設(shè)備負荷率低，裝爐量明顯不足，加熱設(shè)備落后，無效熱消耗多，生產(chǎn)工藝比較落后等。近年來，隨著我國對產(chǎn)能落后的制造業(yè)的約束性發(fā)展，隨著一大批產(chǎn)能落后的制造業(yè)退出歷史舞臺，我國制造業(yè)的金屬材料熱處理能力得到改善與發(fā)展，金屬材料的熱處理能力不斷優(yōu)化與改進，極大程度地提升了產(chǎn)能效益。
2 金屬材料熱處理技術(shù)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用進展
金屬材料熱處理技術(shù)是制造業(yè)生產(chǎn)中的主要技術(shù)，金屬材料熱處理技術(shù)同時也是用電大戶。鑒于當(dāng)前金屬材料熱處理技術(shù)的明顯不足及熱效率低下，以及金屬材料熱處理技術(shù)應(yīng)用中存在著的較大環(huán)境問題，必須結(jié)合制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，不斷提升金屬材料熱處理的綜合產(chǎn)能，全面提升金屬材料熱處理的節(jié)能環(huán)保性。當(dāng)前金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展主要包括以下方面：
2.1 化學(xué)熱處理薄層滲入技術(shù)
在金屬材料熱處理技術(shù)的實踐運用中，由于設(shè)備落后、效益不高、污染嚴(yán)重等，不僅無法提升制造業(yè)的生產(chǎn)效率，同時還容易造成巨大的能源消耗。特別是在金屬材料熱處理技術(shù)的運用中，采用傳統(tǒng)的深層滲透法，不僅容易造成巨大的能源浪費，也不利于提升金屬材料熱處理的生產(chǎn)效益。同時，在實際的加熱環(huán)節(jié)中，由于加熱時間的無法把控或者過熱等問題，還容易造成嚴(yán)重的生產(chǎn)浪費及環(huán)境污染。鑒于此，在金屬材料熱處理技術(shù)的運用中，運用化學(xué)熱處理薄層滲入技術(shù)，可以綜合性地提升制造業(yè)的生產(chǎn)效率，同時還能夠有效地保護環(huán)境，減少污染氣體的排放。
2.2 工具零件超硬涂層技術(shù)
在制造業(yè)金屬材料熱處理技g的運用中，由于這種金屬材料熱處理技術(shù)的節(jié)能效果不好，同時會產(chǎn)生比較大的材料損耗，因此，為優(yōu)化金屬材料熱處理技術(shù)的整體效能，應(yīng)該采用工具零件超硬涂層技術(shù)，這種技術(shù)在使用中需要對工具進行涂層處理，這種處理方法不僅能夠提升金屬材料熱處理的整體效能，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)熱處理的節(jié)能高效，減少廢棄物的產(chǎn)生，減少污染氣體的排放。此外，這種技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)有效地化學(xué)處理，提升化學(xué)處理的效能。
2.3 振動時效處理技術(shù)
在金屬材料熱處理的過程中，材料因機械作用會產(chǎn)生比較大的振動力，這種振動力的存在是造成材料在切割等工藝實施中出現(xiàn)位移或者錯位等問題，同時還會到刀具造成一定的影響。一旦出現(xiàn)這種問題，那么金屬材料的工藝將受到嚴(yán)重的影響，金屬材料的質(zhì)量也會降低。鑒于此，在金屬材料熱處理的過程中，必須注重振動力的存在，采取一定的措施來規(guī)避振動力的負面影響。這種熱處理節(jié)能技術(shù)，能夠有效地提升金屬材料的生產(chǎn)質(zhì)量，規(guī)避金屬材料在加工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的位移或者差錯，同時還能夠有效地保障金屬材料的整體性，避免金屬材料因強大的切削作業(yè)發(fā)生較大的誤差或者裂縫。此外，在金屬材料熱處理技術(shù)的運用中，為規(guī)避熱處理技術(shù)帶來的負面影響，往往需要采用傳統(tǒng)的抵抗振動效應(yīng)的技術(shù)，但傳統(tǒng)技術(shù)的作用效果有限，在實際作用中往往會造成比較嚴(yán)重的電能消耗，不利于節(jié)能減排目標(biāo)的實現(xiàn)。
2.4 基于計算機的CAD技術(shù)
在金屬材料的熱處理中，為了優(yōu)化熱處理的效能，為了充分提升熱處理的節(jié)能減排效果，在計算機技術(shù)不斷發(fā)展的今天，一種新型的金屬材料熱處理技術(shù)得以發(fā)展起來，并成為當(dāng)前運用于金屬材料熱處理中的核心技術(shù)。在實踐運用中，這種先進的熱處理技術(shù)主要是基于計算機平臺來實現(xiàn)的，依托于計算機技術(shù)的先進性和科學(xué)性，可以實現(xiàn)熱處理環(huán)節(jié)的模擬性和線上性，通過模擬操作能夠準(zhǔn)確計算出金屬材料熱處理中可能帶來的能源消耗及材料損耗。為了提升熱處理技術(shù)的節(jié)能性與環(huán)保性，可以在計算機平臺上，有效設(shè)置相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，不斷提升參數(shù)的精確性。此外，這種先進的計算機技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)熱能的分析與處理，精準(zhǔn)判斷金屬材料熱處理中可能出現(xiàn)的多余的熱量，并將這些熱量有效回收利用好，避免熱量的流失以及熱量的浪費，全面降低金屬材料熱處理的能耗。
2.5 無氧作業(yè)的熱處理技術(shù)
在制造行業(yè)中，金屬材料熱處理技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，但由于受技術(shù)限制及工藝流程的限制，使得金屬材料熱處理多在有氧的狀態(tài)下進行，這種熱處理方式，使得金屬材料與周圍的氣體等物質(zhì)會發(fā)生一定的反應(yīng)，一旦發(fā)生氧化反應(yīng)等化學(xué)反應(yīng)，將降低金屬材料的整體性能。隨著金屬材料熱處理技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著熱處理節(jié)能技術(shù)的深入發(fā)展，一種無氧狀態(tài)下的熱處理技術(shù)應(yīng)用而生，并成為當(dāng)前先進的金屬材料熱處理技術(shù)。這種先進的熱處理技術(shù)在實際的運用過程中，可以減少工藝流程，避免繁瑣流程帶來的生產(chǎn)材料的浪費，同時還能夠有效地提升設(shè)備的使用效果，提升設(shè)備的生產(chǎn)效率。
2.6 激光熱處理技術(shù)的運用
相比以上幾種金屬材料熱處理技術(shù)，這種熱處理技術(shù)具有非常高的效率，在實際運用中，這種熱處理技術(shù)不僅能夠有效地改變和調(diào)整金屬材料表面的成分，還能夠有效地彌補和完善其他材料無法匹配的效果。激光熱處理技術(shù)可以充分借助于激光強大的穿透能力，同時還能夠提升金屬材料的性能，使得熱處理的效果更加的明顯，節(jié)能效果更加可觀。此外，激光熱處理的時間較短，可以減少金屬材料熱處理中可能發(fā)生的變形、錯位等質(zhì)量問題。
3 結(jié)束語
隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，金屬材料熱處理技術(shù)成為了制造業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，在制造業(yè)快速發(fā)展的過程中，金屬材料的熱處理發(fā)揮著重要的作用，但傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)無論是節(jié)能效果，還是降低能耗等都無法達到滿意的效果。為推動制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，不斷提升制造業(yè)的發(fā)展高度，必須注重金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)的運用，運用一系列先進的金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)，不斷提升熱處理的效果與質(zhì)量，實現(xiàn)制造業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
中圖分類號：TB31文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：
引言工業(yè)生產(chǎn)中，許多金屬材料為最大限度地發(fā)揮材料潛力，需要提高其機械性能。在設(shè)計工作中，正確制定熱處理工藝可以改變某些金屬材料的機械性能。而不合理的熱處理條件，不僅不會提高材料的機械性能，反而會破壞材料原有的性能。因此，設(shè)計人員在根據(jù)金屬材料成分及組織確定熱處理的工藝要求時，應(yīng)準(zhǔn)確分析金屬材料與熱處理工藝的關(guān)系，合理安排工藝流程，才能得到理想的效果。
1、金屬材料結(jié)構(gòu)及基本組織在工業(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。金屬材料熱處理過程是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)來改變其性能的一種工藝。
2、金屬材料與熱處理工藝的關(guān)系
2.1金屬材料的切削性能與熱處理預(yù)熱的關(guān)系金屬材料加工的整個工藝流程中，如果切削加7-7-藝與熱處理工藝之間能相互溝通，密切配合，對提高產(chǎn)品質(zhì)量將有很大好處。在金屬切削過程中，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。預(yù)先熱處理主要是應(yīng)用于各類鑄、鍛、焊工件的毛坯或半成品消除冶金及熱加工過程產(chǎn)生的缺陷，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。提高零件的切削性能。各種材料的最佳切削性能都對應(yīng)有一定的硬度范圍和金相組織。齒坯材料在切削加工中，當(dāng)齒柸硬度偏低時會產(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。而對齒坯材料進行正火＋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，切屑從帶狀向擠裂多渡，減少了粘刀現(xiàn)象，提高了切削性能。
2.2金屬材料的切邊橫量與熱處理溫度的關(guān)系切變模量是材料的力學(xué)性能指標(biāo)之一，是材料在剪切應(yīng)力作用下，在彈性變形比例極限范圍內(nèi)，切應(yīng)力與切應(yīng)變的比值。它表征材料抵抗切應(yīng)變的能力，模量大，則表示材料的剛性強。通過熱處理，可以改變材料的性能，同時，材料本身的物理性質(zhì)也發(fā)生改變，切邊模量應(yīng)該也隨之變化。從而導(dǎo)致了彈簧的實際伸長量與設(shè)計計算的伸長量存在著一定的誤差。筆者結(jié)合相關(guān)實驗，分析了熱處理與金屬材料切邊模量變化的關(guān)系。工業(yè)生產(chǎn)中在選用彈簧鋼進行彈簧設(shè)計計算時，要用到材料的切邊模量和彈簧模量。如果按傳統(tǒng)設(shè)計資料中給出的切邊模量取值，那么，通常計算的彈簧變形量和實際測得的彈簧變形量有較大的誤差。這是因為加工后的成品彈簧，特別是熱繞成形的彈簧都需經(jīng)過熱處理。而由于材料彈性模量的大小是由原子間的結(jié)合力決定的，所以凡是影響原子間結(jié)合力的因素都會影響彈性模量的大小。
2.3金屬材料的斷裂韌性與熱處理溫度的關(guān)系斷裂力學(xué)的出發(fā)點是，任何材料實際都含有不同數(shù)量、不同尺寸的裂紋。斷裂韌性實際可以理解為含有裂紋的材料在外力作用下抵抗裂紋擴展的性能。提高金屬斷裂韌性的關(guān)鍵是要減少金屬晶體中位錯，使金屬材料中的位錯密度下降，從而提高金屬強度。細晶強化是減少金屬晶體中位錯的一種重要方法，其原理是通過細化晶粒使晶界所占比例增高而阻礙位錯滑移從而提高材料強韌性。而金屬組織的細化則主要通過熱處理后再結(jié)晶獲得。當(dāng)冷變形金屬加熱到足夠高的溫度以后，會在變形最劇烈的區(qū)域產(chǎn)生新的等軸晶粒來代替原來的變形晶粒，這個過程稱為再結(jié)晶。只有在一定的應(yīng)力和變形溫度的條件下，材料在變形過程中才會積累到足夠高的局部位錯密度級別，導(dǎo)致發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。因此，不同溫度對金屬的再結(jié)晶效果好壞有明顯的關(guān)系。可以通過以下實驗證明：在SY鋼坯料上線切割適當(dāng)?shù)男A柱，機加工后，選擇在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在Cleeble-1500型熱模擬試驗機上以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。實驗現(xiàn)象為：在700℃時，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)，但仍然以變形拉長的晶粒為主。在900℃變形開始，晶粒突然變得細小，幾乎全部為等軸晶粒，晶粒度達到Y(jié)Bl2級。在900℃以上．晶粒開始長大。
2.4金屬材料抗應(yīng)力腐蝕開裂與熱處理應(yīng)力的關(guān)系金屬材料在拉伸應(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，以及加熱后冷卻處理時，改變了材料內(nèi)部的組織和性能，同時伴隨產(chǎn)生了金屬熱應(yīng)力和相變應(yīng)力。這種應(yīng)力對材料的影響有利也有弊，下面主要對金屬熱處理中的殘余應(yīng)力與形成裂紋間的關(guān)系進行分析。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(或時間)不一致，由于溫導(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，因比容的增大會伴隨材料體積的膨脹，材料各部位先后相變，造成體積長大不一致而產(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。金屬熱處理中淬火冷卻速度是一個能影響淬火質(zhì)量并決定殘余應(yīng)力的重要因素，也是一個能對淬火裂紋賦于重要乃至決定性影響的因素。通過相關(guān)實驗，我們可以得出：1)淬火冷卻速度加快，抑制縱裂效果增大。為了達到淬火的目的，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)力而達到抑制縱裂的目的；2)冷卻后期緩冷的。主要不是為了降低馬氏體相變的膨脹速度和組織應(yīng)力值，而在于盡量減小截面溫差和截面中心部位金屬的收縮速度，從而達到減小應(yīng)力值和最終抑制淬裂的目的。
3、結(jié)論金屬材料的性能與熱處理工藝的制定在機械零件制造中占有十分重要的地位。在生產(chǎn)實際使用中，應(yīng)準(zhǔn)確把握二者之間的關(guān)系，有效地提高金屬零件的制造水平。
參考文獻
關(guān)鍵詞 多孔金屬材料;熱處理;工藝
中圖分類號TG 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2010)23-0092-02
0 引言
金屬材料由于具有出色的理化性能以及綜合力學(xué)性能,因而在工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。對于充分發(fā)揮金屬材料所具備的性能潛力,提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量,延長產(chǎn)品的使用壽命,節(jié)省材料,降低能耗,加快經(jīng)濟的發(fā)展等方面,熱處理技術(shù)的意義十分重大。目前為止,我國在熱處理基礎(chǔ)理論上的研究、熱處理設(shè)備方面以及熱處理新工藝、新技術(shù)研究方面都取得了巨大進步。
1 金屬材料的廣泛應(yīng)用
金屬材料強度高,有很好的韌性、塑性、鐵磁性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,在現(xiàn)代工業(yè)中的重要性是不言而喻的。近些年,國內(nèi)的納米金屬材料和多孔金屬材料的發(fā)展速度迅猛,兩者的應(yīng)用已經(jīng)延伸到了各個領(lǐng)域,市場需求也因此開始高速的增長。
1.1納米金屬材料
納米金屬材料指的的是采用納米技術(shù)制造的金屬材料,它的組織結(jié)構(gòu)擁有納米級的尺寸,然而它的組織里面也存在著納米顆粒的雜質(zhì)。納米技術(shù)可以將金屬材料的組織及材料成分控制地極其細小和精密,這樣金屬的力學(xué)性能、功能特性就都得到了巨大的提高。目前,納米金屬材料主要得到以下的一些應(yīng)用。
1)鋁基納米復(fù)合材料。鋁基納米復(fù)合材料因其超高強度(可達到116 GPa)備受關(guān)注。其結(jié)構(gòu)特點是納米尺度的α-A1粒子彌散分布在非晶基體上,合金元素包括過渡族金屬(如鎳、鐵)和稀土(如鈰、釔)。部分非晶態(tài)合金在略低于非晶態(tài)合金的晶化溫度下溫擠,加工過程中會結(jié)晶,就轉(zhuǎn)變成了納米-非晶態(tài)復(fù)合型的材料。不僅如此,鋁基納米復(fù)合型材料具有高強度,較好的抗疲勞性等特點,而霧化的粉末也可以固結(jié)成棒材,進一步加工可以制成小尺寸的高強硬度部件。
2)電沉積型的納米晶體鎳。電沉積薄膜所表現(xiàn)出來的比較典型的柱狀的晶結(jié)構(gòu)可利用脈沖電流的方法將其破碎。如果能夠精確的把pH值、溫度和鍍液的成分控制好,電沉積之后的鎳晶粒的尺寸就能夠達到10nm。在101.85℃的時候它會發(fā)生比較反常的晶粒增長,添加溶質(zhì)并使其晶界上偏析也就實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。這給很多的現(xiàn)實應(yīng)用帶來了方便,比如管材內(nèi)涂覆和核電站蒸汽發(fā)電機說我葉輪的修復(fù)。
3)高強度且耐磨損的WC-Co納米復(fù)合型的材料。納米型結(jié)構(gòu)的WC-Co在硬度、耐磨性和韌性等方面都比普通的材料要更勝一籌,其也已經(jīng)用作切削工具和保護涂層。化學(xué)合成WC-Co納米合金或高能球磨也經(jīng)工業(yè)化。
1.2多孔金屬材料的應(yīng)用
多孔金屬材料因具有滲透性好、孔徑可調(diào)、耐高溫、耐腐蝕、強度高等優(yōu)點,是當(dāng)前發(fā)展較快的一種功能性材料。多孔金屬材料可以制成分離膜、過濾裝置等,在原子能、冶金、環(huán)境保護、等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。
1)能量的吸收。能量的吸收是多孔金屬材料的比較重要的用途之一,比較常見的吸收裝置包括吸震器和緩沖器,這些應(yīng)用從汽車內(nèi)的防沖擋板到宇宙飛船中的起落架等等。
2)電磁的屏蔽。多孔金屬可以吸收電磁波,利用這一性能多孔金屬一般可用于電磁屏蔽、電磁兼容器件。主要應(yīng)用在孔洞相互之間全都連通的三維網(wǎng)狀鎳或銅中,這種結(jié)構(gòu)比金屬網(wǎng)的屏蔽性能高得多,且比重輕、透氣散熱性好,其屏蔽效果相當(dāng)于波導(dǎo)窗,但體積比之更小、更輕便,更加適合于移動的儀器設(shè)備。
3)熱交換。多孔金屬表面積很大,可以有效應(yīng)用于熱交換和加熱。通孔體能夠被制成加熱裝置、散熱裝置和熱交換裝置,閉孔體能夠用來制作絕熱或者是隔熱的材料。不僅如此,多孔金屬耐火性能出色,且具有與阻火能力協(xié)調(diào)的高滲透性,在防止火焰沿管道蔓延的選材上可作為首選,可制成滅火器。
4)過濾和分離。多孔金屬的滲透性能出色,往往被用來制造過濾的裝置,孔金屬的空隙能夠阻留或者捕集液態(tài)介質(zhì)中的固體粒子,而且能夠把氣體或液體進行分離和過濾,最終分離介質(zhì)起到凈化的作用。
5)流體分布和控制。多孔金屬可用在流體分布裝置中。例如利用多孔不銹鋼控制火箭鼻錐體偏航指示儀外殼冷卻液體或氣體,在磁帶處理設(shè)備中的漂浮塑性膜的氣浮輥筒中大量應(yīng)用多孔粉末冶金材料。另外一些布氣元件用于向液體中布入氣體,如多醫(yī)用氧合裝置中孔鈦板將氧氣均勻的充入血液之中,利用多孔鈦管給啤酒充氣等。多孔金屬材料能用于對流體的控制,如用于液體或氣體的計量裝置、自動化系統(tǒng)中的信號控制延時裝置等。
2 熱處理技術(shù)的發(fā)展
熱處理技術(shù)是金屬材料能夠得到很好的改進的重要手段。熱處理過后,金屬材料的性能會得到很大的提高。熱處理技術(shù)的快速發(fā)展使得其應(yīng)用越發(fā)的廣泛。現(xiàn)在,熱處理方法出現(xiàn)了很多新興的工藝,如強烈淬火技術(shù)、環(huán)己烯滲碳、磨削加熱淬火,另外還有離子束表面改性、微波滲碳等。
2.1熱處理的新工藝
熱處理的新工藝層出不窮。例如,微波滲碳可使熱處理工藝實現(xiàn)更精準(zhǔn)地控制加熱并達到更高溫度,從而減少耗能并縮短工藝周期;離子束表面改性,優(yōu)點包括不改變金屬表面的化學(xué)成分,尺寸變化很小,不需要使用化學(xué)用劑,也不會產(chǎn)生有毒有害氣體;鋁合金鑄件孔隙和工藝周期的縮短可通過鋁合金的熱等靜壓固溶時效復(fù)合處理消除,這樣就降低了生產(chǎn)成本,同時鑄件的力學(xué)性能也得到提高;另外,還有乙炔低壓滲碳、混合氣低壓滲碳等。
2.2熱處理技術(shù)中所使用的的新型的設(shè)備
熱處理技術(shù)中的所使用的新設(shè)備也在不停的更新?lián)Q代。例如:真空加熱的高壓氣淬設(shè)備。由于低壓的滲碳雙室高壓氣淬爐的開發(fā)使得冷速的效果得到了很大的提高,氣淬冷卻均勻且工件形變小;密封滲碳高壓氣淬爐又是除真空加熱雙室高壓氣淬爐外的一種新設(shè)備;低壓滲碳高壓氣淬鏈接式生產(chǎn)線,可以在不移動小車上很多笨重的軟管及電纜的情況下工作,簡化了結(jié)構(gòu),設(shè)備運作也更加的可靠等。工具鋼的高濃度滲碳、馬氏體不銹鋼的高濃度滲碳和所有在真空條件下在500~1300℃的各類熱處理也包括在內(nèi)。
2.3熱處理的新型材料
熱處理的新型材料主要是指的就是生態(tài)淬火劑。生態(tài)淬火劑指的是加入添加劑后的植物油制成的天然淬火油。常用的淬火劑有水、熔鹽、鹽水、聚合物溶液,還包括Ni3Al金屬間化合物、冷熱礦物油、APM和APMT合金。
2.4新型的傳感技術(shù)
當(dāng)前最新的傳感技術(shù)包括氧探頭Oxymess;氮勢傳感裝置HydroNit,跟蹤滲氮過程的傳感裝置KiNit;用于氮碳共滲氮勢測控和滲氮的TiO2氧探頭;測控淬火槽工作狀況的Fluid Quench傳感裝置;用于氣冷淬火的Heat Flux傳感裝置;真空滲碳碳勢傳感裝置等。
3 結(jié)論
在科技發(fā)展日新月異的今天,全球在發(fā)展經(jīng)濟的同時也大力注重控制降低成本、計劃節(jié)約能源以及生態(tài)環(huán)境的保護。在金屬材料和熱處理技術(shù)方面各國取得的成果顯著。而與此同時,在我國科學(xué)家的共同不懈的努力下,我國的金屬材料和熱處理技術(shù)也取得了驕人的成績。隨著控制手段、設(shè)備器械的功能、工藝技術(shù)的進一步發(fā)展和豐富,我國在這一領(lǐng)域的研究水準(zhǔn)講會有更加快速的發(fā)展。
參考文獻
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