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1、工程材料實(shí)驗(yàn)課程革新思路論文1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體做法 為了提高學(xué)生對(duì)這門課程所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力,在實(shí)驗(yàn)室 現(xiàn)有的條件基礎(chǔ)上, 我們把原課程中分期進(jìn)行的熱處理操作、 金相顯 微鏡的使用、顯微組織的觀察以及材料力學(xué)課程中材料的拉伸等幾個(gè) 單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)串聯(lián)成一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn) “熱處理工藝設(shè)計(jì)及成形方法的選 擇”,要求學(xué)生根據(jù)所定題目的任務(wù)書仔細(xì)閱讀、查閱資料,制定工 藝、設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案,最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析。1.1 實(shí)驗(yàn)的基本步驟(1)首先確定實(shí)驗(yàn)材料(一般為18mm勺45鋼熱軋棒料),我 們主要選擇機(jī)加工應(yīng)用廣泛和最經(jīng)濟(jì)的45 鋼作為實(shí)驗(yàn)材料,該材料綜合性能良好,具有一定勺代表性。(

2、 2)實(shí)驗(yàn)前根據(jù)實(shí)驗(yàn)室勺設(shè)備 情況,通過(guò)查閱資料確定出“退火、正火、淬火、低溫回火、中溫回 火、高溫回火”六種最終熱處理工藝,制訂出熱處理工藝過(guò)程、設(shè)計(jì) 操作步驟、確定工藝參數(shù)(如加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度和方式 等)。( 3)確定試樣勺車削加工過(guò)程,加工出一個(gè)如圖 1 所示勺拉 伸試樣零件。 ( 4)測(cè)定 45 鋼試樣熱處理前后勺硬度及最終熱處理后 勺強(qiáng)度及塑性指標(biāo)(包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率、截面收縮率) 。(5)以上六種熱處理工藝分別同步處理 6個(gè)尺寸為15mM 10mm勺金 相試樣,并完成從粗磨-精磨-拋光-腐蝕的試樣制備過(guò)程。(6)制好試樣后在金相顯微鏡上觀察其顯微組織特征。(

3、 7)觀察試樣勺 斷口形狀及特征。1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析由實(shí)驗(yàn)可知, 45 鋼經(jīng)過(guò)不同熱處理可獲得不同的組織和使用性 能。45 鋼退火后,其顯微組織由塊狀珠光體和鐵素體組成 (見(jiàn)圖 2), 可使組織均勻細(xì)化,降低硬度,提高塑性,改善加工性能、減少內(nèi)應(yīng) 力。與退火相比,正火的加熱溫度較高,冷卻速度更快,由顯微組織 觀察其珠光體片層較細(xì)、鐵素體晶粒也比較細(xì)?。ㄒ?jiàn)圖 3),因而正 火比退火具有更高的力學(xué)性能。 淬火后獲得板條狀和細(xì)針狀混合型馬 氏體組織,由于其冷卻速度很快,硬度和強(qiáng)度遠(yuǎn)比退火和正火后高, 但塑性差、脆性大,在交變載荷和沖擊載荷作用下極易斷裂,因此, 淬火后的零件必須進(jìn)行不同的回火,來(lái)調(diào)

4、整強(qiáng)度、硬度,獲得所需要 的塑性和韌性。 45 鋼低溫回火后的組織為回火馬氏體,其顯微組織 表現(xiàn)為由針狀馬氏體和極細(xì)碳化物組成; 中溫回火后的組織為回火托 氏體,其顯微組織由針狀鐵素體與細(xì)粒狀滲碳體組成; 而高溫回火后 的組織為回火索氏體, 其顯微組織由等軸狀鐵素體與高度彌散分布的 滲碳體組成。隨著回火溫度的升高, 45 鋼的強(qiáng)度、硬度逐漸降低, 但塑性、韌性明顯提高。2 實(shí)驗(yàn)改革的成效2.1 培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力 在進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生從查閱文獻(xiàn),自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方 案,選擇材料,確定實(shí)驗(yàn)步驟,直至實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論,使他們?cè)陂_(kāi) 闊眼界的同時(shí),也大大提高了自學(xué)能力。2.2 鞏固了所學(xué)的理論知

5、識(shí)在課堂上,學(xué)生學(xué)到的知識(shí)比較抽象,不易于理解,印象不深 刻。例如,在講述金屬材料中的典型組織及其性能的時(shí)候,如果不親 眼看見(jiàn)組織特征,就很難理解金屬組織和熱處理工藝及性能的關(guān)系。 通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn), 學(xué)生從選擇材料、 親自進(jìn)行熱處理操作并測(cè)定性能到 最后做出金相試樣并觀察顯微組織。 通過(guò)一系列的操作, 能夠深刻體 會(huì)材料工藝組織性能之間的聯(lián)系, 并且能運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí) 聯(lián)系操作過(guò)程來(lái)指出組織中的缺陷產(chǎn)生的原因并分析其對(duì)性能的影 響。能把理論知識(shí)應(yīng)用到分析和解決問(wèn)題上, 這才是學(xué)習(xí)的真正目的。2.3 提高了學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,由于各種因素的影響,我們遇到了一些問(wèn)題,

6、例如我們?cè)趯?duì)淬火后的 45 鋼進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有發(fā)生屈服,斷 口基本呈平面狀, 而且也沒(méi)有明顯的軸向伸長(zhǎng), 與我們平時(shí)所看到的 塑性材料拉伸時(shí)發(fā)生明顯的局部頸縮和軸向伸長(zhǎng)有很大的出入, 倒是 與脆性材料(如鑄鐵)拉伸的情況很相似,但拉斷試樣所需的載荷卻 比鑄鐵的最大抗拉載荷大得多(超過(guò)了 110KN鑄鐵的最大抗拉載荷 不超過(guò)20KN而45鋼其它熱處理后的最大抗拉載荷不超過(guò) 80KN , 開(kāi)始大家都以為是熱處理操作出錯(cuò), 但重新經(jīng)過(guò)幾次處理后還是得出 一樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 在進(jìn)行討論時(shí)得出淬火時(shí)采用水冷方式, 冷卻速度 很快,獲得了馬氏體組織, 馬氏體最大的特點(diǎn)就是硬而脆,強(qiáng)硬度很 高,但塑韌性很差,因此不能觀察出屈服現(xiàn)象和明顯的變形。2.4 培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和堅(jiān)韌不撥的毅力實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生創(chuàng)造了良好的實(shí)驗(yàn)氛圍, 同學(xué)們?cè)谝黄鹣嗷ヌ接憽?相互幫助, 既拉近了同學(xué)們之間的距離, 又培養(yǎng)了同學(xué)們的團(tuán)隊(duì)合作 精神;在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 對(duì)材料進(jìn)行熱處理和金相試樣制備的難度 相對(duì)較大,也需要較長(zhǎng)的時(shí)間,有時(shí)需反復(fù)多次才能把實(shí)驗(yàn)做完,同 學(xué)們克服種種困難,順利完成了綜合性實(shí)驗(yàn)。3 結(jié)束語(yǔ) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校特別是工科專業(yè)的重要組成部分,是開(kāi)展教學(xué) 工作,提高教學(xué)質(zhì)量, 培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人 才不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 工程材料及成形課程綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模 式的改革嘗試證明

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