鐵碳合金相圖教學實踐

1、    鐵碳合金相圖教學實踐    陳傳輝摘 要：鐵碳合金相圖是金屬材料與熱處理課程教學的重點，因其內(nèi)容抽象，需要記憶的點、線、組織較多，且關(guān)系復雜，對技工院校的學生來說，就像一個“迷魂陣”，也成為了教學的難點。如何透徹地講解鐵碳合金相圖，讓學生快速學習、理解性記憶相圖，是教學中必須思考和探討的問題。筆者在教學過程中，采用相圖相關(guān)周邊知識鋪墊誘導、以點帶線等教學方法，循序漸進的引導學生理解性學習相圖，并用口訣總結(jié)的相圖圖形特征和室溫組織，取得良好的教學效果。關(guān)鍵詞：鋪墊誘導;循序漸進;以點帶線;理解性記憶;相圖口訣一、用生活常識激發(fā)學習興趣鐵碳合金相圖的

2、知識繁多，學生不易接受和理解，極易產(chǎn)生厭學和畏難情緒，需要首先激發(fā)學習興趣。教師可以列舉一些日常生活中常見的實例，并提出疑問。銼刀是用什么材料做的？為什么有足夠的硬度和耐磨性。播放鐵匠師傅打鐵的視頻，提出為什么要將鐵燒紅、燒紅的溫度有多高等問題。讓同學帶著問題去學習，進而引出鐵碳含金相圖，說明其重要性。二、用相圖周邊知識鋪墊誘導進入新課教師利用新舊知識的聯(lián)系，集中復習鐵碳合金相圖周邊知識，進行鋪墊誘導。學習相圖前，復習純鐵的冷卻曲線，鞏固純鐵的熔點（1538）、兩次同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度（1394、912）和-fe、-fe的晶格類型等重要知識點，進而進入到fe和c在合金中的存在形式的復習。c既能溶解

3、在-fe，也能溶解在-fe中，分別形成單相組織奧氏體（a）和鐵素體（f），c還能與fe形成金屬化合物滲碳體（fe3c）。循序漸進，誘導確定主要特性點。含碳量為0的鐵碳合金為純鐵，在前面鋪墊的基礎(chǔ)上，很容易得到a點（純鐵的熔點1538）和g點（純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點912）。而含碳量為6.69%的鐵碳合金就是滲碳體，進而得到其熔點d（1227）。教師可以設置疑問，詢問同學c可以溶解在-fe，也可以溶解在-fe中，那么c在他們當中的最大溶解度是多少？最小溶解度是多少？同學查閱查看相圖和課本，很容易得到最大溶解度分別為e點（1148，wc=2.11%）和p點（727，wc=0.0218%），最小溶解度

4、分別為s點（即共析點，727，wc=0.77%）和q點（室溫，wc=0.0008%）。教師可以開門見山的講共晶點c（1148，wc=4.3%）。這時，需要通過一些課堂練習鞏固主要特性點，為后面的學習打牢基礎(chǔ)。三、以點帶線，深化核心概念共晶點c對鐵碳合金相圖來說，像人的咽喉一樣重要，211%<wc< p>為進一步讓學生抓住核心概念的要點和其本質(zhì)特征，教師可以采用對比教學法，引導學生思考并回答：共析反應和共晶反應的反應物、反應條件、生成物有何異同點，為什么？這樣啟發(fā)引導學生去發(fā)現(xiàn)和比較它們的相同點和不同點，加深學生對核心概念理解，提高學生思考問題和分析問題的能力。四、連線臨界點，

5、溝畫相圖輪廓在學完相圖特征點和共晶反應、共析反應的基礎(chǔ)上，教師就可以引導學生共同連線臨界點，和學生一起邊吟、邊繪、溝畫相圖輪廓。先畫出坐標系，在橫坐標上標注出特殊含碳量點（0.0218%、0.77%、2.11%、4.3%、6.69%），在縱坐標上畫出共晶線ecf、共析線psk和特殊溫度點（1538、912、1227、1148、727）。再鏈接具有相同意義的臨界點，純鐵熔點a、共晶點c、fe3c的熔點d都為液固分界點，連線acd為液相線。共晶線ecf為液固轉(zhuǎn)變結(jié)束線，連線aecf即為固相線。g點為-fe向-fe發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的溫度，s點奧氏體（相）開始轉(zhuǎn)化為珠光體（珠光體中的f即是相），gs線

6、是奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的開始線，而p點奧氏體全部轉(zhuǎn)化為f，gp線是奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的終了線。e點為碳在奧氏體中的最大溶解度點，s點為碳在奧氏體中的最小溶解度點，es線就是c在奧氏體中的溶解度曲線;同理推出pq線自然就是碳在鐵素體中的溶解度曲線。五、按相圖組織規(guī)律，填補相圖組織相圖連線繪制完畢后，按照“基本組織先標好，相間組織共逍遙”的相圖組織規(guī)律，先標注四個單相區(qū)（液相區(qū)l、奧氏體區(qū)a、鐵素體區(qū)f、滲碳體區(qū)fe3c）和珠光體區(qū)p、萊氏體ld（低溫萊氏體ld'）等7個基本組織，再根據(jù)“相間組織共逍遙”填補完整鐵碳相圖的組織。六、利用口訣，記憶相圖的形和室溫組織在同學對鐵碳合金相圖充分理解的基礎(chǔ)上，用“兩平、三垂、七弧”相圖口訣記憶相圖的圖形特征?！皟善健笔侵?148的共晶線ecf和727的共析線psk，“三垂”是指wc=0.77%的共析成分和wc=4.3%的共晶成分的鐵碳合金，及wc=2.11%鋼與鑄鐵的分界線?！捌呋　笔侵敢合嗑€ac段和cd段、固相線ae段、奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的開始線gs和終了線gp、碳在奧氏體和鐵素體中的溶解度曲線es、溶解度曲線pq。另外用“室溫組織要記牢，鐵珠滲萊是關(guān)鍵”相圖口訣記憶相圖室溫下的基本組織。參考文獻：1韓志勇.金屬材料與熱處理（第七版）m.北京：中