“金屬熱處理”課程內(nèi)容改革與探討

李柏茹，王永東，梁維中

（黑龍江科技大學，黑龍江哈爾濱150022）

“金屬熱處理”課程內(nèi)容改革與探討

李柏茹，王永東，梁維中

（黑龍江科技大學，黑龍江哈爾濱150022）

針對材料成型及控制工程專業(yè)中金屬熱處理課程教學內(nèi)容的局限性，提出該門課程內(nèi)容改革的具體措施，拓寬學生的知識面，培養(yǎng)學生工程和創(chuàng)新意識，提高學生的綜合素質(zhì)。

金屬熱處理；教學內(nèi)容；教學方法

“金屬熱處理”是材料成型及控制工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是該專業(yè)的主干課程之一。本門課程采用的教材為哈爾濱工業(yè)大學崔忠圻和覃耀春主編，機械工業(yè)出版社出版的普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《金屬學與熱處理》，該書第九章和第十章為金屬熱處理內(nèi)容，這部分內(nèi)容著重闡述了鋼在不同工藝條件下的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，介紹基本的、成熟的和有用的相變理論。該書的教學內(nèi)容主要體現(xiàn)了它的基礎(chǔ)性，重視基礎(chǔ)知識和基本理論。然而，在新材料、新技術(shù)和新工藝不斷涌現(xiàn)的科技發(fā)展時代，須要注重將先進、高效、實用的教學內(nèi)容引入課堂，以豐富學生的視野，根據(jù)黑龍江科技大學應用型本科教學目標的需要，金屬熱處理課程內(nèi)容的改革勢在必行！

一、課程內(nèi)容改革的目標

在滿足材料成型及控制工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的前提下，充分利用各種可以利用的資源，拓寬熱處理原理及其工藝的知識面，增加先進的熱處理方法，增強實驗教學的比例，注重理論與實踐的結(jié)合，培養(yǎng)學生的工程意識和創(chuàng)新意識，使學生的綜合素質(zhì)在各個環(huán)節(jié)中得到提升。

二、教學內(nèi)容改革

金屬熱處理這門課程主要包括熱處理原理及熱處理工藝兩部分內(nèi)容。熱處理原理部分的特點是理論抽象，不易理解；熱處理工藝部分的特點是實踐性強，與實際生產(chǎn)聯(lián)系比較密切。因此本門課程的改革要分別從這兩個方面入手。

（一）熱處理原理教學內(nèi)容改革

熱處理原理部分主要講述的是鋼在熱處理過程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，屬于抽象的理論，其內(nèi)容主要體現(xiàn)為基礎(chǔ)知識和基本理論兩方面。本書中，熱處理原理部分是針對鋼在熱處理加熱和冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變，主要包括珠光體轉(zhuǎn)變、馬氏體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和鋼的回火組織轉(zhuǎn)變，與后面熱處理工藝中的“四把火”相對應。其中，珠光體轉(zhuǎn)變對應退火和正火，馬氏體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變對應淬火，而回火組織轉(zhuǎn)變對應回火。片狀珠光體是學生們在金屬學中接觸過的組織，而粒狀珠光體是全新的內(nèi)容，因此，本部分教學內(nèi)容重點放到粒狀珠光體的形成及其性能上，而對片狀珠光體內(nèi)容進行定量刪減，做到有針對性的教學。馬氏體轉(zhuǎn)變是教學中的重中之重，本書中講解了馬氏體組織、性能和轉(zhuǎn)變特點，內(nèi)容詳盡，利于理解。鑒于當今熱點材料——形狀記憶合金的發(fā)展，本課程教學過程中，增加馬氏體轉(zhuǎn)變在形狀記憶合金中的應用這一章節(jié)，開闊學生的視野。貝氏體轉(zhuǎn)變是介于珠光體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變之間的一種過渡型相變，本部分教學內(nèi)容改革主要是將課題組有關(guān)貝氏體轉(zhuǎn)變的科研項目融入教學，增加反映當前科技發(fā)展成果的內(nèi)容，提高學生的工程意識。

當前，有色金屬的發(fā)展及應用正在日新月異的進行著，在各個領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用，因此金屬熱處理不能僅局限于鋼鐵等黑色金屬材料的熱處理，應該將有色金屬及其合金熱處理過程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律引入到教學內(nèi)容當中，豐富金屬材料的熱處理理論。本門課程在這部分教學過程中，將以鋁合金為例，來講解其熱處理理論，即合金的固溶處理和時效，講解其工藝過程，組織轉(zhuǎn)變及強化作用，為豐富學生的熱處理理論奠定良好的基礎(chǔ)。

（二）熱處理工藝教學內(nèi)容改革

鋼的熱處理工藝部分主要以傳統(tǒng)熱處理工藝為主，即普通熱處理的“四把火”（退火、正火、淬火、回火）和鋼的表面熱處理（表面淬火和化學熱處理）。隨著新材料、新技術(shù)和新工藝不斷涌現(xiàn)，簡單的四把火和化學熱處理已不能滿足零件綜合性能的要求。因此，為了豐富學生對熱處理工藝的認知，本課程對熱處理工藝部分進行改革，增加先進的熱處理工藝技術(shù)。

首先，增加當前熱處理發(fā)展方向相關(guān)知識，進而引入先進熱處理技術(shù)。眾所周知，熱處理的加工是和環(huán)境資源密切相關(guān)的，其生產(chǎn)用的物料及剩余物料都將導致環(huán)境的污染；另外，熱處理過程中氧化、脫碳以及產(chǎn)生的組織應力和熱應力將影響零件的綜合性能。針對兩方面的考慮，將真空熱處理、激光熱處理和等離子熱處理等清潔先進的熱處理工藝引入課堂教學，增強學生對清潔先進熱處理技術(shù)的了解，開拓學生的視野，增強知識的實效性。

其次，傳統(tǒng)的化學熱處理，即表面滲碳、表面滲氮和碳氮共滲等，其能源消耗大，導致生產(chǎn)成本高，采用先進熱處理技術(shù)可以節(jié)約能源。其主要措施就是改變傳統(tǒng)化學熱處理的工藝參數(shù)，如滲碳溫度、碳氮共滲溫度從而達到節(jié)約能源的目的；另外，采用BRN技術(shù)取代常規(guī)碳氮共滲均可達到節(jié)約能源的目的。因此，本門課程將會增加先進表面熱處理技術(shù)，與當前發(fā)展趨勢相一致。

另外，在教學過程中，盡可能從相關(guān)期刊、報紙、網(wǎng)站等媒介獲得相關(guān)熱處理發(fā)展的最新動態(tài)，進行總結(jié)、綜合后，融入到相應的章節(jié)中，提高教材內(nèi)容的前瞻性、實用性，這樣，既保證了教學內(nèi)容的與時俱進，同時又具有適度的超前性，為提高學生的視野、開拓思維、培養(yǎng)創(chuàng)新意識奠定了良好的基礎(chǔ)。

三、教學方法改革

針對熱處理原理及熱處理工藝兩部分內(nèi)容特點不同，采用不同的教學方法。熱處理原理部分，內(nèi)容抽象，不易理解。在教學過程中，除了采用多媒體、視頻影音材料進行講授外，注重采用與實際應用場景相對應的方式，將抽象理論化為具體實物。例如，講解珠光體、馬氏體和貝氏體組織時，這些微觀組織是看不到，摸不著的，對學生來說很陌生。因此將這3個組織與具有這3種組織的零部件結(jié)合起來，引導學生分析具體零部件的服役條件，進而提出其性能的要求，啟發(fā)學生具體問題具體分析。例如，珠光體組織主要應用在鍋爐、汽車覆蓋件、橋梁等構(gòu)件用鋼方面，引導學生分析其性能的特點，進而分析珠光體的性能和用途，變抽象為具體，易于接受和理解。這樣講解，做到了理論聯(lián)系實際，擺脫了課堂只講授空泛的理論而脫離生產(chǎn)實際的框架。

熱處理工藝部分與生產(chǎn)實踐聯(lián)系緊密。在課堂教學過程中，除了增大相關(guān)熱處理工藝視頻，強化學生視覺感受，還加大了實踐教學的力度。將課堂講授的工藝過程放到實踐教學中，以加深學生對熱處理工藝過程的理解，不但鍛煉了學生的實際動手能力和操作技能，同時還可以讓學生獲得相應的實踐知識，并且運用課堂所學的理論知識去分析實際生產(chǎn)中遇到的問題，能夠運用所學知識解決實際生產(chǎn)中的問題，使學生的綜合能力得到提高。

總之，通過對課程內(nèi)容和教學方法進行改革后，增加了大量順應時代需求的新熱處理工藝和方法，拓寬了熱處理的應用領(lǐng)域，開闊了學生的視野。同時，由于實踐教學比例的增加，鍛煉了學生的實踐動手能力，使學生的綜合素質(zhì)在各個環(huán)節(jié)中得到了提升，為培養(yǎng)應用型本科畢業(yè)生奠定了堅實的基礎(chǔ)。

［1］王豫,蔡幼慶．金屬學與熱處理課程教學內(nèi)容和教學方法的改革實踐［J］．安徽工業(yè)大學學報（社會科學版）,2001,18（4）．

［2］仵海東．金屬學與熱處理課程教學的改革實踐［J］．中國冶金教育,2009（4）．

［3］仵海東,曹鵬軍,劉筱微．“金屬學及熱處理”課程建設與改革實踐［J］．重慶科技學院學報（社會科學版）,2009（12）．

［4］徐曉華,羅文軍．工程材料與熱處理課程改革探索［J］．桂林航天工業(yè)高等?？茖W校學報,2009,（3）．

編輯/呂秀妍

李柏茹（1977－），女，博士，副教授，主要研究方向：金屬材料塑性加工和粉末冶金等。

課題項目：黑龍江省教育廳規(guī)劃青年專項課題（GBD1211058）；黑龍江科技大學教改項目：《金屬熱處理》課程教學內(nèi)容和教學方法的改革實踐（201276）；黑龍江科技大學優(yōu)秀青年才俊計劃資助；．黑龍江省教育科學“十二五”規(guī)劃課題（CBC1211107）