“金属热处理”课程内容改革与探讨

李柏茹，王永东，梁维中

（黑龙江科技大学，黑龙江哈尔滨150022）

“金属热处理”课程内容改革与探讨

李柏茹，王永东，梁维中

（黑龙江科技大学，黑龙江哈尔滨150022）

针对材料成型及控制工程专业中金属热处理课程教学内容的局限性，提出该门课程内容改革的具体措施，拓宽学生的知识面，培养学生工程和创新意识，提高学生的综合素质。

金属热处理；教学内容；教学方法

“金属热处理”是材料成型及控制工程专业的一门重要的专业基础课，也是该专业的主干课程之一。本门课程采用的教材为哈尔滨工业大学崔忠圻和覃耀春主编，机械工业出版社出版的普通高等教育“十一五”国家级规划教材《金属学与热处理》，该书第九章和第十章为金属热处理内容，这部分内容着重阐述了钢在不同工艺条件下的组织转变规律，介绍基本的、成熟的和有用的相变理论。该书的教学内容主要体现了它的基础性，重视基础知识和基本理论。然而，在新材料、新技术和新工艺不断涌现的科技发展时代，须要注重将先进、高效、实用的教学内容引入课堂，以丰富学生的视野，根据黑龙江科技大学应用型本科教学目标的需要，金属热处理课程内容的改革势在必行！

一、课程内容改革的目标

在满足材料成型及控制工程专业人才培养方案的前提下，充分利用各种可以利用的资源，拓宽热处理原理及其工艺的知识面，增加先进的热处理方法，增强实验教学的比例，注重理论与实践的结合，培养学生的工程意识和创新意识，使学生的综合素质在各个环节中得到提升。

二、教学内容改革

金属热处理这门课程主要包括热处理原理及热处理工艺两部分内容。热处理原理部分的特点是理论抽象，不易理解；热处理工艺部分的特点是实践性强，与实际生产联系比较密切。因此本门课程的改革要分别从这两个方面入手。

（一）热处理原理教学内容改革

热处理原理部分主要讲述的是钢在热处理过程中的组织转变规律，属于抽象的理论，其内容主要体现为基础知识和基本理论两方面。本书中，热处理原理部分是针对钢在热处理加热和冷却过程中的组织转变，主要包括珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变和钢的回火组织转变，与后面热处理工艺中的“四把火”相对应。其中，珠光体转变对应退火和正火，马氏体转变和贝氏体转变对应淬火，而回火组织转变对应回火。片状珠光体是学生们在金属学中接触过的组织，而粒状珠光体是全新的内容，因此，本部分教学内容重点放到粒状珠光体的形成及其性能上，而对片状珠光体内容进行定量删减，做到有针对性的教学。马氏体转变是教学中的重中之重，本书中讲解了马氏体组织、性能和转变特点，内容详尽，利于理解。鉴于当今热点材料——形状记忆合金的发展，本课程教学过程中，增加马氏体转变在形状记忆合金中的应用这一章节，开阔学生的视野。贝氏体转变是介于珠光体转变和马氏体转变之间的一种过渡型相变，本部分教学内容改革主要是将课题组有关贝氏体转变的科研项目融入教学，增加反映当前科技发展成果的内容，提高学生的工程意识。

当前，有色金属的发展及应用正在日新月异的进行着，在各个领域发挥着举足轻重的作用，因此金属热处理不能仅局限于钢铁等黑色金属材料的热处理，应该将有色金属及其合金热处理过程中的组织转变规律引入到教学内容当中，丰富金属材料的热处理理论。本门课程在这部分教学过程中，将以铝合金为例，来讲解其热处理理论，即合金的固溶处理和时效，讲解其工艺过程，组织转变及强化作用，为丰富学生的热处理理论奠定良好的基础。

（二）热处理工艺教学内容改革

钢的热处理工艺部分主要以传统热处理工艺为主，即普通热处理的“四把火”（退火、正火、淬火、回火）和钢的表面热处理（表面淬火和化学热处理）。随着新材料、新技术和新工艺不断涌现，简单的四把火和化学热处理已不能满足零件综合性能的要求。因此，为了丰富学生对热处理工艺的认知，本课程对热处理工艺部分进行改革，增加先进的热处理工艺技术。

首先，增加当前热处理发展方向相关知识，进而引入先进热处理技术。众所周知，热处理的加工是和环境资源密切相关的，其生产用的物料及剩余物料都将导致环境的污染；另外，热处理过程中氧化、脱碳以及产生的组织应力和热应力将影响零件的综合性能。针对两方面的考虑，将真空热处理、激光热处理和等离子热处理等清洁先进的热处理工艺引入课堂教学，增强学生对清洁先进热处理技术的了解，开拓学生的视野，增强知识的实效性。

其次，传统的化学热处理，即表面渗碳、表面渗氮和碳氮共渗等，其能源消耗大，导致生产成本高，采用先进热处理技术可以节约能源。其主要措施就是改变传统化学热处理的工艺参数，如渗碳温度、碳氮共渗温度从而达到节约能源的目的；另外，采用BRN技术取代常规碳氮共渗均可达到节约能源的目的。因此，本门课程将会增加先进表面热处理技术，与当前发展趋势相一致。

另外，在教学过程中，尽可能从相关期刊、报纸、网站等媒介获得相关热处理发展的最新动态，进行总结、综合后，融入到相应的章节中，提高教材内容的前瞻性、实用性，这样，既保证了教学内容的与时俱进，同时又具有适度的超前性，为提高学生的视野、开拓思维、培养创新意识奠定了良好的基础。

三、教学方法改革

针对热处理原理及热处理工艺两部分内容特点不同，采用不同的教学方法。热处理原理部分，内容抽象，不易理解。在教学过程中，除了采用多媒体、视频影音材料进行讲授外，注重采用与实际应用场景相对应的方式，将抽象理论化为具体实物。例如，讲解珠光体、马氏体和贝氏体组织时，这些微观组织是看不到，摸不着的，对学生来说很陌生。因此将这3个组织与具有这3种组织的零部件结合起来，引导学生分析具体零部件的服役条件，进而提出其性能的要求，启发学生具体问题具体分析。例如，珠光体组织主要应用在锅炉、汽车覆盖件、桥梁等构件用钢方面，引导学生分析其性能的特点，进而分析珠光体的性能和用途，变抽象为具体，易于接受和理解。这样讲解，做到了理论联系实际，摆脱了课堂只讲授空泛的理论而脱离生产实际的框架。

热处理工艺部分与生产实践联系紧密。在课堂教学过程中，除了增大相关热处理工艺视频，强化学生视觉感受，还加大了实践教学的力度。将课堂讲授的工艺过程放到实践教学中，以加深学生对热处理工艺过程的理解，不但锻炼了学生的实际动手能力和操作技能，同时还可以让学生获得相应的实践知识，并且运用课堂所学的理论知识去分析实际生产中遇到的问题，能够运用所学知识解决实际生产中的问题，使学生的综合能力得到提高。

总之，通过对课程内容和教学方法进行改革后，增加了大量顺应时代需求的新热处理工艺和方法，拓宽了热处理的应用领域，开阔了学生的视野。同时，由于实践教学比例的增加，锻炼了学生的实践动手能力，使学生的综合素质在各个环节中得到了提升，为培养应用型本科毕业生奠定了坚实的基础。

［1］王豫,蔡幼庆．金属学与热处理课程教学内容和教学方法的改革实践［J］．安徽工业大学学报（社会科学版）,2001,18（4）．

［2］仵海东．金属学与热处理课程教学的改革实践［J］．中国冶金教育,2009（4）．

［3］仵海东,曹鹏军,刘筱微．“金属学及热处理”课程建设与改革实践［J］．重庆科技学院学报（社会科学版）,2009（12）．

［4］徐晓华,罗文军．工程材料与热处理课程改革探索［J］．桂林航天工业高等专科学校学报,2009,（3）．

编辑/吕秀妍

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

课题项目：黑龙江省教育厅规划青年专项课题（GBD1211058）；黑龙江科技大学教改项目：《金属热处理》课程教学内容和教学方法的改革实践（201276）；黑龙江科技大学优秀青年才俊计划资助；．黑龙江省教育科学“十二五”规划课题（CBC1211107）