浅议上好农村中职机电专业钢的热处理课

浅议上好农村中职机电专业钢的热处理课

张海军

河南省西峡县中等职业学校 河南西峡 474500

摘要：为向农村中职学校机电专业学生讲清钢的普通热处理知识，作者选取农村家庭使用的火钳作类比，演示钢的普通热处理工艺过程，增强了教学实训的直观性。文章对农村中职学校专业教师就地取材活化使用，提高专业教学实训质量具有一定借鉴意义。

关键词：普通热处理；四把火

钢的热处理是中职机电专业教学的一个重点内容。由于受篇幅限制，《机械基础》教材内容介绍得比较简要笼统，钢的普通热处理(即退火、正火、淬火、回火，俗称“四把火”)仅用一页的篇幅就介绍完，这对中职专业教学增加了一定的难度。中职机电专业学生没有在企业一线实践的经历，直接讲授钢的热处理不容易被接受。作为专业教师，怎样因陋就简、就地取材，把钢的“四把火”讲得通俗易懂、深入浅出，使学生对“四把火”有个清晰地了解呢？这就需要专业教师联系生产生活实际，贴近农村学生认知，从他们身边熟知的生活现象出发，用学生看得见、摸得着、易感知的生活实例作类比，将书本知识生活化、直观化，从而提高热处理教学实训效果。

一、设置问题情景，激发求知欲望

钢的热处理是指将刚在固态下加热、保温、冷却，使钢的组织结构发生改变，以获得所需性能的一种方法。它包括普通热处理和表面热处理两大类。钢的热处理在生产生活中得到广泛使用：在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。就连我们生活使用的镰刀、锄头、铁锹为提高其使用寿命也需要经过热处理才能使用。可见热处理知识的重要性不言而喻。

笔者在讲解普通热处理“四把火”知识之前，首先向学生提出一个预习思考题：钢的普通热处理在生产生活中有哪些应用？我们生活中见到的热处理现象有哪些？学生带着这些问题阅读教材并进行了讨论，笔者随后找了几个学生试着回答，但总感觉回答得不理想。紧接着笔者进行了简单的提示：生活中我们使用的镰刀、锄头为什么会出现崩口、卷刃甚至折断呢？生活中我们时常把烧得发红的火钳插进水里、放在空气中、插进热的煤灰中，这样的现象大家都见过或切身体验过吧？当我这样提示后，学生似乎有种恍然大悟的感觉。镰刀、锄头崩口卷刃甚至折断这不就是生活中常见到的现象吗？烧红的火钳放进水中、空气中、插进煤灰中冷却这不就是生活中司空见惯的现象吗？它们与钢的热处理有什么联系呢？学生带着对这些问题的思考开始慢慢探索背后蕴含的热处理知识。

二、联系生活实际，理论知识生活化

钢的普通热处理除了加热温度不同外（退火、正火、淬火加热温度高于临界温度727℃，回火的温度低于临界温度727℃），更重要的是冷却方式不同。退火冷却方式是缓慢冷却（通常采用随炉冷却），正火是在静止的空气中冷却，淬火的冷却方式是快速冷却（通常采用水冷或油冷），回火的冷却方式也有水冷和空冷两种方式。回火的空冷速度快，可减小组织偏析，使组织更稳定，是最常用的方法。水冷多用于45、40Cr钢调质回火，以获得回火索氏体。在讲这些热处理知识时，我们可以农村家庭使用的火钳为例进行类比，将火钳头部插入燃烧的蜂窝煤中加热5-10分钟，使火钳头部温度达到800-850℃的红热状态（燃烧的香烟中心温度能达到700-800℃，在燃烧的蜂窝煤中也完全可以达到850℃左右）， 然后统一插进刚燃烧过的蜂窝煤灰中保温10-15分钟，再以不同的冷却方式冷却就可以演示不同的热处理方法。例如，将火钳头部放置在刚燃烧过的蜂窝煤灰中缓慢冷却可认为一定程度上就是退火处理，将将火钳放置在静止的空气中冷却可以认为一定程度上就是正火处理，将火钳放置在水中冷却可以认为一定程度上就是淬火处理。将淬火后的火钳在在燃烧的蜂窝煤中再加热5-10分钟左右，插在刚燃烧过的蜂窝煤灰中保温5-10分钟，然后在水中和空气中冷却可以认为一定程度上就是回火处理。当然，由于在家中由于没有专业的温度控制设备，对于加热温度我们不可能控制得那么准确，但在一定程度上可以近似演示普通热处理“四把火”的工艺流程，增强课堂教学的直观性，让学生深刻地认识到高深的理论知识在生活中具有坚实的实践支撑。其实，生活中我们已经在自觉或不自觉在应用着热处理的知识，只是我们在学习没有这些专业知识之前，不知道它就是材料工程中的热处理知识。

通过将烧得红热的火钳以不同的冷却速度冷却来演示普通热处理工艺过程，有助于学生对热处理知识的理解与掌握。这种方法虽然不能完全准确地演示热处理的整个工艺过程，还存在着温度不能准确控制，保温设备还不够完善的缺陷，但对于一些实验实训设施欠缺的农村中职学校，采用这种方法也是可取的可行的，它并不影响热处理工艺过程的实质。

三、拓展知识运用，深化教学效果

研究表明：“知识的学习是经过还原和下沉、经验和探究、反思和上浮的过程。”这是一个U型的学习过程。学生首先将书本知识还原为自己的学习经验和生活经验，这个过程就是知识的“下沉过程”。联系到“四把火”，学生将生活中使用的火钳联系起来，将火钳加热至红热状态，然后以不同的冷却方式冷却去类比“四把火”，这个过程就是“知识下沉”的过程。学生再联系生活中镰刀、锄头崩口卷刃甚至折断等现象，去反思探究热处理可以改变钢的力学性能，提高材料的使用寿命。这个反思的过程就是知识的“上浮过程”。也就是说书本知识不经过还原和下沉、经验和探究、反思和上浮的过程不可能变成学生自己的知识，学生就无法理解得深刻透彻。

再来看生活中使用的镰刀崩口现象。镰刀在使用时要求锋利，这就需要镰刀刃部硬度且耐磨，因此镰刀在打制时刃部要求经过淬火热处理，提高其表面硬度和耐磨性。镰刀出现崩口现象说明镰背部分(刃部以上)硬度太高，韧性较差，碰到较硬的物体就容易出现崩口现象。将热处理知识与生活实际联系起来，增强了课堂教学的直观性，有助于巩固和深化对所学知识的理解掌握。特别是对实验实训条件较差的农村中职学校，怎样联系生活联系实际，不断提高专业教学实训质量，这对专业教师的责任心和事业心无疑是一种考验。

在学习了钢的热处理知识后，笔者组织学生观看了《走近科学》2010年第244期《砍铁的刀》视频。学生被视频中卡卓刀轻松砍断Φ4.6mm钢钉不断刃不卷刃，实现硬度与韧性的完美结合所深深折服，学生第一次真正见识到了热处理在改善材料性能上的威力。卡卓刀血槽以下在盐水中淬火，血槽以上在油中淬火，达到了刃部硬度700HV、刀背硬度300HV的硬韧融合，这是卡卓刀轻松砍断钢钉的关键所在。在看完这个视频后，有个同学说咱们是不是对镰刀也采用卡卓刀那样的热处理方法来提高镰刀的硬度和韧性，使其即不卷刃又不断刃。还有一个同学说在学了钢的这些热处理知识后，即便我今后去铁匠铺打铁，只要采用合理的热处理方法，相信我打制的镰刀、锄头、铁锹质量也一定会更高楔。我告诉这两个学生完全可以做到他们所说的那样。学生能提出这样的思考与见解，说明学生已经掌握了热处理知识的精髓，说明他们对热处理知识的学习已更深入一步，这是笔者最感欣慰的地方。

《机械基础》是中职学校机械类及工程技术类相关专业的一门基础课程。该教材内容好多都与生产生活实际紧密相连，教师教学过程中要善于联系生产生活实际，从学生熟知的生产生活现象或实例中挖掘素材并活化使用，以此增强课堂教学的直观性，加深学生对所学知识的掌握理解，这一点对实验实训条件薄弱的农村中职学校来说显得尤为重要。笔者在讲授普通热处理“四把火”时选取生活中使用的火钳、镰刀、锄头做类比，在实践中就收到了较好的教学效果。

参考文献：

1. 《机械基础》河南省职业技术教育教学研究室编，高等教育出版社，2018年2月

2. 陈嘉映.教育和洗脑［N］.教育文摘周报，2016-08-31

3.汤明清.中职“适学课堂”：基于学生核心素养的教学改进［J］.中国职业技术教育，2020（14）.

作者简介：张海军(1972-),男，汉族，大学本科学历，高级讲师，主要研究方向为提高中职机电专业教学实训实效。