多种方法并举 提升教学实效

摘要：铁碳合金相图是研究铁碳合金的基础，也是制定铸、锻、焊、热处理等热加工工艺的重要依据之一，在整个知识体系中占有重要的地位。

关键词：铁碳合金相图；规律；重点；难点

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）02-0064-02

铁碳合金相图是表示在缓慢冷却或缓慢加热（即平衡状态）条件下，不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形。实际生产中，当铁碳合金的含碳量大于6.69%，材料的脆性大，难加工，没有实用价值，所以，只研究相图中含碳量为0%～6.69%的铁碳合金，即Fe—Fe3C相图。为便于掌握和分析，将相图上实际意义不大的部分省略，即得到简化的Fe—Fe3C相图。此简图在本文中统称铁碳合金相图或相图。铁碳合金相图是人类经过长期实践并进行大量科学实验总结出来的。它是《金属材料与热处理》课程的重要内容。学好铁碳合金相图，不但为学习后续课程打下基础，而且培养了学生正确选择和合理使用合金材料、热处理加工工艺等的关键能力。

一、温故在前，相图随后

本节课涉及的几个铁碳合金的基本组织与性能，是《金属材料与热处理》课程上一节课的教学内容。在讲授新课前温习，就会使学生加深上节课所讲重要知识点的印象，为学好本节的铁碳合金相图打好基础。最好要求学生提前预习，因为预习才能发现问题，课堂上才会有针对性地去听。但根据职业院校学生的特点，学习主动性不高，课前预习新课的不多，教师引导学生温习相关知识就显得非常有必要。

二、读懂相图，掌握规律

从Fe—Fe3C相图看比较复杂，但本质是由一些基本区域组成的，可将Fe—Fe3C相图分成上下两个部分来掌握：

1.上半部分——共晶转变。在1148℃，含碳量为4.3%的液相发生共晶转变：Lc？圮（A+Fe3C），转变的产物称为莱氏体（Ld）。

2.下半部分——共析转变。在727℃，含碳量为0.77%的奥氏体发生共析转变：AS？圮（F+Fe3C），转变的产物称为珠光体（P）。

Fe—Fe3C相图的基本框架由七个特性点、六条特性线及相区内的组织构成。相图上的点是采用热分析法测定的合金的临界转变温度，相图上的线是某些具有相同的点的集合，而相区是由特性线分割的不同组织的分布区域。

铁碳合金相图描述的是铁碳合金中成分、温度与组织之间的关系，由相图的各特征点和各特征线推理出各相区的组织后，通过分析铁碳合金的室温组织发现，铁碳合金的显微组织随含碳量的变化而变化：随着含碳量的增加，其组织顺序为FP+FPP+Fe3CⅡP+ Ld′+Fe3CⅡLd′Ld′+Fe3CⅠ。其中，珠光体（P）和低温莱氏体（Ld′）由铁素体和渗碳体组成，因而可认为P ？圮F+ Fe3CⅠ，Ld′？圮P+ Fe3CⅠ，所以Ld′？圮F+ Fe3CⅠ+ Fe3CⅠ，即随着含碳量的增加，组织中的铁素体逐渐减少，渗碳体逐渐增加；它的力学性能也要随含碳量的变化而变化：含碳量越高，钢的强度、硬度越高，而塑形、韧性越低，在钢经过热处理后表现特别明显。这主要是因为含碳量越高，钢中的脆硬相Fe3C越多的缘故。当含碳量超过0.9%后，由于的二次渗碳体数量增加，形成网状分布，将钢中的珠光体组织割裂开来，使钢的强度有所降低。因此，对于碳素钢及低、中合金钢来说，其含碳量一般不超过1.3%。

三、强调重点，攻克难点

1.特性点、特性线是重点。只有使学生充分理解并掌握相图上各特性点、特性线的含义，才能顺理成章的得到相图各个区域的组织。要充分利用多媒体教学课件，如在课件中设计动画效果，当讲到讲特性点时，使所讲的点能闪动起来，讲到哪个点、该点就连续地闪烁。当讲到某条特性线时，用鼠标一点，该线就会闪动，同时弹出一个窗口解释该线的含义。这样的教学方法能有效的吸引学生的注意力。

2.难点有二：一是正确填写各相区域的组织；二是能快速准确地画出Fe—Fe3C相图。相图内容既抽象、概念又多、涉及的知识面还广，同时缺乏具体的实验或教具演示。职校学生接受理论知识的能力不强，没有养成良好的自主学习习惯和学习方法。基于对教材和学生的认知的分析，要突破这两个难点，并不容易。

对于第一个难点，要想得到各个区域内的组织，必须充分理解各个特性点和特性线的含义，再配合共晶和共析的深入讲解。在进行共析与共晶的讲解时，应从不同成分的合金的结晶过程分析入手。在分析结晶的过程中，重点是结晶顺序、结晶过程和重结晶过程时各相中含碳量的变化与相图中温度的对应关系。在讲相区组织填写时，配合多媒体动画，讲到某个区域，便使该区域显示不同的颜色，给学生留下深刻的视觉效果，这样就成功地突破了第一个难点。

对于第二个难点，为了帮助学生快而准的掌握相图的绘制方法，应帮学生详细分析理解“相图口诀”，这样一幅完整清晰的相图简图就画出来了。“相图口诀”如下：

温度成分建坐标，铁碳二元要记牢。

两平三垂标特点，九星闪耀五弧交。

共晶共析液固线，十二面里组织标。

基本组织先标好，相间组织共逍遥。

分析成分断组织，铸段工艺离不了。

注：“相图口诀”简明扼要地介绍了相图的结构特点、画法和用途。

铁碳二元——铁（Fe）和渗碳体（Fe3C）。

两平——ECF线、PSK线。

三垂——含碳量分别为0.77%、2.11%、4.3%的三条特性线。

九星——A、C、D、G、S、E、P、F、K九个特性点。

五湖——AC、CD、AE、GS、ES五条线。

教师在绘制图形的过程中和学生一起边吟、边绘、边讲解。这样就会使教师和学生之间实现良好的互动，活跃课堂气氛，使学生注意力集中，并从手脑并用变成了手、口、脑并用。通过这样的结合讲解、画图演示，学生对相图的正确理解得到有效加强。在教师引导演示画图的过程中也使学生加深了对相图的理解，这样就成功突破了第二个教学难点。

四、多种教学方法并用，提高教学效果

理论讲授和课件辅助相结合。在教学过程中，充分运用设疑、提问、归纳推理等教学手法。例如，在教学过程中，可以通过教师的眼神和动作来组织教学，使学生的精神都集中到课堂上。通过“工业中应用最广泛的合金材料是什么？”等问题来导入新课；如采用引导演示法，攻克教学中的第二个难点；采用归纳推理的教学方法得出相图组织的变化规律；采用多媒体课件来辅助教学等。总之，我们要千方百计调动学生的学习积极性，借助多种教学方法使教学内容具体化、形象化。

总结不是一节课的浓缩，而是一节课内容的升华，通过总结使学生进一步明确本课的精华所在：铁碳合金的成分、温度与组织之间关系的变化规律，起到画龙点睛的作用。

参考文献：

[1]陈志毅.全国中等职业技术学校机械类通用教材：金属材料与热处理（第五版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

[2]汤立群.铁碳合金的教学方法探讨[J].教师论坛，2002，（11）.

[3]丁艳辉，朱文英.铁碳合金相图教学方法浅议[J].商丘职业技术学院学报，2010，（2）.