李柏茹，王永東，梁維中

（黑龍江科技大學(xué)，黑龍江哈爾濱150022）

“金屬熱處理”課程內(nèi)容改革與探討

李柏茹，王永東，梁維中

（黑龍江科技大學(xué)，黑龍江哈爾濱150022）

針對(duì)材料成型及控制工程專業(yè)中金屬熱處理課程教學(xué)內(nèi)容的局限性，提出該門課程內(nèi)容改革的具體措施，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生工程和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

金屬熱處理；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

“金屬熱處理”是材料成型及控制工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是該專業(yè)的主干課程之一。本門課程采用的教材為哈爾濱工業(yè)大學(xué)崔忠圻和覃耀春主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版的普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《金屬學(xué)與熱處理》，該書第九章和第十章為金屬熱處理內(nèi)容，這部分內(nèi)容著重闡述了鋼在不同工藝條件下的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，介紹基本的、成熟的和有用的相變理論。該書的教學(xué)內(nèi)容主要體現(xiàn)了它的基礎(chǔ)性，重視基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論。然而，在新材料、新技術(shù)和新工藝不斷涌現(xiàn)的科技發(fā)展時(shí)代，須要注重將先進(jìn)、高效、實(shí)用的教學(xué)內(nèi)容引入課堂，以豐富學(xué)生的視野，根據(jù)黑龍江科技大學(xué)應(yīng)用型本科教學(xué)目標(biāo)的需要，金屬熱處理課程內(nèi)容的改革勢(shì)在必行！

一、課程內(nèi)容改革的目標(biāo)

在滿足材料成型及控制工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的前提下，充分利用各種可以利用的資源，拓寬熱處理原理及其工藝的知識(shí)面，增加先進(jìn)的熱處理方法，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生的綜合素質(zhì)在各個(gè)環(huán)節(jié)中得到提升。

二、教學(xué)內(nèi)容改革

金屬熱處理這門課程主要包括熱處理原理及熱處理工藝兩部分內(nèi)容。熱處理原理部分的特點(diǎn)是理論抽象，不易理解；熱處理工藝部分的特點(diǎn)是實(shí)踐性強(qiáng)，與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系比較密切。因此本門課程的改革要分別從這兩個(gè)方面入手。

（一）熱處理原理教學(xué)內(nèi)容改革

熱處理原理部分主要講述的是鋼在熱處理過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，屬于抽象的理論，其內(nèi)容主要體現(xiàn)為基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論兩方面。本書中，熱處理原理部分是針對(duì)鋼在熱處理加熱和冷卻過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變，主要包括珠光體轉(zhuǎn)變、馬氏體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和鋼的回火組織轉(zhuǎn)變，與后面熱處理工藝中的“四把火”相對(duì)應(yīng)。其中，珠光體轉(zhuǎn)變對(duì)應(yīng)退火和正火，馬氏體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變對(duì)應(yīng)淬火，而回火組織轉(zhuǎn)變對(duì)應(yīng)回火。片狀珠光體是學(xué)生們?cè)诮饘賹W(xué)中接觸過(guò)的組織，而粒狀珠光體是全新的內(nèi)容，因此，本部分教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)放到粒狀珠光體的形成及其性能上，而對(duì)片狀珠光體內(nèi)容進(jìn)行定量刪減，做到有針對(duì)性的教學(xué)。馬氏體轉(zhuǎn)變是教學(xué)中的重中之重，本書中講解了馬氏體組織、性能和轉(zhuǎn)變特點(diǎn)，內(nèi)容詳盡，利于理解。鑒于當(dāng)今熱點(diǎn)材料——形狀記憶合金的發(fā)展，本課程教學(xué)過(guò)程中，增加馬氏體轉(zhuǎn)變?cè)谛螤钣洃浐辖鹬械膽?yīng)用這一章節(jié)，開闊學(xué)生的視野。貝氏體轉(zhuǎn)變是介于珠光體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變之間的一種過(guò)渡型相變，本部分教學(xué)內(nèi)容改革主要是將課題組有關(guān)貝氏體轉(zhuǎn)變的科研項(xiàng)目融入教學(xué)，增加反映當(dāng)前科技發(fā)展成果的內(nèi)容，提高學(xué)生的工程意識(shí)。

當(dāng)前，有色金屬的發(fā)展及應(yīng)用正在日新月異的進(jìn)行著，在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用，因此金屬熱處理不能僅局限于鋼鐵等黑色金屬材料的熱處理，應(yīng)該將有色金屬及其合金熱處理過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律引入到教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，豐富金屬材料的熱處理理論。本門課程在這部分教學(xué)過(guò)程中，將以鋁合金為例，來(lái)講解其熱處理理論，即合金的固溶處理和時(shí)效，講解其工藝過(guò)程，組織轉(zhuǎn)變及強(qiáng)化作用，為豐富學(xué)生的熱處理理論奠定良好的基礎(chǔ)。

（二）熱處理工藝教學(xué)內(nèi)容改革

鋼的熱處理工藝部分主要以傳統(tǒng)熱處理工藝為主，即普通熱處理的“四把火”（退火、正火、淬火、回火）和鋼的表面熱處理（表面淬火和化學(xué)熱處理）。隨著新材料、新技術(shù)和新工藝不斷涌現(xiàn)，簡(jiǎn)單的四把火和化學(xué)熱處理已不能滿足零件綜合性能的要求。因此，為了豐富學(xué)生對(duì)熱處理工藝的認(rèn)知，本課程對(duì)熱處理工藝部分進(jìn)行改革，增加先進(jìn)的熱處理工藝技術(shù)。

首先，增加當(dāng)前熱處理發(fā)展方向相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而引入先進(jìn)熱處理技術(shù)。眾所周知，熱處理的加工是和環(huán)境資源密切相關(guān)的，其生產(chǎn)用的物料及剩余物料都將導(dǎo)致環(huán)境的污染；另外，熱處理過(guò)程中氧化、脫碳以及產(chǎn)生的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力將影響零件的綜合性能。針對(duì)兩方面的考慮，將真空熱處理、激光熱處理和等離子熱處理等清潔先進(jìn)的熱處理工藝引入課堂教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)清潔先進(jìn)熱處理技術(shù)的了解，開拓學(xué)生的視野，增強(qiáng)知識(shí)的實(shí)效性。

其次，傳統(tǒng)的化學(xué)熱處理，即表面滲碳、表面滲氮和碳氮共滲等，其能源消耗大，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高，采用先進(jìn)熱處理技術(shù)可以節(jié)約能源。其主要措施就是改變傳統(tǒng)化學(xué)熱處理的工藝參數(shù)，如滲碳溫度、碳氮共滲溫度從而達(dá)到節(jié)約能源的目的；另外，采用BRN技術(shù)取代常規(guī)碳氮共滲均可達(dá)到節(jié)約能源的目的。因此，本門課程將會(huì)增加先進(jìn)表面熱處理技術(shù)，與當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)相一致。

另外，在教學(xué)過(guò)程中，盡可能從相關(guān)期刊、報(bào)紙、網(wǎng)站等媒介獲得相關(guān)熱處理發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，進(jìn)行總結(jié)、綜合后，融入到相應(yīng)的章節(jié)中，提高教材內(nèi)容的前瞻性、實(shí)用性，這樣，既保證了教學(xué)內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn)，同時(shí)又具有適度的超前性，為提高學(xué)生的視野、開拓思維、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)奠定了良好的基礎(chǔ)。

三、教學(xué)方法改革

針對(duì)熱處理原理及熱處理工藝兩部分內(nèi)容特點(diǎn)不同，采用不同的教學(xué)方法。熱處理原理部分，內(nèi)容抽象，不易理解。在教學(xué)過(guò)程中，除了采用多媒體、視頻影音材料進(jìn)行講授外，注重采用與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景相對(duì)應(yīng)的方式，將抽象理論化為具體實(shí)物。例如，講解珠光體、馬氏體和貝氏體組織時(shí)，這些微觀組織是看不到，摸不著的，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)很陌生。因此將這3個(gè)組織與具有這3種組織的零部件結(jié)合起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生分析具體零部件的服役條件，進(jìn)而提出其性能的要求，啟發(fā)學(xué)生具體問(wèn)題具體分析。例如，珠光體組織主要應(yīng)用在鍋爐、汽車覆蓋件、橋梁等構(gòu)件用鋼方面，引導(dǎo)學(xué)生分析其性能的特點(diǎn)，進(jìn)而分析珠光體的性能和用途，變抽象為具體，易于接受和理解。這樣講解，做到了理論聯(lián)系實(shí)際，擺脫了課堂只講授空泛的理論而脫離生產(chǎn)實(shí)際的框架。

熱處理工藝部分與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密。在課堂教學(xué)過(guò)程中，除了增大相關(guān)熱處理工藝視頻，強(qiáng)化學(xué)生視覺感受，還加大了實(shí)踐教學(xué)的力度。將課堂講授的工藝過(guò)程放到實(shí)踐教學(xué)中，以加深學(xué)生對(duì)熱處理工藝過(guò)程的理解，不但鍛煉了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和操作技能，同時(shí)還可以讓學(xué)生獲得相應(yīng)的實(shí)踐知識(shí)，并且運(yùn)用課堂所學(xué)的理論知識(shí)去分析實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題，使學(xué)生的綜合能力得到提高。

總之，通過(guò)對(duì)課程內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行改革后，增加了大量順應(yīng)時(shí)代需求的新熱處理工藝和方法，拓寬了熱處理的應(yīng)用領(lǐng)域，開闊了學(xué)生的視野。同時(shí)，由于實(shí)踐教學(xué)比例的增加，鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，使學(xué)生的綜合素質(zhì)在各個(gè)環(huán)節(jié)中得到了提升，為培養(yǎng)應(yīng)用型本科畢業(yè)生奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］王豫,蔡幼慶．金屬學(xué)與熱處理課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革實(shí)踐［J］．安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）,2001,18（4）．

［2］仵海東．金屬學(xué)與熱處理課程教學(xué)的改革實(shí)踐［J］．中國(guó)冶金教育,2009（4）．

［3］仵海東,曹鵬軍,劉筱微．“金屬學(xué)及熱處理”課程建設(shè)與改革實(shí)踐［J］．重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）,2009（12）．

［4］徐曉華,羅文軍．工程材料與熱處理課程改革探索［J］．桂林航天工業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2009,（3）．

編輯/呂秀妍

李柏茹（1977－），女，博士，副教授，主要研究方向：金屬材料塑性加工和粉末冶金等。

課題項(xiàng)目：黑龍江省教育廳規(guī)劃青年專項(xiàng)課題（GBD1211058）；黑龍江科技大學(xué)教改項(xiàng)目：《金屬熱處理》課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革實(shí)踐（201276）；黑龍江科技大學(xué)優(yōu)秀青年才俊計(jì)劃資助；．黑龍江省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題（CBC1211107）