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上海光學儀器一廠-碳鋼熱處理及金相實驗的一點體會碳鋼熱處理及金相實驗的一點體會
閱讀：2617 發布時間：2013-10-8
摘要：該文以碳鋼熱處理及其金相實驗教學過程中的點滴體會為例，闡明實驗教學對提高學生素質和創新能力的重要性。
關鍵詞：實驗教學；碳鋼熱處理；金相實驗
Realizationofcrbonsteelheattreatmentandmetallographyexperimentteaching
Abstract：Inthispaper，basedontheexperienceofteachingcarbonsteelheattreatmentandmetallographicexperiment，wetrytocl~fytheimportanceofexperimentalteachingonimprovingstudentqualityandinnovationcapability．
Keywords：experimentalteaching；carbonsteelheattreatment；metallographicexperiment
碳鋼熱處理和金相實驗是材料物理專業實驗中的兩個基本實驗。
通常認為這兩個實驗內容多、教學時數多，再加上消耗材料、消耗能源，給該實驗的開設增加了許多不利因素。尤其是金相實驗，一塊金相式樣要經過整平、粗磨、細磨、拋光和侵蝕等多道工序才能進行觀察，這些制樣工序都以手工為主，而手工制樣繁雜費時，對一個初次接觸的學生來說，花2到3個小時還不一定能制得一塊合格的金相樣品。
因此，學生常常感到金相實驗乏味單調，缺乏積極性。
針對上述情況，我們將碳鋼熱處理和金相實驗的內容結合起來。總的指導思想是將傳統的實驗教學中教師為中心的觀念轉變到教師為主導，學生為主體上來。具體做法是：實驗前向學生系統講解金相組織與熱處理的關系，讓他們認識到，在金屬材料成分一定的情況下，其性能取決于金相組織，而金相組織又是由熱處理工藝決定的。金相實驗技術是金屬材料研究和工業產品質量檢驗的基本方法。通過金相組織的鑒定來分析其性能，進而設法控制組織來提高金屬材料的性能。
由此告知學生本實驗的目的是研究熱處理工藝與金相組織的關系。這樣將兩部分的實驗內容有機地結合起來。由實驗室預選幾種鋼鐵材料，由學生自己確定熱處理工藝，自己磨制金相試樣，拋光、腐蝕、判斷組織，然后選擇參數拍照片，zui后每人完成一份內容不同的熱處理工藝和金相分析報告。
再有，在金相分析中，讓同學之間相互對比觀察，了解不同熱處理工藝下的金相組織形態特點及觀察分析方法。因每人試樣互不相同，同學們在相互對比過程中，既了解了不同熱處理工藝下的金相組織，又比較了各自的勞動成果。在實驗中，教師重點指導操作技術，實驗失敗，允許重做，同時鼓勵積極思維，把重點放在分析討論上。
1實驗前的準備
實驗教學與理論教學有所不同，它要求不僅要掌握相關理論知識，而且要掌握實驗的技術問題，了解實驗與理論的關系。同時實驗教學還需要相應的儀器、設備、材料、工具等物品。因此，實驗教學的準備工作要求更高，一般來說，實驗教學前應做好以下幾項內容：
（1）掌握理論，鉆研實驗內容教師要掌握相關理論知識和實驗技術，加強業務能力和思想素質。熱處理是改善金屬材料機械性能的有效手段，而金相分析是正確評價熱處理材料性能，并為材料選擇提供科學、經濟和合理的依據。在上實驗課前，教師在透徹理解影響熱處理的三大主要參數（加熱溫度、保溫時間、冷卻速度）之外，要注意積累相關的實驗操作經驗。
因為熱處理過程中的操作技巧也是*的影響因素。如淬火時試件出爐入水的速度就會影響試件金相組織。同時，掌握金相組織與熱處理關系的理論知識，如退火鋼出現塊狀鐵素體+塊狀珠光體、淬火后轉化為馬氏體十二次滲碳體、低溫回火轉化成回火馬氏體、中溫回火轉化成回火托氏、高溫回火轉化成回火索氏體，從而理解退火使鋼軟化、正火使鋼細化、淬火使鋼硬化、回火使鋼多性化的真正含義。
（2）準備好實驗物品檢查碳鋼熱處理實驗用箱式電阻爐及測溫、控溫裝置并妥善放置，發現有損壞的應及時維修或更換。準備好熱處理試樣，由于市面上碳鋼材料質量有一定的波動，材料的準備不是簡單的采購，應對其質量和性能有充分的了解。金相實驗步驟繁雜，用到的設備和物品較多，課前都必須準備齊全，并使之處于完好狀態。對于關鍵儀器設備，如箱式電阻爐、金相顯微鏡等，根據操作規程、按照實驗內容要求進行反復調試，確保學生實驗順利進行
（3）要求學生充分預習，寫出預習報告針對碳鋼熱處理和金相實驗，我們要求學生了解鋼普通熱處理（退火、正火、淬火、回火）的操作方法；了解鋼在熱處理時含碳量、加熱溫度、加熱時間、冷卻速度及回火溫度等主要因素對鋼熱處理后組織與性能的影響；明確熱處理過程中的操作注意事項；制訂熱處理工藝過程、設計操作步驟、確定工藝參數（如加熱溫度、保溫時間、冷卻速度等）；了解鋼普通熱處理（退火、正火、淬火、回火）下的金相組織形態，建立金相組織形態的感性認識；了解金相制樣的基本過程和金相組織觀察與分析的基本原理。通過預習讓學生產生躍躍欲試的積極意向，如果學生能超越實驗教材，設計出新的實驗方法，應該給予充分鼓勵。
2實驗過程的指導
教師在實驗過程中的指導尤為重要。學生進行實驗時的活動是多方面的，既有思維，又有操作，可能遇到各種各樣的問題。教師的任務是如何從理論實際的角度處理學生提出的問題，引導他們有條不紊地進行實驗。實驗開始前，教師可適當講解實驗注意事項，指出本實驗的關鍵，說明儀器設備的使用方法，還可穿插提問，了解預習情況。比如，做“碳鋼熱處理”前，讓學生了解箱式電阻爐的基本原理、使用方法以及使用注意事項。做“金相實驗”前，讓學生知道金相試樣制備的一般流程以及金相顯微鏡的使用方法。突出實驗過程中的注意事項，如金相試樣粗磨時，要用冷水冷卻，以免因溫度過高，引起金相組織的改變，影響實驗結果。講解過程要有側重，力求簡明扼要。
教師做完引導性講解后，實驗步驟如設備調試、操作、數據記錄都應由學生獨立完成。在碳鋼熱處理實驗中，一般4人一組，要求每位同學進行不同的熱處理，熱處理工藝學生自定。教師可通過提問方式了解學生制定的熱處理工藝是否合理，及時指出不足之處，并提出意見供參考改進。比如加熱溫度的選擇，讓學生明白，過高會使試件的晶粒粗大、氧化、脫碳等，過低也達不到要求。
從理論上引導學生正確選擇熱處理工藝、操作方法以及操作注意事項。金相實驗有一定難度，步驟繁雜，一般包括試樣粗磨、精磨、拋光、侵蝕以及金相顯微鏡前觀察。每一步都關系到實驗的成敗。教師應及時糾正違反操作規程的實驗方法，對多數同學出現的問題可讓大家暫停實驗，由教師作補充說明后再繼續實驗。
嚴格規范操作，如試樣粗磨時要求表面平整；試樣精磨時要求每換一次砂紙，試樣均需旋轉90。，并用刷子刷凈試樣表面砂粒，而且只能均勻用力向前推磨，不能來回往返運動。
教師指導實驗過程中，還要時常提醒學生不要只顧操作，要學會思考。比如試樣拋光時引導學生思考怎樣才能使磨面達到鏡面?為什么要先在拋光盤外緣拋光，然后在盤上按圓形軌道劃動，zui后才移到盤*精拋?金相試樣制備好后，進行金相顯微鏡觀察是整個實驗的重點和難點，此時應指導學生在顯微鏡里尋找有代表性的顯微組織，分析各種金相組織的名稱及其組成比例，得到金相組織與熱處理之間的關系。
3實驗結果的評定
實驗后，可通過實驗報告檢查實驗教學效果和評定成績。實驗課的目的之一是提高學生分析問題和解決問題的能力，因此，要求學生進行總結，對實驗現象進行整理，從感性認識向理性認識遷移。成績的評定，主要看他們對原理的敘述、數據的記錄與處理、繪圖的科學性和對實驗現象的理論分析等。鼓勵學生總結實驗收獲和體會，有創新意義的，可以適當加分。發現報告有雷同者，要嚴肅處理。
通過該實驗，學生不僅掌握了同種鋼材經不同熱處理將會得到不同的金相組織和機械性能，而且懂得不同鋼材有不同明顯不同熱處理工藝及不同機械性能，鋼材應用時必須合理選擇，決不能隨便取而代之。
上海光學儀器一廠（www.xldjsj.com/st232510）
上海光學儀器一廠專研光學領域技術專業,有均超過50年以上時間,現今在國內以服務學校與業界為首要宗旨,配合各界需求與進行新產品之研發工作,以使技術更加穩固,并促進達到國內生命科學產業往上提升的目的。
上海光學儀器廠一廠供應：顯微鏡、光學儀器、測量工具顯微鏡、生物顯微鏡、測量投影儀、工具顯微鏡、分光光度計、折射儀等等。始終貫穿 “高品質光學儀器，售后服務”的宗旨，以“開創國內光學*品牌”為目標，憑借多年的光學實踐經驗，得到各大高校，科學研究院所，國家科研機構和其他單位等都得到zui實質的認可，無論是在實驗、分析還是測量等方面都具有非常的表現。上海光學儀器一廠（www.xldjsj.com/st232510）
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