關(guān)于《金屬工藝學(xué)》課程教學(xué)改革的探討

1、    關(guān)于金屬工藝學(xué)課程教學(xué)改革的探討    王軍摘要:文章結(jié)合具體生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)金屬工藝學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容補(bǔ)充進(jìn)行了闡述。關(guān)鍵詞:金屬工藝學(xué);普通熱處理;表面熱處理;淬火:g712:a:1674-1145(2009)20-0161-02作為高職學(xué)院的機(jī)電系培養(yǎng)目標(biāo)的基本內(nèi)涵是培養(yǎng)從事機(jī)械加工行業(yè)應(yīng)用型人才,因此課程要以企業(yè)職業(yè)崗位的知識(shí)、素質(zhì)、技術(shù)、能力等作為要求,由于金屬工藝學(xué)課程缺乏實(shí)踐性和應(yīng)用性,學(xué)生的能力有限,僅僅依靠教材上所學(xué)到的知識(shí)是無(wú)法滿足企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的要求,所以教學(xué)方向應(yīng)該結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)將理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)地融合起來(lái),使學(xué)員在今后的生產(chǎn)中

2、能夠正確地應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐。例如企業(yè)中使用的天然氣滲碳工藝、噴霧淬火工藝等內(nèi)容,教材上就沒(méi)有相關(guān)的闡述。因此對(duì)于本課程的教學(xué)就有必要進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。在這里筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),對(duì)這門課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行一下分析,供同行們參考。金屬工藝學(xué)這門課主要是由金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)、鋼的熱處理、金屬材料、非金屬材料四大部分組成。筆者認(rèn)為金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)既然是基礎(chǔ)知識(shí),就不應(yīng)該著重講解只需要對(duì)一些與后面內(nèi)容有關(guān)聯(lián)的部分加以說(shuō)明即可;非金屬材料內(nèi)容對(duì)于本系的學(xué)員今后從事的工作接觸較少,故不需講授。而本課程主要內(nèi)容就應(yīng)該是鋼的熱處理、金屬材料,顯而易見(jiàn)鋼的熱處理是與機(jī)械加工行業(yè)最為密切相關(guān)內(nèi)容之一,同時(shí)也是學(xué)員

3、畢業(yè)后從事職業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向,所以教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)該著重放在鋼的熱處理上,因此補(bǔ)充內(nèi)容也應(yīng)放在這一部分上。教材上關(guān)于鋼的熱處理工藝大綱內(nèi)容回顧:1.普通熱處理工藝:退火、正火、淬火、回火。2.表面熱處理工藝:感應(yīng)加熱表面淬火、化學(xué)熱處理(包括滲碳、滲氮、碳氮共滲)。3.熱處理的主要缺陷及防止辦法:過(guò)熱、過(guò)燒、變形與開(kāi)裂。教材上這幾部分內(nèi)容都有許多不足之處。例如:在熱處理過(guò)程中不可忽視的變形與開(kāi)裂問(wèn)題,僅從內(nèi)應(yīng)力的角度分析了變形與開(kāi)裂產(chǎn)生的原因,而一些具體產(chǎn)品熱處理過(guò)程中如何防止變形這一重要內(nèi)容卻一帶而過(guò)。又如滲碳教材中著重介紹煤油作為滲碳劑,而企業(yè)中常采用天然氣為滲碳劑的滲碳方法?，F(xiàn)就結(jié)合教材中鋼

4、的熱處理工藝應(yīng)補(bǔ)充的內(nèi)容闡述如下。一、普通熱處理工藝普通熱處理有退火、正火、淬火、回火。在配合每一種工藝適當(dāng)舉一些實(shí)例的基礎(chǔ)上,內(nèi)容重點(diǎn)應(yīng)放在大型鍛件的第一熱處理和第二熱處理上(因按國(guó)內(nèi)、外的發(fā)展大件生產(chǎn)是一種趨勢(shì))。大型鍛件的熱處理分為第一熱處理和第二熱處理。鍛壓后的熱處理稱為第一熱處理,它比一般小件的預(yù)備熱處理工藝要復(fù)雜,第一熱處理工藝周期長(zhǎng),除了消除應(yīng)力,降低硬度,便于切削加工以外,其主要目的還在于預(yù)防鍛壓后容易出現(xiàn)白點(diǎn),提高鋼的化學(xué)成分均勻性,細(xì)化組織。而針對(duì)具體鋼材不同其工藝形式也不相同,一共有五種:(1)等溫冷卻:其工藝特點(diǎn)是不加重結(jié)晶,不過(guò)冷;(2)鍛壓后起伏等溫冷卻:其工藝特點(diǎn)

5、是鍛后等溫加熱但不重結(jié)晶;(3)鍛壓后正火回火:其工藝特點(diǎn)是鍛后爐冷時(shí)加重結(jié)晶又加過(guò)冷;(4)鍛壓后起伏等溫退火:其工藝特點(diǎn)是爐冷時(shí)加重結(jié)晶,又稱為二次過(guò)冷;(5)專用工藝:冷軋工作輥等溫退火工藝,其工藝特點(diǎn)是既要考慮防止白點(diǎn)出現(xiàn),又要考慮金屬碳化物的球化問(wèn)題。大型鍛件的第二熱處理就是最終熱處理,常進(jìn)行的工藝分別為調(diào)質(zhì)、正火、回火、時(shí)效。第二熱處理與小件最終熱處理不同之處在于加熱方式、加熱速度、冷卻方式、最終冷卻溫度,而且在低溫升溫階段采用限速加熱?；鼗饡r(shí)也應(yīng)限速加熱,加熱速度應(yīng)小于淬火和正火的加熱速度。為了保證大型鍛壓件冷卻時(shí)不致開(kāi)裂,其冷卻工藝一般都采用逐步緩慢的冷卻方式,冷卻時(shí)不像小件那

6、樣一直冷卻至室溫,而是冷卻到高于室溫的某個(gè)溫度,這個(gè)溫度叫終冷溫度。常用的淬火方式有水冷、鹽水冷、油冷、空冷。對(duì)于水(鹽水)油冷卻工藝;水(鹽水)空水(鹽水)冷卻工藝;油空油冷卻工藝以及噴霧淬火工藝。在講授中要分析不同的原因,再配以不同工藝曲線分析,則使學(xué)員更加便于理解。二、表面熱處理工藝1.感應(yīng)加熱表面淬火,重點(diǎn)補(bǔ)充支承輥工頻感應(yīng)加熱淬火。感應(yīng)加熱表面淬火分為高頻、中頻、工頻感應(yīng)加熱淬火,目前還研制有超音頻感應(yīng)加熱淬火。淬火的頻率越高,工件表面淬硬層就越薄,使得工件表面獲得高硬度和耐磨性,而心部保持較好的塑性和韌性。對(duì)于這個(gè)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)補(bǔ)充大型表面淬火軋輥常用的雙工頻連續(xù)感應(yīng)加淬火和無(wú)鐵芯高感應(yīng)

7、整體加熱的工頻淬火。這兩種工頻淬火的工藝教材上沒(méi)有闡述,應(yīng)詳細(xì)介紹其原理、特點(diǎn)以及生產(chǎn)工藝,以此使學(xué)員能掌握最前沿的知識(shí)點(diǎn)。2.化學(xué)熱處理重點(diǎn)補(bǔ)充天然氣滲碳。天然氣作為滲碳劑在目前很多生產(chǎn)中使用,教材上相關(guān)知識(shí)就沒(méi)有介紹。天然氣滲碳工藝特點(diǎn)是具有滲碳速度快、質(zhì)量穩(wěn)定、取材方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn),尤其對(duì)于單件、小批量生產(chǎn)企業(yè)中對(duì)大型鍛壓件滲碳,用標(biāo)準(zhǔn)井式氣體滲碳爐就不能滿足要求,而用天然氣+氨氣稀釋作為滲碳劑,在非標(biāo)準(zhǔn)氣體滲碳爐中進(jìn)行就有可實(shí)施性。故在教學(xué)中應(yīng)補(bǔ)充這個(gè)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容。三、淬火缺陷及防止淬火的缺陷主要有過(guò)熱、過(guò)燒、變形與開(kāi)裂。重點(diǎn)應(yīng)補(bǔ)充幾個(gè)具體零件在熱處理過(guò)程中如何防止變形和開(kāi)

8、裂的,以及在出現(xiàn)缺陷以后如何有針對(duì)性采取不同的措施進(jìn)行修補(bǔ)。淬火后的零件或多或少都會(huì)產(chǎn)生變形,實(shí)際上零件在淬火階段除了受到熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的影響以外,變形還與零件的形狀、尺寸、化學(xué)成分和淬火工藝等條件的綜合影響有關(guān)。各種成分和各種形狀的零件在淬火過(guò)程中產(chǎn)生變形的主要原因不盡相同,所以對(duì)于這一知識(shí)點(diǎn)的補(bǔ)充應(yīng)采取舉一些典型零件實(shí)例的方法來(lái)分析產(chǎn)生變形的原因:如在裝爐、淬火工藝、淬入方法以及淬火冷卻介質(zhì)等方面采取的防止變形措施。四、結(jié)合學(xué)本院機(jī)械實(shí)習(xí)廠的典型零件的熱處理分析典型零件主要包括電站鍛件,軋輥類零件,這些零件的熱處理工藝書上沒(méi)有闡述,故對(duì)于這一知識(shí)點(diǎn)應(yīng)補(bǔ)充,這樣就能使學(xué)員有理論與實(shí)際相結(jié)合

9、的機(jī)會(huì),學(xué)員容易掌握。(1)電站鍛件的熱處理工藝:主要是電機(jī)轉(zhuǎn)子用的鋼材,對(duì)于熱處理工藝尤其是淬火采用的是噴霧淬火方面加以講授,將這些新工藝的前沿知識(shí)運(yùn)用到教學(xué)中,筆者相信學(xué)員一定能長(zhǎng)很多見(jiàn)識(shí),對(duì)于他們從事這方面的工作有幫助。(2)軋輥類鍛件的熱處理工藝:軋輥類鍛件可分為兩大類。一類是冷軋工作輥和熱軋工作輥;一類是冷軋支承輥和熱軋支承輥。給學(xué)員講授時(shí)應(yīng)從它們各自的工作范圍出發(fā),分析其使用的性能要求和特點(diǎn),確定出相應(yīng)的熱處理工藝。教材上另一個(gè)主要內(nèi)容金屬材料部分的補(bǔ)充應(yīng)以前面講述的典型零件使用的材料,以及一些正在使用的新型材料為補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)。補(bǔ)充原則與鋼的熱處理相類似,這里就不再分析了。五、總結(jié)筆者認(rèn)為通過(guò)對(duì)金屬工藝學(xué)課程知識(shí)的補(bǔ)充,使學(xué)員所學(xué)知識(shí)能與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合,促進(jìn)學(xué)員學(xué)習(xí)質(zhì)量,為今后的學(xué)有所用打下基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1