铁碳合金相图教学探讨

摘要：铁碳合金相图，是我们选择材料的基础，它就象一幅“地图”一样，清楚地表明了铁碳合金成分、温度、组织三者之间的关系，只有掌握和透彻理解铁碳合金相图，才能得心应手地选材和用材。

关键词：相图；教学方法；应用

铁碳合金是目前机械制造工业中应用最广、最重要的金属材料。铁碳合金相图是研究铁碳合金的有力工具，它系统地描述了铁碳合金成分、温度、和内部组织结构三者之间的关系，并揭示了合金力学性能的变化规律，它为材料的选择、加工处理、提供了必要的理论基础。

对第一次接触铁碳合金相图的高职院校的学生来说，它无疑是一种全新的知识和理论。根据学生认知过程的特点，采取什么样的授知方式去顺利高效地实现授知——认知的教学过程，变难学为易学，目前就我的教学实践与心得提供出来供大家参考。

一、理解须深刻，解释应通俗

概念的建立不应只限于字义，应从对其实质内容的深入理解为基础，这样才能解释准确，运用灵活，不能停留有字面上，要使学生树立正确的概念。例如：在解释渗碳体（Fe3C）时，不能望文生义而要指出铁中的碳并非因碳渗入铁而得名，此碳来源于奥氏体，是铁碳合金在冷却时，从奥氏体中析出的产物。

运用比喻和实例时，可用通俗的手法，借助于学生熟悉的具体事物去理解抽象的概念。我在阐述珠光体的组织形态时引用了珠光体（Pearlite）英文来源（mother of pearl），以珍珠贝壳加以比喻，并引用日文名称“波来士”，引导学生想象海水冲击沙滩后留下的波纹，以加深学生对珠光体组织形态的理解。

二、编写利于记忆的歌谣

尽管铁碳合金相图已经过了简化，但仍然难于记取，原因就在于，它需要根据含碳量的不同分成若干类，同时，各类铁碳合金随温度的变化又引出了各种组织，这样造成金相图还是显得较为复杂。为此我首先介绍金相图的建立方法，然后讲叙该图铁素体、奥氏体、渗碳体的基本相和珠光体、莱氏体基本组织的概念、结构、符号、性能特点，再和大家分析相图中必须要记住的八個点、八条线的含义。一边绘图一边讲解，最后可根据图中线条形态，将两条水平线比喻为海，水平线的两端即为海岸，图中两对向上展翅的线条为燕，编出下列歌谣，这样既增加了内容的趣味性，又易于吟诵记取：

铁碳相图并不难，海上二燕紧相连；

二燕背负单相区，燕翅均匀析出线；

海面属于三相区，上晶下析莫混乱；

晶体组织海岸线，图文牢记在心间。

三、充分调动学生的学习热情

在分析典型铁碳合金的平衡结晶过程中，我采用重点讲解、指导和学生自己总结结合起来的方法，使他们逐渐具有独立分析和解决问题的能力。

首先在弄清楚相图中每条线的含义的基础上，从画某一成份（共析钢）的冷却曲线图讲起，来分析此成份的结晶过程全貌，通过教师的引导分析以及示范后就进行《铁碳合金相图》PK大赛，班级分成若干小组，分别请每组的学生代表上台来分析另一成份（共析钢、亚共析钢和过共析钢等）的结晶过程，要求画图后并作分析讲解，并由大家来作评判是否正确，最后教师对学生讲得精彩的地方给予充分的肯定与表扬，对于出现不足的问题，予以强调、补充。让学生上台讲课能吸引全班同学的注意力，使同学们在了解课程内容的基础上，认真听课，从中真正掌握内容、学到知识，激发了学生的学习积极性，调动了学生的学习主动性。

四、合理运用对比教学法

在教学过程中，对于一些容易混淆的基本概念，学生往往分不清，记不住或记不准，原因就在于，学生抓不住每个概念的要点与其本质特征来加以区别记忆。从而导致对容易混淆的基本概念记忆模糊不清。解决这一问题比较有效的教学方法就是对比教学法，就是将一些具有某种联系和区别的基本概念放在一起进行对比分析，找出其异同点，使学生在明确了解了一个基本概念之后能够自然地联想到另一个基本概念及其两者的异同点，从而达到让学生记忆深刻、清晰、准确的预期的教学目的。

例如，在讲授“相图中的共晶转变和共析转变”内容时，教师可引导学生思考并回答：共晶转变和共析转变它们的概念和反映式有何异同点，为什么？这样运用对比教学法既可引导学生自己去比较、发现并找到它们的相同点和不同点，提高学生学习兴趣，又可让学生对知识点加深印象。让学生在对比中找到乐趣，领悟到学习方法，在对比中帮助他们对认识的事物进行深入的了解，使他们学会和掌握思考和分析问题的能力。

五、学会铁碳合金相图的应用

铁碳合金相图反映的是钢铁材料的组织随化学成分和温度变化的客观规律，为了选择我们所需要的钢铁材料，我们可以根据此图展示出的钢铁材料的力学性能来加以合理正确地选择。为了让学生掌握和运用好这一技能，在教学中可将生产或生活中的一些实例拿到课堂上来让学生按图索骥进行学习讨论，这样可以让学生积极主动参与整个教学过程，加深对知识的理解与掌握。

例如：用于建筑结构的各种型钢需要塑性、韧性好的材料，应选用Wc<0.25%的钢材。机械工程中的各种零部件需要兼有较好强度、塑性和韧性的材料，应选用Wc=0.30%～0.55%范围内的钢材。而各种工具却需要硬度高，耐磨性好的材料，则多选用Wc=0.70%～1.2%范围内的高碳钢。

六、不能满足于学生“学会”，更重要的是引导学生“会学”

“教是为了不教”，教师的职责主要不在于“教”，而在于指导学生“学”，不能满足于学生“学会”，更重要的是引导学生“会学”。学会了画相图、学会了分析相图，更重要的是学会相图的应用，特别是要掌握不同成份的合金，它们的组织、性能和应用的规律。

比如成分与温度的规律：成分相同、温度不同，温度相同、成分不同，它们的组织是不同的。钢材力学性能的变化规律：室温组织随含碳量的变化，最终可导致钢材力学性能的变化，因此，我们在工作中一定要根据零件的受力情况来选用合适的含碳量钢材。正如前面提到的要想得心应手地选材用材，就必须透彻理解和掌握铁碳相图。

参考文献：

[1]周益兰.零件的材料与热处理.中国兵器工业出版社.

[2]王可辉.金属材料与热处理教法浅谈[J].教育研究，2010，（4）.

[3]马景灵，李万里，任风章.《金属材料学》教学改革初探[J].科技信息，2010（12）：14.