工程材料實(shí)驗課程革新思路論文

　　1實(shí)驗教學(xué)改革的具體做法

　　為了提高學(xué)生對這門(mén)課程所學(xué)知識的綜合應用能力，在實(shí)驗室現有的條件基礎上，我們把原課程中分期進(jìn)行的熱處理操作、金相顯微鏡的使用、顯微組織的觀(guān)察以及材料力學(xué)課程中材料的拉伸等幾個(gè)單獨的實(shí)驗串聯(lián)成一個(gè)綜合性實(shí)驗“熱處理工藝設計及成形方法的選擇”，要求學(xué)生根據所定題目的任務(wù)書(shū)仔細閱讀、查閱資料，制定工藝、設計出合理的實(shí)驗方案，最后對實(shí)驗結果進(jìn)行綜合分析。

　　1.1實(shí)驗的基本步驟

　�。�1）首先確定實(shí)驗材料（一般為18mm的45鋼熱軋棒料），我們主要選擇機加工應用廣泛和最經(jīng)濟的45鋼作為實(shí)驗材料，該材料綜合性能良好，具有一定的代表性。（2）實(shí)驗前根據實(shí)驗室的設備情況，通過(guò)查閱資料確定出“退火、正火、淬火、低溫回火、中溫回火、高溫回火”六種最終熱處理工藝，制訂出熱處理工藝過(guò)程、設計操作步驟、確定工藝參數（如加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度和方式等）。（3）確定試樣的車(chē)削加工過(guò)程，加工出一個(gè)如圖1所示的拉伸試樣零件。（4）測定45鋼試樣熱處理前后的硬度及最終熱處理后的強度及塑性指標（包括屈服強度、抗拉強度、延伸率、截面收縮率）。（5）以上六種熱處理工藝分別同步處理6個(gè)尺寸為15mm×10mm的金相試樣，并完成從粗磨→精磨→拋光→腐蝕的試樣制備過(guò)程。（6）制好試樣后在金相顯微鏡上觀(guān)察其顯微組織特征。（7）觀(guān)察試樣的斷口形狀及特征。

　　1.2實(shí)驗結果分析

　　由實(shí)驗可知，45鋼經(jīng)過(guò)不同熱處理可獲得不同的組織和使用性能。45鋼退火后，其顯微組織由塊狀珠光體和鐵素體組成（見(jiàn)圖2），可使組織均勻細化，降低硬度，提高塑性，改善加工性能、減少內應力。與退火相比，正火的加熱溫度較高，冷卻速度更快，由顯微組織觀(guān)察其珠光體片層較細、鐵素體晶粒也比較細�。ㄒ�(jiàn)圖3），因而正火比退火具有更高的力學(xué)性能。淬火后獲得板條狀和細針狀混合型馬氏體組織，由于其冷卻速度很快，硬度和強度遠比退火和正火后高，但塑性差、脆性大，在交變載荷和沖擊載荷作用下極易斷裂，因此，淬火后的零件必須進(jìn)行不同的回火，來(lái)調整強度、硬度，獲得所需要的塑性和韌性。45鋼低溫回火后的組織為回火馬氏體，其顯微組織表現為由針狀馬氏體和極細碳化物組成；中溫回火后的組織為回火托氏體，其顯微組織由針狀鐵素體與細粒狀滲碳體組成；而高溫回火后的組織為回火索氏體，其顯微組織由等軸狀鐵素體與高度彌散分布的滲碳體組成。隨著(zhù)回火溫度的升高，45鋼的強度、硬度逐漸降低，但塑性、韌性明顯提高。

　　2實(shí)驗改革的成效

　　2.1培養了學(xué)生的自學(xué)能力

　　在進(jìn)行綜合設計性實(shí)驗時(shí)，學(xué)生從查閱文獻，自主設計實(shí)驗方案，選擇材料，確定實(shí)驗步驟，直至實(shí)驗結果分析討論，使他們在開(kāi)闊眼界的同時(shí)，也大大提高了自學(xué)能力。

　　2.2鞏固了所學(xué)的理論知識

　　在課堂上，學(xué)生學(xué)到的知識比較抽象，不易于理解，印象不深刻。例如，在講述金屬材料中的典型組織及其性能的時(shí)候，如果不親眼看見(jiàn)組織特征，就很難理解金屬組織和熱處理工藝及性能的關(guān)系。通過(guò)綜合實(shí)驗，學(xué)生從選擇材料、親自進(jìn)行熱處理操作并測定性能到最后做出金相試樣并觀(guān)察顯微組織。通過(guò)一系列的操作，能夠深刻體會(huì )材料—工藝—組織—性能之間的聯(lián)系，并且能運用自己所學(xué)的知識聯(lián)系操作過(guò)程來(lái)指出組織中的缺陷產(chǎn)生的原因并分析其對性能的影響。能把理論知識應用到分析和解決問(wèn)題上，這才是學(xué)習的真正目的。

　　2.3提高了學(xué)生獨立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力

　　在實(shí)驗過(guò)程中，由于各種因素的影響，我們遇到了一些問(wèn)題，例如我們在對淬火后的45鋼進(jìn)行拉伸實(shí)驗時(shí)發(fā)現沒(méi)有發(fā)生屈服，斷口基本呈平面狀，而且也沒(méi)有明顯的軸向伸長(cháng)，與我們平時(shí)所看到的塑性材料拉伸時(shí)發(fā)生明顯的局部頸縮和軸向伸長(cháng)有很大的出入，倒是與脆性材料（如鑄鐵）拉伸的情況很相似，但拉斷試樣所需的載荷卻比鑄鐵的最大抗拉載荷大得多（超過(guò)了110KN，鑄鐵的最大抗拉載荷不超過(guò)20KN，而45鋼其它熱處理后的最大抗拉載荷不超過(guò)80KN），開(kāi)始大家都以為是熱處理操作出錯，但重新經(jīng)過(guò)幾次處理后還是得出一樣的實(shí)驗結果，在進(jìn)行討論時(shí)得出淬火時(shí)采用水冷方式，冷卻速度很快，獲得了馬氏體組織，馬氏體最大的特點(diǎn)就是硬而脆，強硬度很高，但塑韌性很差，因此不能觀(guān)察出屈服現象和明顯的變形。

　　2.4培養了學(xué)生的團隊合作精神和堅韌不撥的毅力

　　實(shí)驗室為學(xué)生創(chuàng )造了良好的實(shí)驗氛圍，同學(xué)們在一起相互探討、相互幫助，既拉近了同學(xué)們之間的距離，又培養了同學(xué)們的團隊合作精神；在整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中，對材料進(jìn)行熱處理和金相試樣制備的難度相對較大，也需要較長(cháng)的時(shí)間，有時(shí)需反復多次才能把實(shí)驗做完，同學(xué)們克服種種困難，順利完成了綜合性實(shí)驗。

　　3結束語(yǔ)

　　實(shí)驗教學(xué)是高校特別是工科專(zhuān)業(yè)的重要組成部分，是開(kāi)展教學(xué)工作，提高教學(xué)質(zhì)量，培養具有較強實(shí)踐能力和創(chuàng )新精神的高素質(zhì)人才不可缺少的重要環(huán)節�！豆こ滩牧霞俺尚巍氛n程綜合性實(shí)驗教學(xué)模式的改革嘗試證明，開(kāi)設這類(lèi)綜合性和設計性較強的實(shí)驗，有利于加深學(xué)生對所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識的系統理解，提高學(xué)生的綜合應用能力，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng )造性思維的發(fā)揮。另一方面，也對實(shí)驗教師提出了更高的要求，有利于提高學(xué)校的整體實(shí)驗教學(xué)水平。

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