職業(yè)教育論文-《金屬材料與熱處理》教學中的難點分析.doc

職業(yè)教育論文-金屬材料與熱處理教學中的難點分析摘要鐵碳合金相圖的識讀和應用是金屬材料與熱處理教學中的一個難點，如何突破難點，達到好的教學效果，是教師經(jīng)常討論的問題，本文對解決這一難關鍵詞力學性能內部組織同素異構轉變鐵碳合金相圖化學成分“金屬材料與熱處理”是技校理論教學課程中一門與生產(chǎn)實踐聯(lián)系比較密切的課程，是機械專業(yè)學生學習各專業(yè)工藝學與生產(chǎn)實習課的基礎。通過對這門課的學習，不僅可以幫助學生掌握常用鋼材料的成分、組織、性能及熱處理工藝之間的相互關系，同時可以培養(yǎng)學生正確選擇和合理使用材料、制訂和掌握熱處理工藝本課程主要包括：金屬的性能；金屬學的基礎知識；鋼的熱處理；常用金屬材料等內容。其中第二部分金屬學的基礎知識是整門課程的基礎知識，它3介紹金屬和合金的晶體結構及其結晶過程；鐵碳合金相圖的建立、識讀和應用。如果這部分基礎知識沒有掌握好，那么學生對前面所講的金屬性能的知識只會一知半解，而后部分鋼的熱處理和常用的金屬材料的知識就會沒辦法理解和掌握。所以第二部分知識是這門課程整個教學內容的重點，它起到一個承前啟后、畫龍點睛的作用：同時由于這部分知識的內容較為抽象（如合金的晶體結構，結晶的過程：鐵碳合金相圖的建立過程）沒有具體實驗和教具可以演示，加上技校學生沒有實踐感性認識的基礎，缺少對這部分知識的感知認識，致使在教學中學生學和老師教都存在一定的難度。下面我就這一重難點的突破，作一些初淺的探討。一、深入分金屬學的基礎知識這部分內容主要有3個章節(jié)的教學內容，學生在學習過程中普遍對第四章“鐵碳合金的組織”，“鐵碳合金相圖的建立、識讀、應用”等幾個知識點較難理解和掌握，而教師對這部分知識在教學過程也常常出現(xiàn)很難講明講透的現(xiàn)象。其實在這個難點的處理上，我們只要深入分析，找出知識貫穿點，就碳組成溫度決定鐵材各種微量元素材料的化學成分材料的選用這個關系式清楚地告訴我們材料的選用是根據(jù)鋼材的力學性能（強度、硬度、塑性、韌性等）來確定的，材料的力學性能是由材料的內部組織來確定的，而內部組織的轉變則是由溫度變化和材料的化學成分不同而引起的，并且材料的化學成分是由碳、鐵和一些微量元素組成，其中變化最大的是碳的含量，決定了材料的內部組織的變化。通過這樣分析，學生就很容易理解：為什么含碳量越多鋼材的強度越高，而塑性、韌性則降低？因為含碳量的大小改變了材料的內部組織，組織變化必然引起力學性能變化：為什么相同成分的鋼材加溫到相同高的溫度，由于采用不同冷卻方式，最終得到力學性能也不同？因為溫度變化改變鋼材內部組織而引起力學性能變化。很清楚，問題的關鍵就是鋼材內部組織，則鋼材內部組織就是難點的切入點。只要了解了鐵碳合金內部組織的定義、性能、變化原因，鐵碳合金的組織在教科書中介紹較為抽象。例如：固溶體的概念，書上的定義是“一種組元的原子溶入到另一組元的晶格中所形成的均勻固相?！边@樣的解釋很難讓學生。例如：固溶體的概念，書上的定義是“一種組元的原子溶入到另一組元的晶格中所形成的均勻固相?！边@樣的解釋很難讓學生理解。如果我們在教學過程中，通過實際的例子告訴學生，當純鐵加熱到熔化后，碳元素可以溶解到鐵水中去，鐵水凝固成固態(tài)時，碳元素仍被留在鐵中，這種在固態(tài)下溶解有其他元素的組織叫做“固溶體”，又因為純鐵在固態(tài)下有同素異構轉變，即有-Fe和-Fe兩種晶格，其對碳元素的溶解能力不同，所以就形成了兩種固溶體，分別叫做“鐵素體”和“奧氏體”，它是鐵碳合金基本組織中的兩個組織。這樣解釋，學生的思路就會很清晰，將復雜的抽象的概念簡單化，很容易理解和掌握知識并收到良好的教學效果。同樣在分析鐵碳合金相圖時，我們也可以先將圖中標注的鐵碳合金組織化繁為簡，采用簡單易懂的語言、文字來講解鐵碳合金組織的定義。組織名稱符號組織類型含碳量晶格類型力學性能鐵素體F固溶體00.0218-Fe近似于鐵，溫度、硬度不高，塑性、韌性良好奧氏體A固溶體0.772.11-Fe強度、硬度不高，塑性好（易鍛造）滲碳體Fe3C金屬化合物0.69斜方晶體硬而脆，塑性、韌性很差珠光體P機械混合物0.77-Fe介于鐵素體和滲碳體高溫萊氏體Ld機械混合物4.3-Fe格介于奧氏體和滲碳體低溫萊氏體Ld機械混合物4.3-Fe格介于奧氏體和滲碳體通過對合金組織的分析，讓學生掌握了鐵碳合金組織的概念、性質，同時也要讓學生了解鐵碳合金組織是如何隨溫度變化而發(fā)生轉變的，在這個難點的突破方法上，教師可以以“金屬同素異構轉變”這個知識點作為切入口。我們知道金屬在固態(tài)下隨溫度的改變；由一種晶格轉變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象，稱為同素異構轉變。以純鐵為例，液態(tài)純鐵在1538進行結晶，得到具有體心立方晶格-Fe，繼續(xù)冷卻到1394時發(fā)生同素異構轉變，-Fe轉變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц?Fe，再冷卻到912時又發(fā)生同素異構轉變，-Fe轉變?yōu)槭覝伢w心立方晶格的-Fe。由于金屬晶格存在著隨溫度改變而發(fā)生晶格變化的特性，導致金屬組織隨溫度的變化而發(fā)生轉變。以鐵碳合金組織為例，鐵碳合金組織是由基體純鐵和碳組成，溫度變化使基體純鐵晶格發(fā)生轉變，不同晶格的基體和不同含量的碳組合，就會出現(xiàn)不同的鐵碳合金組織，這就是鐵碳合金組織會隨溫度變化而產(chǎn)生變化的原因。清楚這點后，我們再對照看鐵碳合金相圖就一目了然。溫度、含碳量、材料組織、力學性能等，在圖中就能分析得很清楚。例如：溫度為600，含碳量為4.6的鋼材的組織是Ld+Fe3C-萊氏體+滲碳體，力學性能是脆而硬的組織。而含碳量為0.45的鋼材室溫組織為F+P-鐵素體+珠光體，這種組織的力學性能是有前面我們將重點、難點的知識內容作了具體分析講解，為了加深學生對這部分知識點的理解和記憶，達到更好的教學效果，最后還可以將金屬的基礎知識這部分1、金屬的晶體結構是由原子有規(guī)則的排列所形成，原子排列的具體方式不同，便組成了幾種不同類型的晶格（體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格）。2、純鐵組織中不同類型晶格對碳元素的溶解能力不相同，形成不同類型的鐵碳3、純鐵在固態(tài)下，隨溫度轉變會出現(xiàn)不同的晶格類型。這種現(xiàn)象稱為同素異構4、鐵碳合金的5種基本組織（鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體）由于各自基體中的含碳量不同，表現(xiàn)出來的力學性能就不一樣，組織之間會隨溫度改變而發(fā)生相互之間的轉變。如：含碳量為0.77的鋼，在8000時的組織是奧氏體，而在室溫下組織轉變?yōu)橹楣怏w。轉變的原因是由于鐵碳合金的基體鐵發(fā)5、鐵碳合金相圖是表示鐵碳合金成分、組織和溫度三者之間相互關系的圖表，6、鐵碳合金相圖主要應用在鋼材料的選用和熱加工工藝的制訂兩方面。教學難