关键词：实验教学；碳钢热处理；金相实验；BJ-X便携式金相显微镜

 

Realizationofcrbonsteelheattreatmentandmetallographyexperimentteaching

 

Abstract：Inthispaper，basedontheexperienceofteachingcarbonsteelheattreatmentandmetallographicexperiment，wetrytocl~fytheimportanceofexperimentalteachingonimprovingstudentqualityandinnovationcapability．

 

Keywords：experimentalteaching；carbonsteelheattreatment；metallographicexperiment

 

碳钢热处理和金相实验是材料物理专业实验中的两个基本实验。通常认为这两个实验内容多、教学时数多，再加上消耗材料、消耗能源，给该实验的开设增加了许多不利因素。尤其是金相实验，一块金相式样要经过整平、粗磨、细磨、抛光和侵蚀等多道工序才能进行观察，这些制样工序都以手工为主，而手工制样繁杂费时，对一个初次接触的学生来说，花2到3个小时还不一定能制得一块合格的金相样品。因此，学生常常感到金相实验乏味单调，缺乏积极性。

 

针对上述情况，我们将碳钢热处理和BJ-X便携式金相显微镜金相实验的内容结合起来。总的指导思想是将传统的实验教学中教师为中心的观念转变到教师为主导，学生为主体上来。具体做法是：实验前向学生系统讲解金相组织与热处理的关系，让他们认识到，在金属材料成分一定的情况下，其性能取决于金相组织，而金相组织又是由热处理工艺决定的。金相实验技术是金属材料研究和工业产品质量检验的基本方法。通过金相组织的鉴定来分析其性能，进而设法控制组织来提高金属材料的性能。由此告知学生本实验的目的是研究热处理工艺与金相组织的关系。这样将两部分的实验内容有机地结合起来。由实验室预选几种钢铁材料，由学生自己确定热处理工艺，自己磨制金相试样，抛光、腐蚀、判断组织，然后选择参数拍照片，zui后每人完成一份内容不同的热处理工艺和金相分析报告。再有，在金相分析中，让同学之间相互对比观察，了解不同热处理工艺下的金相组织形态特点及观察分析方法。因每人试样互不相同，同学们在相互对比过程中，既了解了不同热处理工艺下的金相组织，又比较了各自的劳动成果。在实验中，教师重点指导操作技术，实验失败，允许重做，同时鼓励积极思维，把重点放在分析讨论上。BJ-X便携式金相显微镜

 

1BJ-X便携式金相显微镜实验前的准备

 

实验教学与理论教学有所不同，它要求不仅要掌握相关理论知识，而且要掌握实验的技术问题，了解实验与理论的关系。同时实验教学还需要相应的仪器、设备、材料、工具等物品。因此，实验教学的准备工作要求更高，一般来说，实验教学前应做好以下几项内容：

 

（1）掌握理论，钻研实验内容教师要掌握相关理论知识和实验技术，加强业务能力和思想素质。热处理是改善金属材料机械性能的有效手段，而金相分析是正确评价热处理材料性能，并为材料选择提供科学、经济和合理的依据。在上实验课前，教师在透彻理解影响热处理的三大主要参数（加热温度、保温时间、冷却速度）之外，要注意积累相关的实验操作经验。因为热处理过程中的操作技巧也是*的影响因素。如淬火时试件出炉入水的速度就会影响试件金相组织。同时，掌握金相组织与热处理关系的理论知识，如退火钢出现块状铁素体+块状珠光体、淬火后转化为马氏体十二次渗碳体、低温回火转化成回火马氏体、中温回火转化成回火托氏、高温回火转化成回火索氏体，从而理解退火使钢软化、正火使钢细化、淬火使钢硬化、回火使钢多性化的真正含义。

 

（2）准备好实验物品检查碳钢热处理实验用箱式电阻炉及测温、控温装置并妥善放置，发现有损坏的应及时维修或更换。准备好热处理试样，由于市面上碳钢材料质量有一定的波动，材料的准备不是简单的采购，应对其质量和性能有充分的了解。金相实验步骤繁杂，用到的设备和物品较多，课前都必须准备齐全，并使之处于完好状态。对于关键仪器设备，如箱式电阻炉、金相显微镜等，根据操作规程、按照实验内容要求进行反复调试，确保学生实验顺利进行。

 

（3）要求学生充分预习，写出预习报告针对碳钢热处理和金相实验，我们要求学生了解钢普通热处理（退火、正火、淬火、回火）的操作方法；了解钢在热处理时含碳量、加热温度、加热时间、冷却速度及回火温度等主要因素对钢热处理后组织与性能的影响；明确热处理过程中的操作注意事项；制订热处理工艺过程、设计操作步骤、确定工艺参数（如加热温度、保温时间、冷却速度等）；了解钢普通热处理（退火、正火、淬火、回火）下的金相组织形态，建立金相组织形态的感性认识；了解金相制样的基本过程和金相组织观察与分析的基本原理。通过预习让学生产生跃跃欲试的积极意向，如果学生能超越实验教材，设计出新的实验方法，应该给予充分鼓励。

 

2BJ-X便携式金相显微镜实验过程的指导

 

教师在实验过程中的指导尤为重要。学生进行实验时的活动是多方面的，既有思维，又有操作，可能遇到各种各样的问题。教师的任务是如何从理论实际的角度处理学生提出的问题，引导他们有条不紊地进行实验。实验开始前，教师可适当讲解实验注意事项，指出本实验的关键，说明仪器设备的使用方法，还可穿插提问，了解预习情况。比如，做“碳钢热处理”前，让学生了解箱式电阻炉的基本原理、使用方法以及使用注意事项。做“金相实验”前，让学生知道金相试样制备的一般流程以及金相显微镜的使用方法。突出实验过程中的注意事项，如金相试样粗磨时，要用冷水冷却，以免因温度过高，引起金相组织的改变，影响实验结果。讲解过程要有侧重，力求简明扼要。

 

教师做完引导性讲解后，实验步骤如设备调试、操作、数据记录都应由学生独立完成。在碳钢热处理实验中，一般4人一组，要求每位同学进行不同的热处理，热处理工艺学生自定。教师可通过提问方式了解学生制定的热处理工艺是否合理，及时指出不足之处，并提出意见供参考改进。比如加热温度的选择，让学生明白，过高会使试件的晶粒粗大、氧化、脱碳等，过低也达不到要求。从理论上引导学生正确选择热处理工艺、操作方法以及操作注意事项。金相实验有一定难度，步骤繁杂，一般包括试样粗磨、精磨、抛光、侵蚀以及金相显微镜前观察。每一步都关系到实验的成败。教师应及时纠正违反操作规程的实验方法，对多数同学出现的问题可让大家暂停实验，由教师作补充说明后再继续实验。严格规范操作，如试样粗磨时要求表面平整；试样精磨时要求每换一次砂纸，试样均需旋转90。，并用刷子刷净试样表面砂粒，而且只能均匀用力向前推磨，不能来回往返运动。教师指导实验过程中，还要时常提醒学生不要只顾操作，要学会思考。比如试样抛光时引导学生思考怎样才能使磨面达到镜面?为什么要先在抛光盘外缘抛光，然后在盘上按圆形轨道划动，zui后才移到盘*精抛?金相试样制备好后，进行金相显微镜观察是整个实验的重点和难点，此时应指导学生在显微镜里寻找有代表性的显微组织，分析各种金相组织的名称及其组成比例，得到金相组织与热处理之间的关系。

 

3BJ-X便携式金相显微镜实验结果的评定

 

实验后，可通过实验报告检查实验教学效果和评定成绩。实验课的目的之一是提高学生分析问题和解决问题的能力，因此，要求学生进行总结，对实验现象进行整理，从感性认识向理性认识迁移。成绩的评定，主要看他们对原理的叙述、数据的记录与处理、绘图的科学性和对实验现象的理论分析等。鼓励学生总结实验收获和体会，有创新意义的，可以适当加分。发现报告有雷同者，要严肃处理。通过该实验，学生不仅掌握了同种钢材经不同热处理将会得到不同的金相组织和机械性能，而且懂得不同钢材有不同明显不同热处理工艺及不同机械性能，钢材应用时必须合理选择，决不能随便取而代之。BJ-X便携式金相显微镜