時間：2022-06-26 22:05:57
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇熱處理工藝論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
要提高連鑄輥輥體材料的性能應(yīng)從以下幾方面入手:1)通過調(diào)整輥體材料的成分、增加合金成分的含量，提高淬透性;2)控制鍛坯冶煉和鍛造質(zhì)量，提高材料的均勻性和純凈度，改善夾雜物形態(tài)，降低有害元素含量;3)采用能細化組織及晶粒的熱處理工藝，提高材料的斷裂韌性，降低裂紋擴展速度。
1．1輥體材料成分設(shè)計小爐冶煉的材料成分如表3所示，為保證一定的強度，規(guī)定了最低含碳量，為增加輥體材料的淬透性，Mn含量選取上限，三爐Ni、Cr含量進行了相應(yīng)調(diào)整。其中01#與目前寶鋼使用的R73連鑄輥成分基本一致。
1．2熔煉方法三爐原料均采用IF鋼以降低P、S含量，在50kg感應(yīng)爐中冶煉，鑄成電極棒，然后采用30kg電渣爐進行重熔，最終得到120mm電渣錠。
1．3鍛造將120mm電渣錠鍛成30mm×400mm拉伸試樣毛坯、32mm×32mm×180mm沖擊試樣毛坯和40mm×26mm×450mm的J積分試樣毛坯。鍛造毛坯經(jīng)950℃正火+650℃高溫回火后，機加工至一定尺寸再進行調(diào)質(zhì)熱處理。
1．4調(diào)質(zhì)熱處理在鹽浴爐中進行調(diào)質(zhì)加熱，在井式電爐中進行回火處理，爐溫均經(jīng)過校正。調(diào)質(zhì)工藝采用二種方案:1)900℃水冷+690℃回火空冷2)900℃空冷+690℃回火空冷最終硬度均要求在連鑄輥輥體材料所規(guī)定的硬度范圍內(nèi)，即32－37HSD，采用900℃空冷的目的是:比較在不同熱處理方式下三種成分的連鑄輥輥體內(nèi)部性能和金相組織的差別。
1．5金相組織及性能測試分析經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理的試樣測試硬度值后，分別按GB/T228－2010、GB/T229－2007和GB/T21143－2007標準，進行拉伸、室溫沖擊、J積分試驗。三種成分的試驗鋼種經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，采用OLYMPUS－BX51金相顯微鏡進行微觀組織分析，沖擊斷口形貌采用NOVANANOSEM430型掃描電子顯微鏡觀察分析。
2試驗結(jié)果分析
小爐冶煉的三爐試驗材料實際成分如表4所示，機械性能測試結(jié)果如表5所示，03#金相組織及斷口電鏡圖片如圖1、圖2所示。
3結(jié)果討論分析
圖1是03#試樣調(diào)質(zhì)后的金相照片，從圖中可以看出組織由已經(jīng)再結(jié)晶的鐵素體和均勻分布的細粒狀滲碳體組成，并且滲碳體充分析出，均勻彌散分布，基體呈細小的等軸狀。因此03#經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，具有較高的強度和硬度，同時具有更好的塑性和韌性，綜合力學性能優(yōu)異。圖2是03#沖擊試樣的斷口形貌，從圖中可以看出斷口形貌呈韌窩狀，基本由圓形或者橢圓形的凹坑－韌窩組成，由此可以推斷在沖擊斷裂過程中發(fā)生了明顯的塑性變形，進一步說明了03#的塑性和韌性較好。由表5結(jié)果可知，在第一種熱處理條件下，03#成分試樣的強度雖然比R73、01#和02#略低，但強度值仍大于700MPa，滿足了使用要求;而韌性指標大幅度提高，其中延性斷裂韌度03#比01#提高了48%，沖擊吸收功03#比R73提高了78%，塑性也得到了很大的提高，其中收縮率03#比R73提高了14%，因此03#在水淬和高溫回火的情況下，綜合力學性能良好。分析其主要原因在于03#中Ni和Cr的含量較高，部分溶于基體的Ni和Cr的產(chǎn)生了固溶強化，另外部分未溶的Ni和Cr以強化相的形式析出，這樣實現(xiàn)了既保證強度達標又不降低韌性的目的［8］。斷裂韌度對連鑄輥來說是極重要的指標，連鑄輥在惡劣的工況條件下，堆焊層經(jīng)冷熱疲勞最終要產(chǎn)生裂紋，產(chǎn)生的裂紋將向連鑄輥內(nèi)部擴展，高的斷裂韌度，裂紋就不容易向輥體內(nèi)部擴展，因此提高連鑄輥的關(guān)鍵在于獲得高的斷裂韌性［7］，由此可見03#成分對于防止疲勞裂紋的擴展具有重要的意義。另外在900℃空冷狀態(tài)下，經(jīng)高溫回火后，其沖擊功03#成分也比01#、02#高，可預(yù)期連鑄輥內(nèi)部在冷卻速度比表面緩慢的情況下，采用03#成分的連鑄輥塑韌性也要比01#、02#連鑄輥好。從材料經(jīng)過兩種不同的熱處理工藝后得到的力學性能上看，水冷和空冷所得的硬度基本一致，但是從強度上看水冷的要稍微低于空冷的，而在塑韌性上，水冷要高于空冷，尤其是沖擊吸收功上，水冷后回火的值要比空冷后回火的高24%以上。而提高連鑄輥使用壽命的關(guān)鍵就在于提高韌性，因此采用水冷后高溫回火工藝更加合適，使用壽命也會有所提高。另外，可以從理論上判斷鍛件淬火能否直接采用水冷。根據(jù)熱處理手冊，首先應(yīng)當考慮鍛件化學成分和基礎(chǔ)性能的影響，一般可以采用碳當量的計算公式計算，如公式1所示。按此式計算03#成分:［C］=0．56%≤0．75%，由此可見03#鋼雖然提高了Ni、Cr含量，但是整體的碳當量還是處于較低的水平，所以水淬是安全的，不會引起巨大的內(nèi)應(yīng)力而淬裂的產(chǎn)生。從生產(chǎn)效率上看，直接水淬需要的時間更短，效率也更高，因此03#最佳的熱處理工藝是900oC水冷+690oC回火空冷。
4結(jié)論
1鑄造缺陷對球墨鑄鐵曲軸疲勞強度的影響分析
1.1生鐵中磷含量對曲軸疲勞強度的影響對于球墨鑄鐵爐料而言，其中的生鐵成分、回爐鐵成分以及廢鋼中的磷成分在鐵水熔煉過程當中會以恒定量的方式得到保留。同時，過量的磷成分多富集于晶界，主要表現(xiàn)形式為二元磷共晶或者是三元磷共晶。無論其表現(xiàn)為哪種形式，都具有脆性相的特點，由此會導致球墨鑄鐵的塑性指標明顯降低，最終誘發(fā)曲軸的早期斷裂。已有研究中對發(fā)生斷裂問題的曲軸進行分析，分析結(jié)果顯示：曲軸正火采用部分奧氏體化工藝，通過此種方式獲得鐵素體組織（此類鐵素體組織多為破碎形態(tài)）。但從斷軸分析的角度上來說，此部分檢出的磷成分含量多在0.07~0.10％范圍內(nèi)。通過疲勞試驗所得出的結(jié)果反映，該曲軸正常運行工況條件下的疲勞強度極限值僅為8050.0kg•cm，無法滿足設(shè)計要求。其原因在于曲軸制造使用了本地生鐵作為的球鐵爐料。在取消該環(huán)節(jié)后曲軸質(zhì)量自然可得到提高。
1.2鑄造縮松對曲軸疲勞強度的影響已有研究資料中報道某廠曲軸曾大量出現(xiàn)斷裂問題。從曲軸外觀上觀察得知，導致斷裂的主要原因是在曲軸連桿軸頸位置有鑄造縮松問題，且肉眼可見。分析其成因是：在冷鐵供應(yīng)存在問題的條件下，曲軸造型省略了補縮所使用的冷鐵。在恢復(fù)冷鐵工藝后，曲軸鑄造縮松問題得到了圓滿的解決。由此可見，鑄造縮松對于曲軸疲勞強度的影響是非常顯著的。
1.3黑色帶層及灰斑對曲軸疲勞強度的影響在常規(guī)工藝條件下，球墨鑄鐵曲軸斷口多呈現(xiàn)出灰色或銀灰色，曲軸本體以及抗拉試棒斷口同樣應(yīng)當有此類表現(xiàn)。對于黑色帶層問題而言，其主要是受到灰斑在疲勞試驗曲軸軸頸往復(fù)式運動的影響而形成的，而灰斑的產(chǎn)生則主要是受到了鐵水中硅偏析的影響。以往研究中在對某批次球墨鑄鐵曲軸進行疲勞試驗的過程當中發(fā)現(xiàn)曲軸斷面出現(xiàn)了異常的黑色層以及灰斑。雖然此種問題在球墨鑄鐵曲軸中相對比較少見，但同樣屬于內(nèi)部缺陷的一種表現(xiàn)形式，此問題的出現(xiàn)導致了曲軸疲勞強度受到不良影響，有黑色帶層或灰斑問題的曲軸在正常使用過程當中可能提前出現(xiàn)疲勞裂紋，導致抗疲勞強度的下降。
2熱處理工藝對球墨鑄鐵曲軸疲勞強度的影響分析
2.1正火和中頻淬火工藝對曲軸疲勞強度的影響已有研究中顯示，對于球墨鑄鐵曲軸而言，在經(jīng)過高溫正火處理后，能夠?qū)⑵渲兴嬖诘挠坞x狀態(tài)滲碳體消除掉，從而能夠起到調(diào)整基體中鐵素體以及珠光體形態(tài)，以及兩者構(gòu)成比例的目的。通過這種方式，使球墨鑄鐵曲軸的綜合力學性能得到了提升，促進了抗疲勞強度的改善。同時，在球墨鑄鐵曲軸制造過程當中，通過進行中頻淬火處理的方式，能夠使球墨鑄鐵曲軸表面形成具有一定深度的淬硬層，其對于改善曲軸自身耐磨性能有重要意義。但也有研究中認為：傳統(tǒng)的非圓角淬火工藝下會導致曲軸淬火區(qū)與非淬火區(qū)交界位置產(chǎn)生失衡且反向的應(yīng)力關(guān)系，并對疲勞強度造成不良影響。因此，在引入中頻淬火工藝的過程當中，需要盡量選擇圓角淬火工藝，達到滿意的處理效果。
2.2等溫淬火工藝對曲軸疲勞強度的影響在球墨鑄鐵曲軸的生產(chǎn)過程當中，通過應(yīng)用等溫淬火工藝的方式，能夠使曲軸獲得主要的貝氏體成分，同時還可形成一定的馬氏體組織以及殘余奧氏體組織，力學性能上具有較高的強度以及韌性水平。已有研究資料中報道，針對受到化學成分偏離影響而造成球墨鑄鐵曲軸疲勞強度的不足的問題，通過應(yīng)用等溫淬火工藝的方式，解決了曲軸在熱處理上的質(zhì)量問題。等溫淬火工藝的應(yīng)用除了對改善球墨鑄鐵曲軸疲勞強度水平以外，還對提高曲軸自身耐磨性有重要價值，由此也有效延長了曲軸的使用壽命，綜合效益確切。
2.3氧氮化工藝對曲軸疲勞強度的影響從化學處理的角度上來說，在球墨鑄鐵曲軸的制造生產(chǎn)工藝中，通過對曲軸進行氧氮化處理的方式，能夠使曲軸表面獲得具有高氮特點的化合物層，同時還可形成具有飽和特點的氧擴散層。受到氧成分以及氮成分滲入的影響，使得球墨鑄鐵曲軸表面層的化學成分發(fā)生改變，與之相對應(yīng)的顯微結(jié)構(gòu)也有了非常顯著的提升趨勢，曲軸整體的耐磨性能以及耏疲勞性能均得到了有效的改善。需要注意的一點是，對于經(jīng)過氧氮化處理的球墨鑄鐵曲軸而言，其抗疲勞水平的提高很大程度上會受到氧化層擴散水平的影響，在氮化處理后快速冷卻，并在擴散層中形成飽和固溶體，或是形成高水平的殘余壓應(yīng)力都能夠促進疲勞強度的提高。正是由于在氧氮化工藝處理下，曲軸表面能夠形成較深的擴散層，故而對延長球墨鑄鐵使用壽命也有相當重要的意義與價值。
3結(jié)束語
結(jié)合本文以上分析認為：對于球墨鑄鐵曲軸而言，斷裂是其運行過程當中最主要的失效形式。解決并最大限度避免曲軸失效問題的方法在于彌補鑄造缺陷，同時對熱處理工藝進行合理改進。本次研究中重點從鑄造缺陷以及熱處理工藝這兩個角度入手，分析以上因素對球墨鑄鐵曲軸疲勞強度的影響，指出可以通過彌補鑄造缺陷，同時合理應(yīng)用正火、中頻表面淬火、等溫淬火以及氧氮化處理的方式，促進球墨鑄鐵曲軸疲勞強度水平的提升，同時改善曲軸的耐磨性，延長球墨鑄鐵曲軸的使用壽命，發(fā)揮更加確切的使用價值。
作者：范杰單位：大唐琿春發(fā)電廠
英文名稱：Transactions of Materials and Heat Treatment
主管單位：中國科學技術(shù)協(xié)會
主辦單位：中國機械工程學會
出版周期：月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1009-6264
國內(nèi)刊號：11-4545/TG
郵發(fā)代號：82-591
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：1980
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
CBST 科學技術(shù)文獻速報(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
中科雙效期刊
聯(lián)系方式
期刊簡介
《材料熱處理學報》（月刊）創(chuàng)刊于1980年，中國機械工程學會主辦，中國機械工程學會熱處理分會和北京機電研究所承辦的全國性學術(shù)期刊。收錄情況：全國中文核心期刊，中國期刊方陣－雙效期刊，中國科技論文統(tǒng)計源期刊，中國學術(shù)期刊(光盤版), 中國核心期刊（遴選）數(shù)據(jù)庫（萬方數(shù)據(jù)庫）、中國期刊網(wǎng)全文收錄期刊等。
Ei(工程文摘), CA（化學文摘）, MA（金屬文摘）, EMA（工程材料文摘）AIA (鋁工業(yè)文摘)，JICST (日本科技文獻速報)，Scopus,Corrosion Abstracts（腐蝕文摘）等收錄期刊。
主要刊登各類材料（包括金屬與非金屬）的化學成分、組織結(jié)構(gòu)、力學性能、物理化學性能的理論、材料加工、質(zhì)量控制檢測和計算機在材料科學中的應(yīng)用等方面的學術(shù)論文和科研成果，國家基金、省、部級基金資助項目研究論文及行業(yè)科技信息等，特別是材料科學與工程領(lǐng)域具有創(chuàng)新性、高水平的原創(chuàng)性學術(shù)論文及反映學科最新進展的重要綜述文章。同時刊登國內(nèi)外科技成果轉(zhuǎn)讓、材料熱處理工藝裝備推廣等各類信息。
關(guān)鍵詞:LV710貝氏體鋼 回火 熱處理 力學性能
1 前言
目前貝氏體鋼已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車前軸、鐵路道岔、礦山用高強度耐磨鋼球、塑料模具、油田用抽油桿等多個方面。貝氏體鋼是21世紀鋼鐵材料中的奇葩，正朝著低碳、超低碳、超細晶和高強度方面發(fā)展，在不久的將來，將會有更加廣泛的應(yīng)用前景[1，2，4]。
本文主要是通過試驗研究LV710貝氏體鋼在不同的正火回火熱處理后的力學性能特點，分析熱處理工藝對其力學性能的影響，為其應(yīng)用奠定試驗依據(jù)。
2 實驗部分
2.1 試驗儀器及設(shè)備
（1）熱處理試驗：SXS-15-13型箱式電阻爐（最高溫度1500℃）；
（2）拉伸試驗：CMT5105A 型微機控制電子萬能試驗機；
（3）硬度試驗：HT-320全洛氏硬度儀；
（4）沖擊試驗：JBN-30型沖擊試驗機
2.2 試驗材料及其制備
試驗材料：LV710新型貝氏體鋼。
試樣加工：沖擊試樣加工成10.2×10.2×55mm，熱處理后開V 形缺口，拉伸試樣加工成Φ14×80mm棒料，然后加工成Φ6mm標準短拉伸試樣。
2.3 試驗方案的確定
2.3.1 熱處理工藝確定及其熱處理試驗
本次試驗確定LV710貝氏體鋼的正火溫度為920℃×1h，試樣空冷后在不同溫度進行回火，回火溫度分別為200℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃，回火時間為2小時。
2.3.2 力學性能試驗
1.拉伸試驗，測定材料的強度、延伸率、斷面收縮率等指標。
2.硬度試驗，對經(jīng)過磨加工后的沖擊韌度試樣進行HRC硬度測定。
3.沖擊韌度試驗，測定材料的沖擊韌度。
2.4 試驗過程
2.4.1 熱處理過程
將熱處理爐加熱至920℃后，把試樣放入爐膛內(nèi)。待爐膛溫度回復(fù)至920℃并穩(wěn)定后開始計時，將試樣加熱1小時后取出，空冷后分別將試樣在200℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃等溫度下進行回火處理。
2.4.2 力學性能測試
（1）拉伸性能測試
將正火+回火熱處理后的拉伸試棒在CMT5105A 型微機控制電子萬能試驗機上進行拉伸試驗，然后測量其斷口直徑、拉伸后的長度等參數(shù)。
（2）硬度測試
將正火+回火熱處理后的沖擊試樣表面磨光，開V形缺口，在全洛氏硬度機上測量其硬度。每個試樣至少打5個點求其平均值，算出每個回火溫度下的平均硬度值。
（3）沖擊性能測試
對試樣打完硬度后進行沖擊性能測試，先將試樣放置于沖擊處，并把沖擊試驗機的指針歸零，然后摁動開關(guān)進行沖擊，沖擊完成之后在表盤上讀出沖擊吸收功的值，最后計算出各個溫度下試樣的平均沖擊吸收功。
3 試驗結(jié)果與分析
3.1 不同熱處理工藝對材料力學性能的影響
本次試驗中對試樣進行了拉伸試驗、硬度測試及沖擊試驗，各種力學性能指標。
300℃以下回火，抗拉強度變化不大，300℃回火后抗拉強度值最高，為1450.88MPa，回火溫度超過300℃，隨著回火溫度的提高，貝氏體鋼的抗拉強度急劇降低，600℃回火后抗拉強度值最低，為868.80 MPa。
隨著回火溫度的升高，貝氏體鋼的硬度呈降低的總趨勢。回火溫度低于400℃時，隨著回火溫度的提高，硬度緩慢降低，當溫度升超過400℃后，隨著回火溫度的提高，硬度快速降低。
在回火溫度低于350℃時，沖擊韌度下降緩慢；回火溫度在350℃-500℃之間時，沖擊韌度下降的比較迅速，到500℃時，沖擊韌度降至最低，出現(xiàn)回火脆性；回火溫度高于500℃時，沖擊韌度迅速上升。
綜合來看，LV710貝氏體鋼920℃正火、200～350℃回火后具有良好的強韌性配合，最佳的回火溫度為300℃×2h，獲得的力學性能為：抗拉強度1450.9MPa，硬度39.7HRC，沖擊韌度49.8J。
3.3 回火溫度對材料力學性能影響的原因分析
材料力學性能隨回火工藝不同變化的原因，與貝氏體鐵素體碳量變化及殘余奧氏體的分解有關(guān)，是兩因素綜合作用的結(jié)果。貝氏體鐵素體是碳的過飽和固溶體，回火過程伴隨著貝氏體鐵素體固溶碳量的降低，造成硬度和抗拉強度的降低，因此，抗拉強度和硬度變化的總趨勢是隨著回火溫度的升高而下降。隨著回火溫度的升高，殘余奧氏體的熱穩(wěn)定性（不同回火溫度分解的難易程度）因回火溫度不同而異。300℃以下回火，貝氏體組織的殘余奧氏體穩(wěn)定性提高，低溫回火可以提高鋼的韌性；另外，鋼在低溫回火時，殘余應(yīng)力的消除也有利于提高鋼的沖擊韌度。當回火溫度超過350℃，貝氏體組織中的殘余奧氏體逐漸分解，析出脆性滲碳體，導致鋼的沖擊韌度值降低?；鼗饻囟雀哂?00℃后，滲碳體開始聚集和球化，鐵素體有回復(fù)和再結(jié)晶的趨勢，鋼的韌性開始回升[3，4，6，7]。
由以上組織分析可知，貝氏體鋼正火空冷后進行低溫回火處理能使該鋼獲得最佳強韌性組合。
4 結(jié)論
（1）不同的回火溫度熱處理對貝氏體鋼力學性能的影響為：對延伸率及斷面收縮率的影響趨勢基本上是相同的，均呈先升后降、復(fù)又升高的變化趨勢。對抗拉強度的影響是：300℃以下回火，抗拉強度變化不大，300℃回火后抗拉強度值最高，回火溫度超過300℃，隨著回火溫度的提高，貝氏體鋼的抗拉強度急劇降低。對試樣硬度的影響是：隨著回火溫度的升高，貝氏體鋼的硬度呈降低的總趨勢。對沖擊韌度的影響是：在回火溫度低于350℃時，沖擊韌度下降緩慢；回火溫度在350℃-500℃之間時，沖擊韌度下降的比較迅速，到500℃時，沖擊韌度降至最低；出現(xiàn)回火脆性回火，溫度高于500℃時，沖擊韌度迅速上升。
（2）LV710貝氏體鋼920℃×1h正火+300℃×2h回火，具有良好的強韌性配合，為最佳的回火工藝，獲得的力學性能為：抗拉強度1450.9MPa，硬度39.7HRC，沖擊韌度49.8J。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：工程材料與熱處理；任務(wù)驅(qū)動；教學
1 前言
《工程材料及熱處理》是高等學校工程機械類及近機械類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，通過對該課程的學習，學生能夠掌握機械工程材料和熱處理的相關(guān)知識，并且為后續(xù)的專業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。但是《機械工程材料及熱處理》課程內(nèi)容相對復(fù)雜、抽象，學生學起來難度較大，教學效果不理想。課程任務(wù)驅(qū)動法是將課程任務(wù)與課程教學相結(jié)合，從而提升教學效果的教學方式。機械專業(yè)主要是為社會提供專業(yè)性人才，將課程任務(wù)驅(qū)動法應(yīng)用于《工程材料及熱處理》教學中，根據(jù)其特點和應(yīng)用型本科教育“培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型應(yīng)用性人才”培養(yǎng)目標的要求，實現(xiàn)教、學、做一體的任務(wù)驅(qū)動教學模式，提升學生的學習積極性。
2 任務(wù)驅(qū)動式教學法概述
任務(wù)驅(qū)動教學法是基于構(gòu)架主義學習理論的教學方法，在學習過程中，圍繞著一個共同的任務(wù)中心，在問題動機、實踐任務(wù)等驅(qū)動下開展教學的方式。任務(wù)驅(qū)動式教學法是基于建構(gòu)主義學習理論的教學法，以知識的構(gòu)建為基礎(chǔ)，通過以提出問題、提出任務(wù)目標以及完成任務(wù)目標的教學方式。將任務(wù)驅(qū)動法教學導入《工程材料及熱處理》教學中，在總體教學目標的框架下，將總體目標分為一個個小目標，根據(jù)學科的特點明確教學任務(wù)，在任務(wù)驅(qū)動下完成教學安排。
3 基于任務(wù)驅(qū)動法的《機械工程材料及熱處理》教學方法
3.1 根據(jù)職業(yè)特點確定能力培養(yǎng)目標
《工程材料及熱處理》教學的目標主要是為機械專業(yè)類學生未來的學習打下基礎(chǔ)，通過將材料的加工與熱處理和學生的職業(yè)生涯聯(lián)系起來，根據(jù)專業(yè)和職業(yè)的特點確定培養(yǎng)目標，能夠提升學生的職業(yè)素質(zhì)，讓學生更加重視課程的學習。在任務(wù)驅(qū)動法教學中，為了讓學生獲得機械工程材料以及熱處理工藝的相關(guān)知識，讓學生了解實際工件加工的全過程、了解熱處理工藝的特點、根據(jù)零件要求合理選擇熱處理方式，實現(xiàn)工作過程中的學習與課堂上的學習的整合，在教導學生知識的同時培養(yǎng)學生的職業(yè)精神。
3.2根據(jù)崗位需求調(diào)整課程教學內(nèi)容
《工程材料及熱處理》是一門綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課，對于未來機械人才的培養(yǎng)與學生的未來發(fā)展具有重要的意義。通過對相關(guān)行業(yè)與倉業(yè)人才需求進行調(diào)研，將《工程材料及熱處理》教學與學生的崗位發(fā)展結(jié)合起來，能夠更好的開展教學。本校所開《機械工程材料及熱處理》課程總學時為63學時，其中的教學內(nèi)容包括金屬學的基本知識、機械工程常用金屬材料、陶瓷材料與復(fù)合材料等內(nèi)容。采用任務(wù)驅(qū)動法進行教學，對其中一些理論性強、崗位實用性較差的內(nèi)容進行壓縮，為了滿足現(xiàn)代崗位的需求，及時補充新知識，確保教學的時效性。
3.3 以任務(wù)過程為導向的組織教學
任務(wù)引導型的《工程材料及熱處理》的教學組織，需要采取問題教學的方式，通過教學導入，讓學生的職業(yè)發(fā)展與課程組織相結(jié)合，從而激發(fā)學生的主動性，引導學生科學的思考問題，加深對課程的認識。《工程材料及熱處理》教學組織中，以專業(yè)課程教學與課程教學相結(jié)合，將教育行動整合到教學過程中，改變傳統(tǒng)的“知識傳授型”的教學方式，將課程分為相應(yīng)的項目組，從而完成教學。在《工程材料及熱處理》教學中，在原有課程的基礎(chǔ)上，優(yōu)化課程體系，突出職業(yè)能力培養(yǎng)，以任務(wù)驅(qū)動與項目導向的教學方式，根據(jù)項目布置的方式完成教學任務(wù)。
3.4 針對不同基礎(chǔ)的學生進行分組教學
學生的基礎(chǔ)與學習能力并不相同，在《工程材料及熱處理》教學過程中，應(yīng)該開展差異化教學，以異質(zhì)小組教學的方式，因材施教，促進學生的整體提升。任務(wù)導向式教學需要以學生的情況為基礎(chǔ)，采取分層教學的方式，布置不同的教學任務(wù)與教學安排，有意識的讓學生能夠了解自己，明確發(fā)展方向，同時相應(yīng)的教學難度能夠激發(fā)學生的學習積極性，促進學生的全面提升。
3.5 以任務(wù)為導向的實驗教學
實驗教學是《工程材料及熱處理》教學的重要內(nèi)容，在理論教學的基礎(chǔ)上，開展任務(wù)導向的實驗教學，能夠?qū)⒗碚撆c實踐相結(jié)合，提升學生的實驗動手能力與團隊協(xié)作能力?！豆こ滩牧霞盁崽幚怼氛n程的原有實驗主要為簡單的驗證性實驗，對于學生的提升有效，在原有實驗的基礎(chǔ)上加入以任務(wù)為導向的實驗教學內(nèi)容，與生產(chǎn)實踐結(jié)合緊密，讓學生能夠了解實驗方案，熟悉實驗材料，提升學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。以企業(yè)典型應(yīng)用為載體， 實現(xiàn)以實例項目為導向的教學模式，并借助教師的引導、 學生的動手實踐和課堂討論，以將學習過程轉(zhuǎn)化為 “企業(yè)現(xiàn)場情景的再現(xiàn)”， 實現(xiàn) “將理論知識轉(zhuǎn)化為專業(yè)技能” 的學習目標。
3.6 以學生創(chuàng)造力為主的考核方式
任務(wù)驅(qū)動式教學主要是以學生的能力提升為主，為了確保學生得到提升，取消傳統(tǒng)的書面考核，而取代以綜合性應(yīng)用知識的考核，能夠深化教學環(huán)節(jié)，促進學生的發(fā)展。采用項目報告的方式取代傳統(tǒng)的考試，能夠讓學生在任務(wù)的基礎(chǔ)上，對任務(wù)進行思考與分析，并且就此開展資料搜集，以小組的方式完成任務(wù)，對于學生的發(fā)展具有重要的意義。
4 結(jié)語
通過“工程材料與熱處理工藝選擇”課程教學模式創(chuàng)新與學習方式轉(zhuǎn)變的研究，打破了傳統(tǒng)的課程結(jié)構(gòu)。本校近年來開展《工程材料及熱處理》的任務(wù)教學，從教學的準備、教學的組織、教學的開展等方面開始，結(jié)合學生的未來職業(yè)發(fā)展情況開展教學，讓學生能夠掌握理論知識與應(yīng)用知識，對提升教學效果具有重要的意義。
參考文獻：
[1] 韓樹明.基于項目驅(qū)動的教學過程設(shè)計--以“機械工程基礎(chǔ)”課程為例[期刊論文]-蘇州市職業(yè)大學學報2014（4）
[2] 李蓉.陳志平.張巨勇 工程材料及熱處理課堂教學改革[期刊論文]-教育教學論壇2014（19）
作者簡介：
關(guān)鍵詞：電磁感應(yīng)加熱；焊后熱處理；加氫反應(yīng)容器
中圖分類號：TH49 文獻標識碼：A 文章編號：
前言
應(yīng)力腐蝕裂紋是加氫反應(yīng)容器失效的重要原因之一。為防止應(yīng)力腐蝕裂紋，通常采用焊后熱處理。焊后熱處理是將焊接件加熱到相變點Ac1以下某一合適溫度，保溫一定時間后均勻冷卻的過程。焊后熱處理不產(chǎn)生相變，焊接的組織沒有發(fā)生變化，其主要目的是消除焊接殘余應(yīng)力，除此之外，還能夠改善焊接接頭的斷裂韌性、塑性，消除氫等有害氣體，提高抗腐蝕性，提高疲勞強度，改善蠕變性能等[1]。
焊后熱處理常采用整體入爐熱處理，當在現(xiàn)場進行組焊后或因容器內(nèi)存在不銹鋼堆內(nèi)構(gòu)件等條件限制不允許整體進爐熱處理時，通常采用局部熱處理方式。局部焊后熱處理容易造成壓力容器的溫度梯度應(yīng)力和組裝過程中產(chǎn)生的塑性變形應(yīng)力，但相對于焊接的殘余應(yīng)力的危害，溫度梯度應(yīng)力和塑性變形應(yīng)力對整個壓力容器的影響較小，因而在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中常采用局部焊后熱處理方式。采用局部焊后熱處理時，應(yīng)更加嚴格控制熱處理工藝，避免產(chǎn)生較大的溫度梯度而產(chǎn)生應(yīng)力，進而有可能改變組織結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生缺陷，影響壓力容器的質(zhì)量，造成容器的報廢。
感應(yīng)加熱技術(shù)的應(yīng)用研究
局部焊后熱處理的方法有很多，如柔性陶瓷電加熱履帶加熱片加熱、氣體加熱、高頻感應(yīng)加熱等?，F(xiàn)加氫反應(yīng)器常采用履帶加熱設(shè)備，現(xiàn)使用的柔性陶瓷履帶加熱設(shè)備配備了微電腦控溫裝置，且設(shè)備操作便捷、通用性強，能自動控制輸出電流，使工件熱處理符合規(guī)范要求，所以施工現(xiàn)場熱處理大部分采用柔性陶瓷履帶加熱設(shè)備。
履帶加熱片加熱設(shè)備也存在很多不足之處：①熱效率低，加熱時間長，損耗電能大；②加熱方式主要靠熱輻射和熱傳導，工件厚度方向加熱不均勻；③鋪履帶加熱片的部位表面溫度過高，易形成氧化皮，外壁與心部存在溫度梯度產(chǎn)生熱應(yīng)力。
感應(yīng)加熱設(shè)備加熱速度快、效率高、能耗?。粶囟纫卓刂?；采用非接觸式加熱，具有一定的加熱深度，加熱溫度由工件表面向內(nèi)部傳導；工件材料表面氧化皮生成少。逐漸在焊后熱處理中得到應(yīng)用。
在加氫反應(yīng)器生產(chǎn)中，電磁感應(yīng)加熱設(shè)備常見形式有平板式加熱器(如圖1所示)和繩狀加熱電纜(如圖2所示)。平板狀加熱片內(nèi)置銅線產(chǎn)生高頻感應(yīng)電流，外部為耐高溫的云母片，常用于管板的預(yù)熱、環(huán)氧乙烷冷卻器小接管的焊后熱處理等。繩狀加熱電纜水冷電纜外套為經(jīng)過強化的硅橡膠管，內(nèi)包特殊的銅線以承載高頻電流，電纜兩端接頭為自閉式設(shè)計防止內(nèi)部的冷卻液漏出，常用于底部彎管或側(cè)接管的焊后熱處理。
圖1 平板式電磁感應(yīng)加熱片 圖2 繩狀感應(yīng)加熱電纜
底部彎管
加氫反應(yīng)器底部彎管與下封頭組焊后如整體進熱處理爐熱處理，不僅增加成本，且生產(chǎn)效率低。若采用新型感應(yīng)加熱設(shè)備對底部彎管進行焊后熱處理，可提高生產(chǎn)效率，降低成本。
采用國內(nèi)某感應(yīng)設(shè)備廠家的電磁感應(yīng)加熱設(shè)備對底部彎管進行焊后熱處理模擬實驗，工藝曲線如圖3所示。
圖3 模擬實驗的工藝曲線
熱電偶的布置：試驗管φ235×50×2210mm，在距一端800mm處的內(nèi)、外壁各布置一個測溫點，左右兩側(cè)距外壁測溫點150mm處布置一個等效測溫點。熱電偶布置示意圖如圖4所示。
圖4 模擬實驗的偶塊布置示意圖
圖5為繩狀加熱電纜電磁感應(yīng)模擬實驗的示意圖。實驗對φ235mm×50mm×2210mm的小壁厚管子進行感應(yīng)加熱試驗，在感應(yīng)線圈纏繞8匝，升溫速率為60~90℃/h條件下，模擬焊縫處中心線的內(nèi)外壁溫差在665℃×3h保溫階段約為20℃，滿足加氫產(chǎn)品保溫階段±14℃溫差的技術(shù)標準，得到的熱處理曲線如圖6所示。圖中溫度較高的兩條曲線為感應(yīng)加熱纏繞中心處內(nèi)外壁偶的溫度，底部溫度較低的兩條曲線為監(jiān)測偶的溫度。
圖5 繩狀加熱電纜電磁感應(yīng)模擬實驗圖6 熱處理曲線
數(shù)據(jù)表明，采用國產(chǎn)的電磁感應(yīng)加熱設(shè)備，在實驗的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)焊后熱處理工藝的要求，但國產(chǎn)設(shè)備仍不成熟，控制系統(tǒng)待完善，因此還不具備投入到生產(chǎn)中去。
美國米勒公司Miller Preheat35型感應(yīng)加熱設(shè)備是世界上最先進的熱處理設(shè)備之一。其功率為35kW，頻率0.5~3萬Hz，加熱導線為柔性線，內(nèi)通冷卻水。上海電力建設(shè)有限公司用此設(shè)備在主蒸汽管φ546mm×92mm的P92鋼焊后熱處理時，能有效保證P92鋼大口徑厚壁管加熱到760℃的內(nèi)外壁溫差在±10℃范圍之內(nèi)，且整個過程中平均消耗功率低于30kW[2]。圖7為Miller Preheat35型感應(yīng)加熱設(shè)備在加氫反應(yīng)器油氣出口接管法蘭上的應(yīng)用，直段壁厚為40mm，材質(zhì)為2.25Cr-1Mo，保溫溫度為600℃，保溫溫差為20℃，加熱、保溫、降溫的熱處理曲線見圖8所示，處理效果很好，可以應(yīng)用到生產(chǎn)中。
圖7 Miller設(shè)備應(yīng)用實例 圖8 Miller設(shè)備熱處理曲線
環(huán)氧乙烷冷卻器小接管
平板狀感應(yīng)加熱器可運用到環(huán)氧乙烷冷卻器管板的焊后熱處理。國內(nèi)某公司生產(chǎn)的電磁感應(yīng)加熱設(shè)備。設(shè)備管件部件是高頻感應(yīng)加熱電源。該電源采用逆變技術(shù)：三相工頻交流電經(jīng)三相橋式全波整流器將交流電整流成含有波紋的直流電，通過電容、電感濾波獲得平滑的直流電，再由電力半導體開關(guān)管的開關(guān)作用和高頻變壓器的降壓，獲得交變的高頻電流。設(shè)備由22個獨立的小控制箱組成。
對平板狀感應(yīng)加熱設(shè)備進行實驗，如圖9所示。得到的熱處理曲線如圖10所示。實驗結(jié)果表明，在實驗條件下，平板感應(yīng)加熱器可以加熱至680℃，保溫范圍在±14℃之內(nèi)。
感應(yīng)加熱設(shè)備運用到冷卻器小接管焊后熱處理，其工裝示意圖如圖11所示。在實際的生產(chǎn)中，得到的熱處理曲線無法滿足工藝要求，其熱處理曲線示意圖如圖12所示。熱處理記錄儀上的點呈分散狀，原因是由于工作的電磁感應(yīng)加熱器產(chǎn)生的磁場對熱電偶采集信號干擾，且保溫效果不好，散熱過快所致。采用廠家專用的抗磁場干擾熱電偶效果仍不佳，在增加一套抗磁場干擾電子數(shù)字記錄儀的情況下，得到的熱處理曲線略有改善，但效果仍不理想。同時，若改變熱處理加熱記錄設(shè)備，應(yīng)進行相應(yīng)的工藝評定和論證，才能將數(shù)字記錄儀記錄熱處理加熱過程運用到生產(chǎn)中。因而，此設(shè)備未得到廣泛應(yīng)用，僅應(yīng)用于加氫管板與換熱管接頭焊接的預(yù)熱。
圖9平板試驗工裝示意圖圖10 平板感應(yīng)加熱設(shè)備實驗得到的熱處理曲線
圖11 平板感應(yīng)加熱器在冷卻器小接管焊后熱處理的應(yīng)用圖12 冷卻器上小接管得到的熱處理曲線
結(jié)論
(1) 對感應(yīng)加熱的方法進行應(yīng)用研究，結(jié)合公司實際產(chǎn)品，研究感應(yīng)加熱技術(shù)在加氫反應(yīng)器底部彎管、冷卻器小接管等焊后熱處理上的應(yīng)用，實際應(yīng)用中可提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，降低能耗；
(2) 國內(nèi)某感應(yīng)加熱設(shè)備模擬底部彎管焊后熱處理，在感應(yīng)線圈纏繞8匝，升溫速率為60~90℃/h條件下，在665℃×3h保溫階段，模擬焊縫處中心線的內(nèi)外壁溫差約為20℃，但由于設(shè)備部件元件的不成熟，無法將新型熱處理技術(shù)運用到實際產(chǎn)品生產(chǎn)中。在此實驗的基礎(chǔ)上，總結(jié)失敗的經(jīng)驗教訓，在新引進的Miller Preheat35感應(yīng)設(shè)備，經(jīng)對設(shè)備的應(yīng)用研究，能夠解決底部彎管焊后處理的技術(shù)問題，實現(xiàn)了在生產(chǎn)的應(yīng)用；
(3)感應(yīng)加熱設(shè)備試圖解決冷卻器小接管焊后熱處理難題，但設(shè)備在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)記錄儀溫度記錄呈現(xiàn)分散性，不易解決，但此設(shè)備在加氫反應(yīng)器管板與換熱管接頭焊接預(yù)熱方面取得了較好的應(yīng)用。
參考文獻
論文關(guān)鍵詞：淬火介質(zhì)；雙液淬火；飛雕淬火
0前言
金屬進行淬火處理時，需要將金屬工件加熱到某一適當溫度并保持一段時間，隨即浸入淬火介質(zhì)中快速冷卻。鋼的淬火(配合一定溫度的回火)是熱處理工藝中最重要、也是用途最廣泛的工序。根據(jù)加熱溫度的不同、加熱速度的快慢、加熱介質(zhì)及熱源條件、淬火部位的不同及冷卻方式不同，淬火方法有多種分類方法。
生產(chǎn)實踐中應(yīng)用最廣泛的淬火分類是以冷卻方式的不同劃分的。主要有：單液淬火、雙液淬火、馬氏體分級淬火、貝氏體等溫淬火、復(fù)合淬火、特殊工件也采用壓縮空氣淬火(風淬)、噴霧淬火、噴流淬火、預(yù)冷淬火法(在空氣、水、油預(yù)冷以及擦水、擦油預(yù)冷)。
常用的淬火介質(zhì)有：水、水玻璃水溶液、過飽和硝鹽水溶液介質(zhì)、氯化鋅．堿光亮淬火介質(zhì)、聚乙烯醇水溶液、礦物油、堿水、熔鹽、熔堿等。
1“飛雕淬火術(shù)”一“擦油水冷”雙液淬火法
淬火介質(zhì)是實施淬火工藝過程的重要保證，對金屬材料熱處理后工件的質(zhì)量有著很大的影響。武漢理工大學工程訓練中心有一種節(jié)能環(huán)保淬火技術(shù)一“擦油水冷”雙液淬火法，又稱“飛雕淬火術(shù)”(飛雕技術(shù)創(chuàng)新之一)，非常值得推廣。這種淬火方法適合結(jié)構(gòu)簡單的低碳鋼、中碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼及不銹鋼的淬火和表面防銹處理。如：學生實訓的產(chǎn)品小榔頭、手柄、異形非標螺母及絲桿。特別是小榔頭，全國理工科大學生、中專生、技校生及職業(yè)學校學生的鉗工和金工實習，或?qū)嵱柎蠖鄶?shù)要制作小榔頭。小榔頭用這種方法淬火，非常方便。這樣制作小榔頭不僅可以提高硬度，而且可以防銹，學生還可以了解熱處理知識。
這種方法非常簡單，就是把擦洗機床、維修機床后不要的油棉紗放入水(最好是熱水)中，做成淬火介質(zhì)。那么，薄薄一層油就會浮出水面，形成上油下水淬火介質(zhì)一“飛雕淬火液”，此法可取代“水淬油冷”介質(zhì)。在傳統(tǒng)雙液淬火中用得最多的是先水后油法，而且水油分開，因為這樣可以保證淬火硬度。雖然現(xiàn)在廚房所用菜刀已普及為不銹鋼，但以前廚房所用鐵匠打的菜刀為夾鋼，即刃口為鋼，刀體為鐵，其淬火方法就是先油后水，也有用馬尿淬火的。
我們在生產(chǎn)實踐中，當水中發(fā)出“咝”聲，到“咝”聲微弱時立即取出。另一種方法是利用手感考察在水中的震動，震動開始減弱時立即取出。取出后在空氣中冷卻。這樣做的目的是不用再加熱回火，更節(jié)能環(huán)保，讓其自回火。
對于某些局部淬火件，如鏨子、扁鏟等利用冷卻的余熱進行回火，叫自回火。自回火是利用工件的內(nèi)外溫差造成的溫差使得淬火部分達到自回火。一般用在表面淬火的產(chǎn)品，控制冷卻時間，使表面冷到一定的溫度后停止冷卻，這樣靠余熱回火。主要用在尺寸質(zhì)量效應(yīng)較大的工件上，例如：表面層淬完火后，其中部仍然有600—700℃的余溫，那么余溫傳遞到淬完火的表面層，就是一個自回火過程。在生產(chǎn)實踐中進行自回火，主要靠零件表面色彩來控制溫度，如黃色為220—255℃、藍色為300～315℃。也可以用測溫筆或表面測溫接觸溫度計進行測溫。低碳鋼淬火時，由于Ms點溫度較高(>350℃)，淬火時得到的低碳馬氏體，在淬火冷中途便得到回火，獲得回火馬氏體組織，使鋼的強度及韌性均得到提高。所以，低碳鋼會發(fā)生自回火(或稱“淬回火”)。我們配制的“飛雕淬火液”雙液淬火介質(zhì)節(jié)能環(huán)保，一般工廠油棉紗都是隨垃圾一起倒掉，很不環(huán)保。如果把油棉紗反復(fù)泡熱水或冷水(冷水在淬火中也可變熱)，也可以把維修機器的廢機油及皂化液等收集起來，不隨意亂倒，再和水混合在一起，油及皂化液的比例不要超過10％。這樣，既環(huán)保又節(jié)能。其淬火介質(zhì)不易老化，使用壽命長，并具有優(yōu)良防銹、防腐性能。也不用擔心淬火介質(zhì)不純及淬火介質(zhì)有雜質(zhì)等問題。
2其他常見淬火介質(zhì)特性如下：
化學工業(yè)出版社2009年2月出版的《熱處理實用淬火介質(zhì)精選》一書介紹了各類淬火介質(zhì)近400個品種和規(guī)格。但主要有下列3類淬火介質(zhì)其特性如下：
(1)純水是應(yīng)用最早、最廣泛、最經(jīng)濟的淬火介質(zhì)，它價廉易得、無毒、不燃燒、物理化學性能穩(wěn)定、冷卻能力強。通過控制水的溫度、提高壓力、增大流速、采用循環(huán)水、利用磁場作用等，均可以改善水的冷卻特性，減少變形和開裂，獲得比較理想的淬火效果。但由于這些方法需增加專門設(shè)備，且工件淬火后性能不是很穩(wěn)定，所以沒有能得到廣泛推廣應(yīng)用。所以，純水只適合于少數(shù)含碳量不高、淬透性低且形狀簡單的鋼件淬火之用。多數(shù)工件用純水淬火易開裂，淬裂的原因是眾所周知的：純水的低溫冷卻速度太快。這是純水的一大缺點。純水因為水溫升高，冷卻的蒸汽膜階段會迅速延長，使這種因素引起的內(nèi)應(yīng)力長期存在，為產(chǎn)生變形提供了塑性好、應(yīng)力大和作用時間長的條件，因此不僅引起嚴重的硬度不均，更會加大工件的淬火畸變。純水的冷卻特性對水溫特別敏感。
(2)淬火油通常以精制程度較高的中性石蠟基油為基礎(chǔ)油，它具有閃點高、粘度低、油煙少，抗氧化性與熱穩(wěn)定性較好，使用壽命長等優(yōu)點，淬火油只使用于淬透性好、工件壁厚不大、形狀復(fù)雜、要求淬火變形小的工件。淬火油對周圍環(huán)境的污染大，淬火時容易引起火災(zāi)。
(3)熔鹽易老化，對工件有氧化及腐蝕的作用。熔堿有氫氧化鈉，氫氧化鉀等，它具有較大的冷卻能力，工件加熱時若未氧化，淬火后可獲得銀灰色的潔凈表面，也有一定的應(yīng)用。但熔堿蒸氣具有腐蝕性，對皮膚有刺激作用，使用時要注意通風和采取防護措施。
3結(jié)語
[關(guān)鍵詞]綜合實驗 金屬材料專業(yè) 質(zhì)量管理
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）16-0092-02
金屬材料與工程是一門實踐性很強的學科，其內(nèi)容和領(lǐng)域處于不斷拓展之中。傳統(tǒng)的實驗教學內(nèi)容和教學方法已遠遠不能滿足新的專業(yè)培養(yǎng)計劃對本科教育的要求。因此，提倡知識融合，以綜合性、設(shè)計型實驗取代原有的驗證性實驗，專業(yè)綜合實驗為學生提供了一個創(chuàng)新平臺，可以將他們的設(shè)計構(gòu)思得以實現(xiàn)，可充分發(fā)揮他們的主觀能動性、創(chuàng)新思維和自主能力。
一、我校金屬材料專業(yè)綜合性實驗的介紹
2006年我們專業(yè)開始開設(shè)金屬材料專業(yè)綜合性實驗。時間是安排在學生基本完成了所有專業(yè)理論課程的學習和相關(guān)課程實驗后的第七學期，這樣有助于學生加深對金屬材料專業(yè)理論知識的理解，并能夠?qū)⒁褜W的各門課程知識聯(lián)系起來，加以綜合運用。師資是本專業(yè)教學經(jīng)驗豐富的教授和有實驗教學經(jīng)驗的實驗教師。教材是江蘇大學出版社正式出版的《金屬材料實驗指導》，內(nèi)容是鉛錫合金的成分配制―建立相圖―鑄造組織分析、低碳鋼變形度―再結(jié)晶對顯微組織和硬度的影響、工具鋼熱處理工藝―組織―性能的系統(tǒng)分析、鋼的化學熱處理―碳氮共滲工藝設(shè)計與操作和鍍鋅工藝及鍍層耐腐蝕試驗。
2006年～2008年最初三年我們的程序是：1.教師介紹專業(yè)綜合性研究對象（實驗內(nèi)容）、實驗要達到的目的、實驗儀器設(shè)備結(jié)構(gòu)與（安全）操作方法、實驗場地；2.學生以組（6～8人為一組）為單位查閱文獻資料并寫出實驗方案；3.教師對實驗方案審核修改后開始實驗；4.處理實驗數(shù)據(jù)并完成實驗報告。
二、專業(yè)綜合性實驗中常見的問題
一是試驗方案不能根據(jù)實驗條件和實驗內(nèi)容制定，個人想象的東西較多，可行性差，雖然經(jīng)過教師修改，由于可能是不完全理解或定式思維的作用，在實際操作時會出現(xiàn)偏差；還有就是試驗方案主要內(nèi)容完全照搬書本，不能融會貫通進行理解。二是實驗室每組只有少數(shù)人參與，其他同學共享實驗結(jié)果。三是判斷能力差。圖像處理（金相照片）、數(shù)據(jù)處理正確性差，往往開始就錯了，還不知道，又繼續(xù)往下做。四是實驗報告和平時課程實驗一樣，只是把試驗結(jié)果表達出來，如把金相照片以及測試數(shù)據(jù)堆積在一起，結(jié)果分析沒有或比例不夠。
三、專業(yè)綜合性實驗過程中的質(zhì)量管理
（一）質(zhì)量管理思路
1.引入預(yù)防原理
根據(jù)質(zhì)量管理的預(yù)防原理，質(zhì)量問題的產(chǎn)生都是有其原因和根據(jù)的，質(zhì)量改進不應(yīng)僅僅著眼于“質(zhì)量問題”這一結(jié)果，而應(yīng)主動尋找原因并采取措施，控制原因，降低質(zhì)量問題。所謂預(yù)則立，不預(yù)則廢。實踐證明，一個好的實驗方案和對實驗方案的良好理解是提高專業(yè)綜合性實驗教學質(zhì)量的關(guān)鍵，因此，我們把實驗方案制定作為“預(yù)”的重點。
2.加強過程管理
過程管理是指：過程策劃、過程實施、過程監(jiān)測（檢查）和過程改進（處置）四個部分，即PDCA循環(huán)四階段。按照ISO9000：2000質(zhì)量管理體系，過程管理主要是在管理當中的每個節(jié)點進行質(zhì)量控制，通過每個過程細節(jié)進行控制管理，從而達到全面質(zhì)量管理。
根據(jù)專業(yè)綜合性實驗教學實踐中存在的問題進行改進，在原程序中策劃增加了實驗方案答辯的環(huán)節(jié)，增加了將實驗報告改為小論文形式的要求，并對實驗全過程進行監(jiān)測檢查。有意識地在專業(yè)綜合性實驗教學過程中引入過程管理機制。
（二）質(zhì)量管理方法與實施
1.對學生提交的實驗方案組織答辯
首先是實驗方案的根據(jù)以及相關(guān)理論知識。教師依據(jù)實驗方案中的實驗參數(shù)、所用材料、檢測方法等進行提問，問題廣泛而且較為深入，例如對“工具鋼熱處理工藝―組織―性能的系統(tǒng)分析”實驗，實驗方案的根據(jù)以及相關(guān)理論知識所提問題有工具鋼的分類和用途、各種用途的服役條件舉例、性能要求、鋼的相變、相變臨界點、加熱溫度和加熱時間、冷卻介質(zhì)的種類和要求等；再如對“低碳鋼變形度―再結(jié)晶對顯微組織和硬度的影響”檢測的方法所提問題有硬度的意義、種類、適用范圍，載荷如何確定，加載時間的作用等。通過實驗方案的答辯和修改，同學們對實驗?zāi)康暮头椒ㄓ辛嗣鞔_而深入的了解，這就為順利進行實驗打下了良好基礎(chǔ)。
其次是實驗方案的可行性，教師依據(jù)實驗室現(xiàn)有條件（設(shè)備、化學藥品）對實驗方法、步驟、數(shù)據(jù)和圖像處理等相關(guān)問題進行提問，例如用箱式電阻爐加熱時所提問題有箱式爐的優(yōu)缺點、箱式爐分類、氧化脫碳對試樣的影響、防氧化脫碳方法以及怎樣實現(xiàn)安全操作等，通過答辯，使同學們對實驗儀器設(shè)備、作用和操作方法有了清楚的了解，在實際實驗時能夠胸有成竹。
答辯時以組為單位，但實驗方案陳述人并非一定是組長，可以臨時指定，這樣可以促使每個人都參與實驗方案的制定。學生在回答問題時，可以相互補充，最后由老師和同學一起確定修改意見并最終定稿成為實驗依據(jù)。
2.過程進度控制
（1）簽到制度
由于綜合性實驗采用實驗室開放，先由學生預(yù)約、再經(jīng)實驗室安排進入實驗室進行實驗的方法，學生自主性強，為了確保每個同學參與實驗的時間，我們要求同學在進入和離開實驗室時均需進行簽名登記，并進行最終參與時間的統(tǒng)計。
（2）隨機性檢查制度
綜合實驗采用以組為單位，人人參與，分工負責，合作完成。為了確保每個同學都能參與實驗，保證教學質(zhì)量，同時為了及時發(fā)現(xiàn)實驗中出現(xiàn)的問題，我們建立了隨機性檢查制度，指導教師可以隨時對任一學生的實驗進度和階段性結(jié)果進行檢查、考核，對進度落后的同學進行督促，對出現(xiàn)的問題進行討論，及時指導。保證每個同學對試驗過程中的細節(jié)有清晰了解，并有所收益，同時保證實驗每一步驟的合理性。
對檢查時發(fā)現(xiàn)有問題的同學，有意識地增加檢查次數(shù)，對屢次檢查達不到要求的同學，及時提出警告，并在最終考核成績上有所體現(xiàn)。
（3）實驗成績綜合確定方法
實驗考核注重對學生參與實驗全過程的評價，根據(jù)學生的文獻查閱資料、實驗方案設(shè)計及制定、實際操作、實驗考勤、最后答辯等方面進行綜合評定。最終考核成績還要體現(xiàn)在鼓勵參與和創(chuàng)新，對在實驗室時間較多和具有創(chuàng)新的學生予以加分。
（三）實驗報告改為小論文
綜合實驗與課程實驗不同，涉及的內(nèi)容較多，也較系統(tǒng)，適宜用論文形式反應(yīng)實驗結(jié)果，論文與實驗報告的最大區(qū)別是強調(diào)了對實驗結(jié)果的分析，同學們運用已學過的知識，并參考所查閱的資料，通過對因與果的思考，作出有說服力的分析并得出合理的結(jié)論，這樣的思考和分析過程能使學生靈活和系統(tǒng)運用知識的能力得到提高，使同學們的“知識”得到升華。
除了嚴格要求按照論文寫作形式，如摘要、關(guān)鍵詞、前言、實驗方法和過程、實驗結(jié)果與結(jié)果分析、結(jié)論、參考資料外，還要求格式規(guī)范、圖表清晰、論述和分析合理、語句通順。有意識地培養(yǎng)學生科研報告和科研論文的寫作能力。
（四）質(zhì)量管理效果
1.綜合實驗成績明顯提高
新的管理方法實施之后，出現(xiàn)了進實驗室的同學多了、主動找老師問問題的同學多了的可喜局面，學生的動手能力增強了，綜合實驗成績也有了明顯提高，絕大多數(shù)同學最后總評成績都能得到優(yōu)等的評價。
2.提高了科研興趣
經(jīng)過嚴格的綜合實驗訓練，同學們看到全過程由自己主導的試驗結(jié)果，自信心和參加科研的興趣有了極大提高，這在我校大學生科研立項報名上反映極為明顯，最近兩年，每班僅有25～26名同學的金屬材料科學與工程專業(yè)的學生報名項目達到近20項。
3.學生的畢業(yè)論文水平得到了提升
因為學生有了專業(yè)綜合性實驗的經(jīng)驗，學生在實驗方案制定、性能檢測、數(shù)據(jù)整理與分析、撰寫論文等方面得到了全方位實踐訓練。學生得到論文選題后，能迅速進入研究狀態(tài)，查閱文獻，確定較為完善的實驗方案，實驗操作也非常熟練，論文格式、圖標制作、遣詞造句更是駕輕就熟，論文水平有了很大提高，近兩年學生畢業(yè)論文優(yōu)良率均保持在95%以上。專業(yè)綜合性實驗的效果得到了普遍肯定，這也為學生走向工作崗位奠定了良好的基礎(chǔ)。
[ 參 考 文 獻 ]
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關(guān)鍵詞：液壓支架；加工工藝；缸體加工；礦山開采
中圖分類號：TD35 文獻標識碼：A
眾所周知，液壓支架是我國煤礦企業(yè)中采煤工作面所使用的三大配套設(shè)備之一 （如圖1所示）， 其作用是用來有效地支撐和控制工作面的頂板， 其目的是安全地保障工人操作及機器運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)雙贏。
據(jù)筆者所了解，液壓支架其重量約占綜合采煤設(shè)備總重量的80%-90%，其費用約占綜合采煤設(shè)備總費用的60%-70%?；诖?，一些煤礦企業(yè)為了降低自身成本提高采煤的經(jīng)濟效益，都在積極地開展液壓支架的分析研究。本文結(jié)合筆者實際工作及生產(chǎn)實踐 ， 闡述了液壓支架方面的加工工藝，僅供同行參考借鑒。
1 液壓支架加工前準備工作
在完成液壓支架加工工藝之前，首先我們要了解液壓支架的工作原理、功能及工作環(huán)境，要逐一理清設(shè)計思路和方向，在此基礎(chǔ)上擬定初步設(shè)計方案。其次我們要根據(jù)設(shè)計任務(wù)書給定參數(shù)和技術(shù)要求對支架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計等要合理，滿足煤礦企業(yè)實際生產(chǎn)的要求。同時我們還要考慮的是生產(chǎn)成本要低廉，制造過程要安全。除此之外，我們在設(shè)計過程中要按照制定的工作流程，運用各種方法和多門學科知識。在支架各部件設(shè)計時，擬定詳細方案，認真分析其功能，明確各個部分的結(jié)構(gòu)。
2 液壓支架的加工工藝
2.1 加工工藝要求。液壓支架的加工工藝我們要統(tǒng)一做到設(shè)計簡單合理化。尤其是液壓支架的頂梁設(shè)計，設(shè)計時候要與頂板的接觸性要好，穩(wěn)定性要強，能有效支撐頂板。設(shè)計底座時要有足夠的空間，有利于安裝立柱、推移裝置，還要有穩(wěn)定性。 同時在四連桿機構(gòu)設(shè)計時，要通過四連桿機構(gòu)使支架頂梁前端點的運動軌跡呈近雙紐線，這樣做的目的是提高管理，保證支架的縱向和橫向的穩(wěn)定。
2.2 選擇好加工工藝。據(jù)筆者不完全統(tǒng)計，現(xiàn)在煤礦企業(yè)所使用的液壓支架大部分為鑄鍛件。我們試以大立柱缸筒內(nèi)徑為500mm的液壓支架為例，在設(shè)計時候我們使用高強板級別為6.86×106MPa，7.84×106MPa，9.8×106MPa，6.86×106MPa的設(shè)計版。而在500mm以上大缸徑油缸內(nèi)孔精加工的時候最后一道工序我們一般采用滾壓或珩磨兩種工藝。我們知道，珩磨加工的特點是設(shè)備通用性強、工裝簡單、加工表面具有交叉網(wǎng)紋，有利于油膜的形成。
2.3 實施加工工藝。在這個加工工藝環(huán)節(jié)我們選擇以下幾個步驟逐一實施。
2.3.1 缸體的加工。一般地我們根據(jù)實際情況選擇帶鋸下料熱處理調(diào)質(zhì)噴丸粗加工熱處理時效精加工這樣的步驟。在內(nèi)孔加工在深孔鏜床上采用粗鏜、精鏜滾壓復(fù)合工藝方面它的精度可達IT9級以上，而內(nèi)表面粗糙度將會小于Ra0.8。在內(nèi)孔劃傷和粗糙度不足的情況下采用珩磨工藝，因此我們采用TQ2150、TK2250、T2120等大規(guī)格數(shù)控深孔鏜床、HTC-3300型數(shù)控深孔強力珩磨機、CKF7163、CK6180、CW61100B等設(shè)備，來提高大采高等高端液壓支架缸體的加工能力和加工精度。
2.3.2 導向套等盤套類零件的加工。我們選擇粗加工熱處理調(diào)質(zhì)精加工表面鍍Ni—P合金的流程。而在選擇毛坯的時候，最好選用模鍛件，而精加工都在數(shù)控機床上加工，它的精確度可達IT8級以上，我們采用一次裝卡，上下刀塔同時加工內(nèi)、外圓的工藝方法。
3 總結(jié)
綜上所述，液壓支架是用來控制采煤工作面礦山壓力的結(jié)構(gòu)物體。在實際工作中要以外載的形式作用在液壓支架上，從而達到工作現(xiàn)場的安全。
經(jīng)過上面對液壓支架的加工工藝的分析，我們可以得知液壓支架的各支承件合力與頂板作用在液壓支架上的外載合力如果正好在同一條直線上，那么液壓支架對此采面圍巖就很合適，這就達到了我們設(shè)計的要求。
總體來說，液壓支架的設(shè)計、加工工藝工作是很重要并且是很復(fù)雜的。在實際市場中，由于液壓支架的類型很多，其設(shè)計工作也是很大的，我們要在實際的生產(chǎn)需要中不斷地更新設(shè)計理念和設(shè)計方法，通過采用三維 CAD 動態(tài)設(shè)計等先進的技術(shù)開發(fā)支架結(jié)構(gòu)分析計算軟件系統(tǒng)，完善結(jié)構(gòu)有限元分析軟件系統(tǒng)及實用化，完善液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計，加強細節(jié)設(shè)計。
另一方面我們還要完善標準體系來不斷加強液壓支架設(shè)計、加工工藝的科學性合理性。結(jié)合實際生產(chǎn)情況，努力研發(fā)生產(chǎn)出滿足煤礦企業(yè)需要的液壓支架。
參考文獻
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本文針對我校機械專業(yè)的“茅以升班”基礎(chǔ)好、學習能力強、學習積極性高等特點，從加強培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、全面進行綜合素質(zhì)教育的目的出發(fā)，在工程材料和材料成型工藝基礎(chǔ)課程的設(shè)置、教學方法、教學手段和實踐環(huán)節(jié)等方面進行了改革和探索。
關(guān)鍵詞
工程材料 材料成型 教學改革 創(chuàng)新能力
一、課程體系的改革
（一）課程改革與優(yōu)勢。工程材料與成型工藝基礎(chǔ)課程是工科院校機械類專業(yè)的一門十分重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，也是機械類專業(yè)的課程設(shè)置中唯一的一門全面介紹工程材料與鑄、鍛、焊等熱加工領(lǐng)域中的工藝方法、工藝技術(shù)以及相關(guān)基礎(chǔ)理論的課程，為畢業(yè)生今后的設(shè)計與制造等生產(chǎn)技術(shù)工作具有重要的指導作用。
課程的教學對象是我們學校設(shè)立的“茅以升班”（機械專業(yè)的創(chuàng)新班）的學生，是全校遴選出來的成績、學習風氣好的“尖子生”班，接受能力強，學生整體的學習熱情比較高。該班的培養(yǎng)計劃中課程設(shè)置比較多，每門課的學時被相對壓縮。所以，本著寬基礎(chǔ)、高效率地為學生傳授綜合知識的目的，將《工程材料》和《材料成型工藝基礎(chǔ)》兩門課融合、壓縮成《工程材料與成型工藝基礎(chǔ)》一門課，并對教學大綱進行了調(diào)整，制定了相應(yīng)的教學計劃。
這樣的課程改革，在教學內(nèi)容的設(shè)置上具有優(yōu)勢和特點是：
1、避免了知識的重復(fù)性 如鐵碳合金相圖、鑄造合金、非金屬材料等部分在兩門課程中出現(xiàn)了重復(fù)的現(xiàn)象，這對于“茅以升班”的學生就顯得浪費了時間，做不必要的重復(fù)學習。
2、增加了知識的系統(tǒng)性 兩門課合并成一門課，會使各章節(jié)的知識更加系統(tǒng)性。如熱處理中部分的內(nèi)容中，有消除應(yīng)力退火工藝，而鍛壓成型部分的回復(fù)與再結(jié)晶也有消除應(yīng)力退火的概念和敘述，很容易造成學生的知識混亂。而合并成一門課后可以更有次序、有重點地教學，前后對比便于強調(diào)和辨別其異同之處。
3、強化了各部分內(nèi)容連貫性 工程材料和熱處理部分，實際上是貫穿于各成型工藝的全部過程中，而合并成一門課后，就更便于始終將材料的選擇和熱處理方法運用在鑄造、鍛壓和焊接過程中。這種知識貫通式的教學，不僅利于學生從知識的內(nèi)在聯(lián)系深度上進行有機地理解和掌握，而且使知識形象和具體化，便于理論與實踐相結(jié)合。
（二）合并課程的難點
1、課時少。改革前的課程設(shè)置為工程材料占40+6學時，材料成型工藝基礎(chǔ)占32+2學時，現(xiàn)在兩門課合并成一門課為40+4學時。所以在短時間內(nèi)讓學生比較全面和充分地理解課程的內(nèi)容，有一定的難度。
2、內(nèi)容分散、不易突出重點。這門課實際上是涉及4個專業(yè)方向（材料與熱處理、鑄造、鍛壓和焊接）的專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課，及其工藝課程的內(nèi)容，課程內(nèi)容寬而散。而且，從教學內(nèi)容層次和角度講，無論專業(yè)基礎(chǔ)內(nèi)容還是專業(yè)內(nèi)容，最后又都直接應(yīng)用在成形工藝方法和工藝技術(shù)等方面，從理論到實踐跨度大，進一步增加了教學難度。
3、課程的重要性容易被忽視。在大學學習的期間，很多肯于鉆研的學生，容易產(chǎn)生“重理論輕實踐、重設(shè)計輕工藝“的傾向。所以，面對邏輯性弱、概念繁多、內(nèi)容分散、難于歸納重點的課程，在學生中容易普遍產(chǎn)生對本課程的輕視傾向。另外這門課對于機械專業(yè)的學生，不是他們的專業(yè)課，但卻是機械專業(yè)不可缺少的、重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。而本課程內(nèi)容的改革將進一步擴展教學內(nèi)容的范圍，在較少的學時內(nèi)進行教學，更易給學生造成教學內(nèi)容散的印象。
4、實驗少，理論和實踐容易脫節(jié)。本課程是在大二第二學期進行講授，而此階段的學生絕大多數(shù)的動手能力和實踐感性認識仍然極為薄弱。另一方面，本課程的內(nèi)容又具有很強的實踐性，基本原理與理論、工藝參數(shù)的選擇等內(nèi)容，脫離實際的成形工藝過程就無法真正有效地講授。因此，如何在教學中加強學生實踐環(huán)節(jié)的理解認識， 也是教師面臨的一個重要的課題。
總之，本課程具有教學內(nèi)容多、學時少、理論抽象枯燥、綜合性和實踐性又很強的特點和問題。同時，課程中傳統(tǒng)內(nèi)容的比例大，在現(xiàn)代化信息需求不斷增加的現(xiàn)代社會，尤其是對于一批非常勤奮和綜合素質(zhì)高的學生，采用以往的教學內(nèi)容組織方法、教學方法和教學手段已經(jīng)不能滿足學生的需求。
鑒于上述課程內(nèi)容的困難和特點，我們認真研究各種參考教材，綜合近年來工程訓練中心和有關(guān)實驗室的建設(shè)經(jīng)驗，走訪、學習了兄弟院校的工程訓練中心，積極開展有關(guān)課題研究，采取一系列對應(yīng)措施。努力實現(xiàn)既能充分發(fā)揮本課程的優(yōu)勢，又能夠克服教學中遇到的困難，從而效果更好地發(fā)揮好本課程作用的目的。
二、合理組織教學內(nèi)容
（一）治標需治本，基礎(chǔ)知識是關(guān)鍵。通過多年的教與學的體會認為，該課程的4個專業(yè)方向的原理和基礎(chǔ)知識部分依然是教學內(nèi)容的關(guān)鍵，技術(shù)人員和生產(chǎn)工人之間的最大不同之處也就在于對原理的了解和用理論指導實踐，但又考慮該班是非熱加工專業(yè)，應(yīng)避免過深的專業(yè)內(nèi)容教學。所以，這需要教師首先以專業(yè)實踐經(jīng)驗為基礎(chǔ)，將課程內(nèi)容知識吃透、達到融會貫通的效果，再用簡單、形象的方法講解其原理。
例如把整個教室的幾塊座位當作一個晶面內(nèi)看到的幾個晶粒、每個學生當作一個原子、沒有座位的學生當作位錯，來說明位錯移動；發(fā)面和揉面的例子解釋鑄造和鍛造的組織特點與性能；用大熔爐和小熔池來解釋冶煉和焊接等，讓學生輕松的理解。然后把原理用于分析和解決生產(chǎn)實踐中出現(xiàn)的問題，使理論知識鮮活化。
（二）注意各章節(jié)相互聯(lián)系，使知識靈活化。工程材料與成型工藝基礎(chǔ)雖然包含四個不同的專業(yè)方向，但是它們之間有密切的相互聯(lián)系性和共同點。通過對比與聯(lián)系教學，可將抽象、枯燥的理論內(nèi)容輕松的傳授給學生。如應(yīng)力部分中，通過對熱處理應(yīng)力、鑄造應(yīng)力、鍛壓應(yīng)力和焊接應(yīng)力之間的聯(lián)系與對比，便于學生理解殘余應(yīng)力的形成的本質(zhì)規(guī)律、并加深記憶。通過對鑄造方法、鍛壓方法和焊接方法之間的不同與相互聯(lián)系的分析，使學生分清其各自的特點、應(yīng)用及其意義。另外還對焊接連接、機械連接和黏結(jié)之間的異同對比等，將分散的內(nèi)容相互聯(lián)系和系統(tǒng)化，同時也增加了學生的學習興趣和熱情。
（三）始終貫穿設(shè)計零件的主線，配合零件設(shè)計。工程材料與成型工藝基礎(chǔ)這門課的主要目的是培養(yǎng)學生在零件的設(shè)計時，能夠合理地選擇零件材料和成型方法，設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)，制定合理的工藝步驟和參數(shù)，提高零件的使用性能。以此為主線，每學習一種成型方法時都需要溫習材料選擇和熱處理工藝部分的內(nèi)容，并對比其它的成型方法的優(yōu)劣點。這樣，實質(zhì)上就把在最后一章才出現(xiàn)的“零件的毛坯選擇”的內(nèi)容始終貫穿在整個課程中，而不是孤立地作為一章的內(nèi)容來講。由此，可以使最后一章的講授起到畫龍點睛的作用，把這部分內(nèi)容真正講活。為此，還專門設(shè)定綜合大作業(yè)，通過獨立設(shè)計零件來鍛煉學生的這種能力。通過對單級齒輪減速箱中的各個另部件的材料和成型方法的選擇等鍛煉和檢驗學生對知識掌握的綜合能力。
三、改革教學手段，提高教學質(zhì)量
1、采取多媒體手段和跟蹤實習，強化實踐性內(nèi)容。本課的整個教學過程幾乎直接或間接地涉及設(shè)備工具的操作、比較煩瑣的生產(chǎn)工藝過程、零部件結(jié)構(gòu)等實踐性很強的內(nèi)容，講授起來十分困難。為此，本課比較系統(tǒng)地遴選、制作了教學動畫、錄像等多媒體教學內(nèi)容，使學生在較短的時間內(nèi)清晰、正確地了解各個主要工藝過程。然后進一步強調(diào)講解重要概念、突出主要機理等內(nèi)容。這樣既進一步強化補充了實習、實驗等實踐教學內(nèi)容，用較少的實踐有效地完成了教與學的任務(wù)。在此基礎(chǔ)之上，跟蹤學生的實習，學生拆裝實習時，根據(jù)學生拆卸柴油機和自行車，讓學生聯(lián)系課堂學的內(nèi)容判斷各部件的材料和成型方法及工藝；學生自己親手制作的小錘，錘頭的硬度不夠，通過表面感應(yīng)加熱淬火和回火等熱處理提高其硬度等實踐，強化和加深學生對所學知識的理解。
2、提問式教學、上課回答問題。新問題的導入大多要通過對新問題的提出的方法來進行。比如，進入鍛壓前將鑄造的主要優(yōu)點和不足再強調(diào)一次，然后提出如何解決鑄造組織不致密的缺點等引入鍛壓的知識，讓學生帶著疑問學習。講到變形強化的時候提問以前是否學過其他的強化方法，引出熱處理強化（相變）和合金強化，從而歸納強化的內(nèi)容等。不僅僅復(fù)習了前面的內(nèi)容，也幫助學生把所學知識融會貫通，并學會總結(jié)式的學習方法。
3、展開課堂討論。通過講授和自學，結(jié)束一部分內(nèi)容后。按照學習討論小組指定討論題目和設(shè)計題目，讓各小組充分討論后派代表在全班發(fā)表，然后接受其他同學和老師提出疑問和問題，大家展開討論。在這種能夠充分發(fā)揮學生自身能力的討論式學習中，每個小組都認真準備，查閱了大量的文獻，做了市場調(diào)查，然后從選材料—成型方法—結(jié)構(gòu)設(shè)計—制定工藝—所能出現(xiàn)的問題及解決的方法等都做了詳細的說明，并根據(jù)自己的分析提出了新的設(shè)想，學生的作品都非常優(yōu)秀。更可喜的是，他們把自己小組解決不了的問題提出來讓大家一起解決，相互提問和回答十分踴躍，形成了全班集體展開問與學、積極思考、熱烈討論的氣氛。我們認為這是一個成功和有效的學習方法，具體的細節(jié)還有待遇進一步的細化和探索。
課堂討論不僅是對整個教學內(nèi)容的概括、總結(jié)和應(yīng)用，而且集中體現(xiàn)了該課程的主要教學目標和要求。也就是，通過該課程的學習，使學生了解在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，優(yōu)良設(shè)計、優(yōu)質(zhì)材料和高質(zhì)量熱處理對提高機械產(chǎn)品質(zhì)量的重要意義，并使學生進一步靈活或真正掌握和應(yīng)用這方面的知識和技能。同時，也起到了將4個專業(yè)方向的內(nèi)容密切的聯(lián)系起來的作用。
4、添加一些當今國際的新技術(shù)和新工藝，進一步激發(fā)學生的興趣。在課程講授的過程中，盡量增加國內(nèi)外的相關(guān)先進技術(shù)與工藝對比的內(nèi)容，讓學生了解我國存在的現(xiàn)狀和目前存在的問題和優(yōu)勢；講解每一個技術(shù)、工藝的同時都相應(yīng)的介紹其發(fā)展過程和目前正在研究的內(nèi)容，培養(yǎng)學生科研意識，鼓勵學生創(chuàng)新思維，撰寫論文。這樣不僅能吸引學生的注意力，而且培養(yǎng)學生良好的科研與創(chuàng)新意識。
還引入了一些工程中失效破壞的實例，來引導學生學習相關(guān)的內(nèi)容。如，通過對美國911事件大樓倒塌的原因分析，加深學生對材料性能的理解；通過永樂大鐘的制造過程和前蘇聯(lián)過去鑄造大鐘斷裂的事例引入學生學習鑄造的興趣；通過對德國的高速列車出軌事故分析、日本的電梯斷裂事故和中國的高強度螺栓斷裂分析等，幫助學生復(fù)習和靈活應(yīng)用所學知識，增加他們對本課程的學習興趣。
四、改革考試方式方法，培養(yǎng)學生的學習興趣和創(chuàng)新思維
由于“茅以升班”都是比較優(yōu)秀的學生，上課幾乎沒有缺勤的現(xiàn)象，無論是作業(yè)還是實驗，成績幾乎都是優(yōu)秀，所以按照一般的考核對他們不適用。為此，通過增加課堂提問，課堂討論等考核內(nèi)容，來考核學生的平時的學習情況和接受能力。另外，期末考題的出題方式也很重要，進一步加大靈活性、發(fā)揮性的題量，增加多選題、綜合性題目來考核學生對知識掌握的程度和靈活性。
關(guān)鍵詞：材料科學基礎(chǔ)；實驗教學改革；預(yù)期效果
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）08-0036-02
材料科學基礎(chǔ)是材料科學方法與工程專業(yè)一級學科公共主干課，是介于一般基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的專業(yè)基礎(chǔ)課，在教學中占有極其重要的地位，是學習其他相關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。材料科學基礎(chǔ)實驗是與材料科學基礎(chǔ)課程教學配套的實踐性課程，該課程的主要目的是培養(yǎng)學生的基本實驗、實踐能力，能應(yīng)用所學的基本知識分析實驗現(xiàn)象，解決實驗中出現(xiàn)的問題。能根據(jù)要求查閱資料，設(shè)計實驗方案，正確分析實驗結(jié)果。通過實驗培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力以及創(chuàng)新精神。
隨著國家高教改革的實施，實驗課在教學中越來越受重視，很多高校以把實驗課作為一門獨立的課程來計算學分，為提高學生的動手能力，使實驗與教學有機的結(jié)合起來，讓學生在以后的工作中能學以致用，我們進行了一些探索和討論，希望目前實驗教學中一些不合理、不適合的方面能得以改進，充分發(fā)揮發(fā)揮實驗教學在專業(yè)教學中的作用。
一、課程的主要內(nèi)容及實驗教學的現(xiàn)狀
本課程將系統(tǒng)全面介紹材料科學的基礎(chǔ)理論知識，諸如固體材料的結(jié)合鍵，材料的結(jié)構(gòu)與性能，材料中的擴散，材料的相變，材料的塑性變形與強化，以及材料科學研究方法等，將金屬材料、無機非金屬材料、聚合物材料緊密地結(jié)合在一起。通過學習，要求學生掌握材料組織結(jié)構(gòu)―成分―工藝―性能相互關(guān)系的基本規(guī)律和基本理論，深入理解他們之間的相互關(guān)系，培養(yǎng)學生應(yīng)用所學的知識，分析、解決材料研究、開發(fā)和使用中實際問題的能力。初步掌握材料科學研究的思路和方法，為后續(xù)課程的學習和進一步深造奠定理論基礎(chǔ)。
目前，我院材料科學基礎(chǔ)實驗課程存在著一個全國高校實驗教學普遍存在的問題――實驗與專業(yè)課之間為隸屬關(guān)系。實驗內(nèi)容往往各自獨立，實驗之間缺乏連貫性，由于實驗主要以分析材料的組織為主，因此常常出現(xiàn)重復(fù)實驗操作的現(xiàn)象，往往造成實驗室效益低下，教師、設(shè)備、房屋等的極大浪費。實驗的模式，往往是以驗證性實驗為主，大多是按照實驗指導書，在實驗室人員的指導下按部就班地進行實驗，學生做完實驗后常常不知道做此實驗的目的、意義是什么，使學生缺乏對實驗過程的理解及相關(guān)理論知識的融會貫通，不能充分掌握和利用所學知識進行創(chuàng)新。同時，目前實驗主要以驗證實驗為主，大大阻礙了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。有的實驗操作具有重復(fù)性，學生常常由于重復(fù)相似的實驗，而失去對實驗的興趣，進而對實驗抱著敷衍的態(tài)度。如，鋼鐵平衡組織及鑄鐵組織的觀察、馬氏體形態(tài)觀察、金屬的低倍組織缺陷觀察等，目前主要是學生用金相顯微鏡對各種組織的標樣進行觀察，實驗具有相似性，學生做實驗時實驗興趣逐漸減退，往往做完實驗很快就忘了。
二、實驗教學改革的內(nèi)容
1.驗證型實驗加深學生對基本理論的理解。由于材料科學基礎(chǔ)實驗是學生首次進入專業(yè)實驗室，因此他們對實驗室的基本情況都不了解?；A(chǔ)實驗，主要使學生了解實驗室的規(guī)章制度、注意事項及實驗設(shè)備的相關(guān)知識，掌握實驗設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能，及其操作方法。本部分的實驗包括金相顯微鏡結(jié)構(gòu)與使用、金相試樣的制備、金相顯微攝影技術(shù)，要求學生能按實驗指導書的要求，正確進行實驗，聯(lián)系課堂所學知識，加深對所學知識的理解，使學生掌握金相試樣的制備方法，金相顯微鏡的使用方法和金相顯微鏡的數(shù)碼照相法。
2.綜合型實驗培養(yǎng)學生綜合實踐能力。在這一實驗環(huán)節(jié)中，要求學生能根據(jù)實驗?zāi)康?，合理設(shè)計實驗方案，正確進行實際操作，應(yīng)用所學的理論知識分析問題實驗結(jié)果，解決實驗中出現(xiàn)的問題。如鐵碳合金平衡組織的觀察與分析等。這些實驗可與材料熱處理、材料工藝學課程的學習一起進行。將一個班的學生分成若干個組，每組4～6名學生，由學生根據(jù)材料熱處理、材料工藝學課程所學知識，在老師的指導下，學生從原料的選擇、加工開始，進行配料、成型、熱處理、制備金相試樣，進而進行金相實驗，分析各組間觀察到的金相圖像不同的原因。
3.設(shè)計型實驗提高學生創(chuàng)新能力。在有關(guān)教師的指導下，學生應(yīng)用所學本課程的理論知識，在本學科的前沿進行一些探索性的實踐，可以在本課程時間內(nèi)提出有創(chuàng)新性的設(shè)想和研究方案，而后在開放實驗室中進行，也可以是教師科研工作中與本課程內(nèi)容有關(guān)的小課題，鼓勵學生應(yīng)用所學的知識提出創(chuàng)新性的設(shè)想。如：“高強鋁合金組織與性能研究”的實驗。首先，學生在研究生的指導下完成相關(guān)文獻的查閱，通過查閱文獻，擬定出實驗?zāi)康?。提高鋁合金強度的方法很多，如添加合金元素、制定合理的熱處理工藝、采用最佳的制備工藝等，本實驗的實驗?zāi)康募催x取適當?shù)姆椒ㄒ蕴岣咪X合金的強度。其次，學生在結(jié)合文獻的基礎(chǔ)上，根據(jù)實驗室條件，選擇適當?shù)膶嶒炘O(shè)備。如，我院實驗室可選相應(yīng)實驗設(shè)備有：電阻熔煉爐、金相顯微鏡、硬度計、力學性能實驗機、掃描電子顯微鏡等。學生可通過所選實驗設(shè)備進行合金熔鑄、合金熱處理、力學性能分析、顯微結(jié)構(gòu)分析等實驗。然后，學生結(jié)合文獻在老師的指導下擬定切實可行的實驗步驟。在研究生的參與下完成實驗。在實驗實施過程中，可以幾個同學一起完成，這樣又可培養(yǎng)學生的協(xié)作能力。
4.實驗報告的撰寫。目前，大多數(shù)學生在撰寫專業(yè)實驗報告時，仍按照大學物理實驗報告的模式來撰寫，包括實驗題目、實驗?zāi)康?、實驗器材、實驗原理、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理以及問題的分析討論幾個主要部分。但綜合型實驗與設(shè)計型實驗的實驗報告要求按正規(guī)期刊上發(fā)表的小論文的格式進行撰寫。這樣有利于培養(yǎng)學生的邏輯思維、文字表達能力。較好的小論文還可以進行發(fā)表，以此來提高學生學習的興趣、學習自信，及學院的教學影響力。
三、教學實驗改革的預(yù)期效果
材料科學基礎(chǔ)通常開設(shè)在第五學期，是我院材料類本科生接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，課時多，課程難度也比較大，其實驗課主要圍繞組織的金相分析為主，有一定的操作重復(fù)性，學生實驗后往往記不住實驗的內(nèi)容，缺乏實驗興趣。經(jīng)過實驗教學改革，開設(shè)綜合型實驗及設(shè)計型實驗后，在實驗過程中，學生都是實驗的主體，整個實驗都是在實驗室老師的指導下由學生獨立完成，綜合實驗對培養(yǎng)學生主動學習、靈活運用所學理論知識及創(chuàng)新的能力，激發(fā)學生的學習熱情，提高學生解決分析問題的能力，都具有一定的效果。
四、結(jié)束語
以上是本人在材料科學基礎(chǔ)實驗教學過程中，對實驗教學改革的一些思索。實驗環(huán)節(jié)是工科學生學習期間的重要環(huán)節(jié)，實驗教學工作的好壞，直接影響到學生專業(yè)知識學習能力、實踐動手能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，因此，實驗教學的改革是一項勢在必行的艱巨任務(wù)，如何開展材料科學基礎(chǔ)實驗的教學改革是值得進一步深思和探討的。
參考文獻：
[1]胡庚祥.材料科學基礎(chǔ)[M].上海：上海交通大學出版社，2000.
[2]那順桑.金屬材料工程專業(yè)實驗教程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.
【關(guān)鍵詞】船舶；焊接；缺陷；質(zhì)量管理
1引言
船舶焊接技術(shù)是現(xiàn)代化船舶制造中一項關(guān)鍵的技術(shù)，要想保障船舶航行的設(shè)備安全，就應(yīng)該在實際船舶的制造中，加強對船舶制造中的技術(shù)應(yīng)用研究，只有保障了船舶制造中的技術(shù)應(yīng)用，才能夠?qū)⒋爸圃鞂崿F(xiàn)安全性管理。為此論文進行了船舶制造中的焊接技術(shù)應(yīng)用研究，通過對焊接技術(shù)中的缺陷分析，從而進行了提升船舶焊接質(zhì)量管理的辦法，并且進行了船舶焊接質(zhì)量管理的注意事項分析，希望通過論文的分析，能夠全面提升船舶焊接中的缺陷管理，加強船舶焊接中的質(zhì)量管理，從而全面提升船舶航行的安全性。
2船舶焊接中常見的缺陷類型其缺陷形成原因分析
2.1焊接氣孔
焊接氣孔，是在船舶焊接缺陷中經(jīng)常見到的一種缺陷，之所以會出現(xiàn)焊接氣孔，是因為在實際焊接的過程中，熔池中的氣體沒有完全溢出，熔池就已經(jīng)凝固，因此這種背景下，就會導致成型的焊接縫中，出現(xiàn)孔洞，這些孔洞在實際船舶焊接缺陷中，是以表面氣孔和內(nèi)部氣孔兩種形式而存在的[1]。由于氣孔的存在導致船舶焊接的橫截面減少。降低了船舶焊接中的接縫處安全強度，同時由于船舶焊接中存在氣孔，使得在實際船舶焊接過程中船舶的美觀性受到了破壞。按照我國船舶焊接缺陷的要求規(guī)定，在實際船舶的焊接作業(yè)中，外板以及倉口是不允許存在氣孔的，在其他位置的焊接中允許存在的焊接氣孔個數(shù)不能超過兩個。
2.2焊接夾渣
當焊接作業(yè)完成后，焊接接縫中存在的雜質(zhì)被稱為焊接夾渣。由于焊接夾渣的存在在實際船舶的焊接中，會直接影響到焊機的密度和強度。因此在船舶的焊接中是不允許存在焊接夾渣的[2]。在實際焊接作業(yè)過程中，如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了焊接夾渣，應(yīng)該及時進行夾渣的處理。保證在船舶焊接表面不存在夾渣。一般情況下出現(xiàn)焊接夾渣的原因有以下幾點：一是在實際焊接中焊接的坡口處理不干凈；二是在實際焊接過程中處理多層焊接時，對通道內(nèi)的雜質(zhì)處理不干凈；三是在實際焊接過程中，焊接的材料質(zhì)量差，導致焊接的途中掉落在熔池中。四是由于焊接的操作較快，使得焊接熔池中的雜質(zhì)沒有足夠的時間篩離出熔池。
2.3焊接裂紋
焊接裂紋是船舶焊接中一種比較嚴重的焊接缺陷，在焊接過程中，由于焊機的不全面，或者是在實際焊接的過程中沒有足夠的焊接融合時間，因此出現(xiàn)焊接縫隙間斷和突變情況。焊接中出現(xiàn)焊接裂紋，對整個焊接的質(zhì)量是非常有影響的，要想全面保障和提升焊接的質(zhì)量，就應(yīng)該在實際焊接的過程中，加強對焊接中的裂縫強度處理，只有處理好焊接中的裂紋才能夠保障整個船舶焊接的結(jié)構(gòu)不受到影響。因此在實際船舶制造焊接技術(shù)的應(yīng)用中，一定要注重對焊接裂紋處理，只有保障了焊接中的裂紋處理是完善的，才能夠全面提升船舶焊接的質(zhì)量安全[3]。
3船舶焊接質(zhì)量管理辦法
3.1焊接處理前期準備
在進行船舶焊接施工作業(yè)之前，要及時進行船舶焊接的前期準備工作，在準備工作中要加強對船舶焊接中的原材料審核，同時要按照實際焊接的需求對焊接過程中要運用到的技術(shù)和焊接中需要的工藝數(shù)值匹配進行分析。只有保障了船舶焊接作業(yè)中的工藝數(shù)值對應(yīng)，然后才能夠按照專門的焊接工序去進行焊接作業(yè)的施工。一般情況下，船舶焊接作業(yè)的工藝參數(shù)對應(yīng)如下表1所示：
3.2焊接途中的技術(shù)應(yīng)用
在船舶焊接過程中，應(yīng)該實施動態(tài)的焊接工藝監(jiān)督，保障在整個焊接的過程中，焊接技術(shù)的應(yīng)用是規(guī)范的，同時在焊接的過程中，要注重對焊接電流以及焊接保護設(shè)施管理，例如在實際焊接中有些焊接是需要借助稀有氣體進行焊接的催化劑處理，這就需要在實際焊接的過程中進行專門的焊接護理。同時在船舶的焊接中要注重對焊接工序的掌控，不要將焊接的工序弄混，這是保障焊接作業(yè)管理實施的重要性保障之一。為了保障整體的焊接作業(yè)穩(wěn)定性，需要在焊接的過程中進行專門的焊接抽煙檢查，如果在抽樣檢查中發(fā)現(xiàn)存在缺陷，應(yīng)該及時針對缺陷進行管理，只有保障了缺陷管理，才能全面提升焊接的質(zhì)量。
3.3焊接過程中的缺陷處理
3.3.1防止裂紋產(chǎn)生
在焊接過程中，為了防止裂紋出現(xiàn)而進行專門的措施處理，在實際措施的處理中要針對焊接的材料以及焊接中涉及到的焊條進行充分的選擇，只有保障在實際焊接過程中對焊接的材料和焊接工序充分明確，才能夠全面提升焊接的質(zhì)量。裂紋的防止要進行專門的焊接材料清潔，同時在焊接的過程中，要對焊接設(shè)備進行及時的預(yù)熱處理，保障焊接設(shè)備能夠正常運行。
3.3.2防止焊瘤出現(xiàn)
在焊接過程中為了保障焊接的工序不受到影響，因此在實際焊接作業(yè)中要進行專門的焊瘤預(yù)防管理工作，只有保障焊接中不會出現(xiàn)焊瘤，才能夠使得整個焊接過程中的船舶表面是光滑不受影響。因此在實際焊接的過程中，需要進行專門的焊接技術(shù)處理，例如處理焊接中的短弧以及焊接的停留時間等。
4強化船舶焊接質(zhì)量管理的注意事項
在船舶焊接中，由于船舶焊接中的缺陷是由多方面因素造成的，因此在實際焊接過程中，需要對焊接中的質(zhì)量管理要素進行管控，從而在質(zhì)量管理的控制中全面提升船舶焊接的質(zhì)量。一般情況下，船舶焊接中要注意的質(zhì)量管理事項有以下幾點：①加強對焊接工人的技術(shù)培訓，提升焊接工人的工作能力；②加強焊工質(zhì)量安全管理意識，建立安全質(zhì)量監(jiān)督管理體系；③加強焊接設(shè)備的運行狀況檢查，保障焊接設(shè)備的安全性工作；④建立維護保養(yǎng)制度，指定專門的人員進行負責；⑤對焊接材料的篩選要嚴格；⑥按照焊接材料的特性進行專門的焊接設(shè)備應(yīng)用；⑦嚴格按照焊接施工工藝進行施工管理；⑧強化焊接作業(yè)環(huán)境管理，杜絕違章環(huán)境管理；⑨加強對焊接中的缺陷處理，保障焊接的質(zhì)量。
5結(jié)語
綜上所述，在現(xiàn)代化船舶航行事業(yè)飛速發(fā)展中，要想全面提升船舶航行的質(zhì)量，就應(yīng)該在船舶制造過程中，加強對其制造中的焊接技術(shù)進行管理。只有在焊接技術(shù)的管理中，全面提升了船舶的焊接缺陷檢查，才能夠全面而又有效地進行船舶的質(zhì)量管理。論文在實際研究中，主要針對船舶焊接中的四種缺陷，以及四種質(zhì)量管理辦法和強化船舶質(zhì)量焊接的注意事項進行了分析研究。通過分析得知，要想全面提升船舶焊接的質(zhì)量管理，就應(yīng)該在實際焊接中不斷地對焊接技術(shù)和焊接質(zhì)量提升，同時要在焊接的過程中，加強對焊接中的注意事項管理，只有全面實現(xiàn)了焊接質(zhì)量管理控制，才能夠徹底解決船舶焊接的缺陷問題。
【參考文獻】
【1】盧意,曹元軍,朱艷.船舶焊接中的缺陷與防治措施[J].裝備制造技術(shù),2015,03(07):160-161.
【2】盧意,曹元軍,朱艷.船舶焊接中的缺陷與防治措施[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2015,02(01):61-62.
