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工程材料課程標(biāo)準(zhǔn)化變動(dòng)及教學(xué)對(duì)策的研究分析論文

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工程材料課程標(biāo)準(zhǔn)化變動(dòng)及教學(xué)對(duì)策的研究分析論文

  一、金屬力學(xué)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的變動(dòng)

工程材料課程標(biāo)準(zhǔn)化變動(dòng)及教學(xué)對(duì)策的研究分析論文

  金屬的力學(xué)性能是工程材料性能的重要方面,力學(xué)性能的講授是工程材料課程教學(xué)的重要內(nèi)容。金屬的力學(xué)性能主要包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性四個(gè)方面,力學(xué)性能的指標(biāo)都是通過相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定的。

  1.拉伸試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)變動(dòng)

  強(qiáng)度和塑性指標(biāo)通過拉伸試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定,現(xiàn)行的相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》,這一國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是合并、修訂GB/T228-1987《金屬拉伸試驗(yàn)方法》、GB/T3076-1982《金屬薄板(帶)拉伸試驗(yàn)方法》和GB/T6397-1986《金屬拉伸試驗(yàn)試樣》三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),它等效采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO6892:1998《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)》,也是GB/T228的第三次修訂。GB/T228-2002包括的技術(shù)內(nèi)容和要求與原來(lái)的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有較大差異,尤其在性能名稱和符號(hào)方面變動(dòng)較大。為與國(guó)際接軌,性能的定義及符號(hào)均按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,如新標(biāo)準(zhǔn)中取消了強(qiáng)度指標(biāo)屈服點(diǎn)的定義,代之以屈服強(qiáng)度,并將其分為上屈服強(qiáng)度和下曲度強(qiáng)度,另外很多符號(hào)都做了相應(yīng)變化。

  2.硬度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)變動(dòng)

  硬度作為金屬的重要力學(xué)性能指標(biāo),是通過硬度試驗(yàn)來(lái)測(cè)定的。生產(chǎn)中常用的硬度測(cè)定方法有三種:布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度,每一種硬度測(cè)定方法都有各自的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與之相對(duì)應(yīng),其中變化較大的是布氏硬度。與布氏硬度相關(guān)的國(guó)標(biāo)是GB/T231。在2002年以前的標(biāo)準(zhǔn)中,布氏硬度的壓頭有兩種類型,一種是淬火鋼球,其硬度符號(hào)為HBS,適用的硬度值小于450;另一種是硬質(zhì)合金壓頭,其硬度符號(hào)為HBW,適用的硬度值為450-650;2002年頒布的新國(guó)標(biāo)GB/T231-2002分為三個(gè)部分,即GB/T231.1-2002《金屬布氏硬度試驗(yàn)第1部分:試驗(yàn)方法》、GB/T231.2-2002《金屬布氏硬度試驗(yàn)第2部分:硬度計(jì)的檢驗(yàn)》、GB/T231.3-2002《金屬布氏硬度試驗(yàn)第3部分:標(biāo)準(zhǔn)塊的規(guī)定》,在GB/T231.1-2002中取消了淬火鋼球壓頭和相應(yīng)的硬度符號(hào)HBS,即所有的布氏硬度試驗(yàn)壓頭均采用硬質(zhì)合金球,硬度符號(hào)采用HBW,其硬度范圍上限為650HBW,并且取消了直徑2mm的壓頭。2009年頒布的布氏硬度最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T231-2009,與02年的國(guó)標(biāo)相比,變化不是太大,主要是將布氏硬度值從第1部分中獨(dú)立出來(lái),作為標(biāo)準(zhǔn)的第4部分。

  3.沖擊韌性測(cè)定試驗(yàn)的變動(dòng)

  金屬的韌性是通過沖擊試驗(yàn)測(cè)定的,沖擊試驗(yàn)的最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》,與舊國(guó)標(biāo)GB/T229-1994《金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)》相比,主要是韌性衡量指標(biāo)及符號(hào)的變化。在舊國(guó)標(biāo)中,用沖擊吸收功來(lái)衡量金屬韌性的高低,其代表符號(hào)為Ak,在新國(guó)標(biāo)中稱為沖擊吸收能量,代表符號(hào)為K,其物理意義基本相同。舊標(biāo)準(zhǔn)中,V型、U型缺口試樣的沖擊吸收功分別用Akv和Aku表示;新標(biāo)準(zhǔn)中,V型、U型缺口試樣的沖擊吸收能量則分別為KV和KU,并且分為KV2、KV8和KU2、KU8,下標(biāo)2和8指的是試驗(yàn)用擺錘刀刃的半徑為2mm或8mm。而舊標(biāo)準(zhǔn)中的Aku2、Aku5,其下標(biāo)中的數(shù)字則代表的是缺口深度,這一點(diǎn)應(yīng)特別注意。

  二、金屬材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的變動(dòng)

  金屬材料是目前使用最為廣泛的工程材料。生產(chǎn)中的金屬材料分為黑色金屬(鋼鐵)和有色金屬,鋼鐵(包括鋼和鑄鐵)在材料消費(fèi)中占據(jù)主導(dǎo)地位,有色金屬中的鋁及鋁合金、銅及銅合金等也有廣泛的應(yīng)用,下面僅就鋼的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的變化做簡(jiǎn)要介紹。1.鋼分類標(biāo)準(zhǔn)的變動(dòng)我國(guó)傳統(tǒng)上將鋼按化學(xué)成分分為碳鋼和合金鋼兩大類,其中合金鋼按合金元素的總含量又可分為低合金鋼(wMe<5%)、中合金鋼(5%≤wme≤10%)和合金鋼(wme>10%)。在GB/T13304-1991《鋼分類》中,參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),將鋼按化學(xué)成分分為非合金鋼、低合金鋼和合金鋼三大類,并且規(guī)定了這三大類鋼中合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的基本界限值,在這里低合金鋼的概念與原來(lái)的低合金鋼有所區(qū)別。2.具體鋼牌號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)變動(dòng)鋼在大類上分為非合金鋼、低合金鋼和合金鋼,其中每一大類根據(jù)用途、質(zhì)量等又有具體的分類,并分別有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。下面僅就幾種應(yīng)用較廣和與專業(yè)行業(yè)應(yīng)用聯(lián)系密切的鋼的標(biāo)準(zhǔn)變動(dòng)加以介紹。

 。1)碳素結(jié)構(gòu)鋼。與碳素結(jié)構(gòu)鋼對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T700,這類鋼在1988年以前稱為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,并分為甲類、乙類和丙類,牌號(hào)分別以A、B和C加數(shù)字表示,如A3鋼。在GB700-1988中,將這類鋼更名為碳素結(jié)構(gòu)鋼,并以漢字“屈”的首字母Q加屈服點(diǎn)數(shù)值及質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法表示其牌號(hào),如Q235AF。GB700-1988共規(guī)定了Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個(gè)牌號(hào),F(xiàn)行的碳素結(jié)構(gòu)鋼標(biāo)準(zhǔn)是GB/T700-2006,與GB700-1988相比,取消了Q255,將Q275的質(zhì)量等級(jí)設(shè)為A、B、C、D四級(jí)。

 。2)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼在石油化工設(shè)備、高壓容器的制造中有著廣泛的應(yīng)用,與之對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T1591。這類鋼在1994年以前稱為低合金結(jié)構(gòu)鋼,牌號(hào)采用數(shù)字加合金元素符號(hào)表示其化學(xué)成分,如16Mn。在GB/T1591-1994中,這類鋼稱為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,并采用了與碳素結(jié)構(gòu)鋼類似的表示方法,即牌號(hào)表示屈服點(diǎn)和質(zhì)量等級(jí),如Q345C。GB/T1591-1994共規(guī)定了Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個(gè)牌號(hào)。由于這類鋼應(yīng)用廣泛,因此發(fā)展速度較快,2008年對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修

  訂,現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T1591-2008,在新標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)硫、磷雜質(zhì)的上限值做了調(diào)整,并且取消了Q295牌號(hào),新增了Q500、Q550、Q620、Q690四個(gè)牌號(hào)。(3)不銹鋼與耐熱鋼。不銹鋼與耐熱鋼在化工、制藥行業(yè)得以大量應(yīng)用,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中不銹鋼與耐熱鋼的牌號(hào)一直采用數(shù)字(表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù))+合金元素符號(hào)+數(shù)字+……的表示方法,如1Cr13表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%,Cr含量為13%的馬氏體不銹鋼,0Cr18Ni9表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.08%的奧氏體不銹鋼。國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)于2007年3月發(fā)布了不銹鋼與耐熱鋼的新國(guó)標(biāo),共有七個(gè)標(biāo)準(zhǔn),分別是GB/T20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼牌號(hào)及化學(xué)成分》、GB/T1220-2007《不銹鋼棒》、GB/T1221-2007《耐熱鋼棒》、GB/T3280-2007《不銹鋼冷軋鋼板和鋼帶》、GB/T4237-2007《不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶》、GB/T4238-2007《耐熱鋼板和鋼帶》。GB/T20878-2007中共歸納了143個(gè)不銹鋼與耐熱鋼的牌號(hào),在牌號(hào)表示上,與以前標(biāo)準(zhǔn)的最大區(qū)別在于碳含量的表示。新國(guó)標(biāo)中,采用兩位數(shù)字表示平均碳含量的萬(wàn)分?jǐn)?shù),如06Cr19Ni10表示平均碳含量為0.06%;三位數(shù)字表示碳含量的十萬(wàn)分?jǐn)?shù),如022Cr19Ni10表示平均碳含量為0.022%。

  三、教學(xué)對(duì)策

  工程材料課程教學(xué)的內(nèi)容與相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)密切相關(guān),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修改、變動(dòng)對(duì)課程教學(xué)有著重要的影響。在教學(xué)中,應(yīng)注意做到以下幾點(diǎn)。

  1.實(shí)時(shí)關(guān)注相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的變化,及時(shí)將最新標(biāo)準(zhǔn)的介紹納入課程教學(xué)

  由于教材的編寫和使用都有一定的周期,而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)又處于動(dòng)態(tài)的修訂變化之中。為保證教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性,緊跟行業(yè)企業(yè)發(fā)展,教師應(yīng)通過網(wǎng)絡(luò)搜索、查閱文獻(xiàn)與企業(yè)技術(shù)人員交流等多種途徑,實(shí)時(shí)關(guān)注相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的變化及其實(shí)施應(yīng)用情況,并及時(shí)將最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)納入課程教學(xué),尤其著重介紹與舊標(biāo)準(zhǔn)變動(dòng)較大的內(nèi)容。

  2.明確國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的重要地位

  工程材料課程的很多教學(xué)內(nèi)容基于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)展開,這些標(biāo)準(zhǔn)在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的規(guī)范作用,我們的設(shè)計(jì)、制造等生產(chǎn)活動(dòng)也應(yīng)以相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。如果在學(xué)習(xí)和生產(chǎn)中對(duì)某些問題產(chǎn)生了疑義,也可以通過查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行明確。例如,拉伸試驗(yàn)中試樣的截面積有的資料中用S表示,有些資料中用A表示,學(xué)生對(duì)此表示疑惑。通過查閱標(biāo)準(zhǔn),明確了用A表示橫截面積是采用的舊國(guó)標(biāo)表示方法。

  3.新舊標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)介紹

  一般來(lái)講,新標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施,即意味著舊標(biāo)準(zhǔn)的廢止。但是,由于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系龐雜,相關(guān)從業(yè)人員的習(xí)慣等原因,新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施和推行還是需要一定的時(shí)間。雖然有些新國(guó)標(biāo)已頒布實(shí)施了幾年,但很多技術(shù)資料、參考文獻(xiàn)和教材中,舊標(biāo)準(zhǔn)仍在應(yīng)用。因此,在教學(xué)中,對(duì)新舊國(guó)標(biāo)的相關(guān)內(nèi)容都要加以介紹,這樣才有利于學(xué)生對(duì)后續(xù)課程的順利學(xué)習(xí)和實(shí)際工作的開展。例如,雖然國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在2002年就取消了布氏硬度試驗(yàn)中的淬火鋼壓頭和對(duì)應(yīng)的HBS硬度符號(hào),但在很多教材和資料中,HBS仍在應(yīng)用,因此在教學(xué)中必須加以介紹。另外,2007年頒布的不銹鋼新國(guó)標(biāo)中的牌號(hào)編號(hào)原則還未得到廣泛認(rèn)可,因此,在介紹不銹鋼時(shí),可采用新舊國(guó)標(biāo)牌號(hào)對(duì)應(yīng)講授,總結(jié)出新舊牌號(hào)同時(shí)適用的識(shí)別原則,并將在行業(yè)中廣泛應(yīng)用的美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)一并介紹。

  4.對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的變動(dòng)介紹要分清主次

  工程材料有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的很多內(nèi)容是面向材料生產(chǎn)企業(yè)和材料檢驗(yàn)人員的,而我們的學(xué)生的崗位群主要是材料的使用者,因此,課程教學(xué)的目標(biāo)是掌握常用機(jī)械工程材料的分類、牌號(hào)、性能特點(diǎn)和應(yīng)用。因此,在標(biāo)準(zhǔn)變動(dòng)介紹時(shí),對(duì)力學(xué)性能測(cè)定試驗(yàn),當(dāng)性能指標(biāo)及其符號(hào)發(fā)生變化時(shí),必須加以著重介紹,而對(duì)具體細(xì)節(jié)內(nèi)容的變化則無(wú)需加以詳述。另外,對(duì)各類工程材料的標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)分類及牌號(hào)的編號(hào)原則發(fā)生變化時(shí)必須詳細(xì)說(shuō)明,而當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的變動(dòng)只涉及具體牌號(hào)的增減和化學(xué)成分的調(diào)整時(shí)則可簡(jiǎn)要介紹即可。

  5.授之以漁

  我們的學(xué)生將來(lái)走入社會(huì)還要工作三、四十年,無(wú)論我們講授的知識(shí)多么先進(jìn)和實(shí)用,總有一天會(huì)落伍甚至被淘汰。因此,教會(huì)學(xué)生樹立主動(dòng)知識(shí)更新的意識(shí),培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)的能力更為重要。在教學(xué)中,結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的變動(dòng)介紹,鼓勵(lì)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)自己查閱、識(shí)讀新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),小組討論學(xué)習(xí)。并強(qiáng)調(diào)說(shuō)明,隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,標(biāo)準(zhǔn)還會(huì)不斷進(jìn)行修訂、變動(dòng),在將來(lái)的工作中必須具備自學(xué)能力,主動(dòng)進(jìn)行知識(shí)更新,才能稱為一名合格的從業(yè)者。

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