鐵碳合金相圖教學(xué)探討

摘要：鐵碳合金相圖，是我們選擇材料的基礎(chǔ)，它就象一幅“地圖”一樣，清楚地表明了鐵碳合金成分、溫度、組織三者之間的關(guān)系，只有掌握和透徹理解鐵碳合金相圖，才能得心應(yīng)手地選材和用材。

關(guān)鍵詞：相圖；教學(xué)方法；應(yīng)用

鐵碳合金是目前機(jī)械制造工業(yè)中應(yīng)用最廣、最重要的金屬材料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的有力工具，它系統(tǒng)地描述了鐵碳合金成分、溫度、和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)三者之間的關(guān)系，并揭示了合金力學(xué)性能的變化規(guī)律，它為材料的選擇、加工處理、提供了必要的理論基礎(chǔ)。

對(duì)第一次接觸鐵碳合金相圖的高職院校的學(xué)生來(lái)說(shuō)，它無(wú)疑是一種全新的知識(shí)和理論。根據(jù)學(xué)生認(rèn)知過(guò)程的特點(diǎn)，采取什么樣的授知方式去順利高效地實(shí)現(xiàn)授知——認(rèn)知的教學(xué)過(guò)程，變難學(xué)為易學(xué)，目前就我的教學(xué)實(shí)踐與心得提供出來(lái)供大家參考。

一、理解須深刻，解釋?xiě)?yīng)通俗

概念的建立不應(yīng)只限于字義，應(yīng)從對(duì)其實(shí)質(zhì)內(nèi)容的深入理解為基礎(chǔ)，這樣才能解釋準(zhǔn)確，運(yùn)用靈活，不能停留有字面上，要使學(xué)生樹(shù)立正確的概念。例如：在解釋滲碳體（Fe3C）時(shí)，不能望文生義而要指出鐵中的碳并非因碳滲入鐵而得名，此碳來(lái)源于奧氏體，是鐵碳合金在冷卻時(shí)，從奧氏體中析出的產(chǎn)物。

運(yùn)用比喻和實(shí)例時(shí)，可用通俗的手法，借助于學(xué)生熟悉的具體事物去理解抽象的概念。我在闡述珠光體的組織形態(tài)時(shí)引用了珠光體（Pearlite）英文來(lái)源（mother of pearl），以珍珠貝殼加以比喻，并引用日文名稱“波來(lái)士”，引導(dǎo)學(xué)生想象海水沖擊沙灘后留下的波紋，以加深學(xué)生對(duì)珠光體組織形態(tài)的理解。

二、編寫(xiě)利于記憶的歌謠

盡管鐵碳合金相圖已經(jīng)過(guò)了簡(jiǎn)化，但仍然難于記取，原因就在于，它需要根據(jù)含碳量的不同分成若干類，同時(shí)，各類鐵碳合金隨溫度的變化又引出了各種組織，這樣造成金相圖還是顯得較為復(fù)雜。為此我首先介紹金相圖的建立方法，然后講敘該圖鐵素體、奧氏體、滲碳體的基本相和珠光體、萊氏體基本組織的概念、結(jié)構(gòu)、符號(hào)、性能特點(diǎn)，再和大家分析相圖中必須要記住的八個(gè)點(diǎn)、八條線的含義。一邊繪圖一邊講解，最后可根據(jù)圖中線條形態(tài)，將兩條水平線比喻為海，水平線的兩端即為海岸，圖中兩對(duì)向上展翅的線條為燕，編出下列歌謠，這樣既增加了內(nèi)容的趣味性，又易于吟誦記取：

鐵碳相圖并不難，海上二燕緊相連；

二燕背負(fù)單相區(qū)，燕翅均勻析出線；

海面屬于三相區(qū)，上晶下析莫混亂；

晶體組織海岸線，圖文牢記在心間。

三、充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

在分析典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過(guò)程中，我采用重點(diǎn)講解、指導(dǎo)和學(xué)生自己總結(jié)結(jié)合起來(lái)的方法，使他們逐漸具有獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。

首先在弄清楚相圖中每條線的含義的基礎(chǔ)上，從畫(huà)某一成份（共析鋼）的冷卻曲線圖講起，來(lái)分析此成份的結(jié)晶過(guò)程全貌，通過(guò)教師的引導(dǎo)分析以及示范后就進(jìn)行《鐵碳合金相圖》PK大賽，班級(jí)分成若干小組，分別請(qǐng)每組的學(xué)生代表上臺(tái)來(lái)分析另一成份（共析鋼、亞共析鋼和過(guò)共析鋼等）的結(jié)晶過(guò)程，要求畫(huà)圖后并作分析講解，并由大家來(lái)作評(píng)判是否正確，最后教師對(duì)學(xué)生講得精彩的地方給予充分的肯定與表?yè)P(yáng)，對(duì)于出現(xiàn)不足的問(wèn)題，予以強(qiáng)調(diào)、補(bǔ)充。讓學(xué)生上臺(tái)講課能吸引全班同學(xué)的注意力，使同學(xué)們?cè)诹私庹n程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，認(rèn)真聽(tīng)課，從中真正掌握內(nèi)容、學(xué)到知識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

四、合理運(yùn)用對(duì)比教學(xué)法

在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)于一些容易混淆的基本概念，學(xué)生往往分不清，記不住或記不準(zhǔn)，原因就在于，學(xué)生抓不住每個(gè)概念的要點(diǎn)與其本質(zhì)特征來(lái)加以區(qū)別記憶。從而導(dǎo)致對(duì)容易混淆的基本概念記憶模糊不清。解決這一問(wèn)題比較有效的教學(xué)方法就是對(duì)比教學(xué)法，就是將一些具有某種聯(lián)系和區(qū)別的基本概念放在一起進(jìn)行對(duì)比分析，找出其異同點(diǎn)，使學(xué)生在明確了解了一個(gè)基本概念之后能夠自然地聯(lián)想到另一個(gè)基本概念及其兩者的異同點(diǎn)，從而達(dá)到讓學(xué)生記憶深刻、清晰、準(zhǔn)確的預(yù)期的教學(xué)目的。

例如，在講授“相圖中的共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變”內(nèi)容時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生思考并回答：共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變它們的概念和反映式有何異同點(diǎn)，為什么？這樣運(yùn)用對(duì)比教學(xué)法既可引導(dǎo)學(xué)生自己去比較、發(fā)現(xiàn)并找到它們的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又可讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)加深印象。讓學(xué)生在對(duì)比中找到樂(lè)趣，領(lǐng)悟到學(xué)習(xí)方法，在對(duì)比中幫助他們對(duì)認(rèn)識(shí)的事物進(jìn)行深入的了解，使他們學(xué)會(huì)和掌握思考和分析問(wèn)題的能力。

五、學(xué)會(huì)鐵碳合金相圖的應(yīng)用

鐵碳合金相圖反映的是鋼鐵材料的組織隨化學(xué)成分和溫度變化的客觀規(guī)律，為了選擇我們所需要的鋼鐵材料，我們可以根據(jù)此圖展示出的鋼鐵材料的力學(xué)性能來(lái)加以合理正確地選擇。為了讓學(xué)生掌握和運(yùn)用好這一技能，在教學(xué)中可將生產(chǎn)或生活中的一些實(shí)例拿到課堂上來(lái)讓學(xué)生按圖索驥進(jìn)行學(xué)習(xí)討論，這樣可以讓學(xué)生積極主動(dòng)參與整個(gè)教學(xué)過(guò)程，加深對(duì)知識(shí)的理解與掌握。

例如：用于建筑結(jié)構(gòu)的各種型鋼需要塑性、韌性好的材料，應(yīng)選用Wc<0.25%的鋼材。機(jī)械工程中的各種零部件需要兼有較好強(qiáng)度、塑性和韌性的材料，應(yīng)選用Wc=0.30%～0.55%范圍內(nèi)的鋼材。而各種工具卻需要硬度高，耐磨性好的材料，則多選用Wc=0.70%～1.2%范圍內(nèi)的高碳鋼。

六、不能滿足于學(xué)生“學(xué)會(huì)”，更重要的是引導(dǎo)學(xué)生“會(huì)學(xué)”

“教是為了不教”，教師的職責(zé)主要不在于“教”，而在于指導(dǎo)學(xué)生“學(xué)”，不能滿足于學(xué)生“學(xué)會(huì)”，更重要的是引導(dǎo)學(xué)生“會(huì)學(xué)”。學(xué)會(huì)了畫(huà)相圖、學(xué)會(huì)了分析相圖，更重要的是學(xué)會(huì)相圖的應(yīng)用，特別是要掌握不同成份的合金，它們的組織、性能和應(yīng)用的規(guī)律。

比如成分與溫度的規(guī)律：成分相同、溫度不同，溫度相同、成分不同，它們的組織是不同的。鋼材力學(xué)性能的變化規(guī)律：室溫組織隨含碳量的變化，最終可導(dǎo)致鋼材力學(xué)性能的變化，因此，我們?cè)诠ぷ髦幸欢ㄒ鶕?jù)零件的受力情況來(lái)選用合適的含碳量鋼材。正如前面提到的要想得心應(yīng)手地選材用材，就必須透徹理解和掌握鐵碳相圖。

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