熱處理工藝論文大全11篇

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2回火溫度對組織與性能的影響

將850℃淬火后的鋼板(2號試樣)再均分為3個試樣，分別在550、620、660℃下保溫100min進行回火，考察不同回火溫度對35CrMo鋼組織與性能的影響。35CrMo鋼不同溫度回火后的顯微組織如圖2所示。由圖2可見，在水冷淬火時，隨著回火溫度的提高，淬火組織中碳化物不斷球化，原淬火組織中的馬氏體和貝氏體板條簇方向性減弱。對850℃淬火后不同溫度保溫100min回火后的3個試樣分別取樣測試其硬度，結果如表2所示。由表2可知，從550℃開始，隨著回火溫度的升高，回火的硬度呈下降的趨勢。550℃回火時鋼板硬度過大，而660℃回火時鋼板硬度過小。綜合考慮不同熱處理工藝下35CrMo鋼的組織和硬度情況，將850℃×60min水冷淬火+620℃×100min回火作為現場生產工藝。為更深入細致地了解35CrMo鋼在850℃水冷淬火、620℃回火條件下的精細組織，對此條件下處理后的試樣進行了透射電鏡觀察，結果如圖3所示。圖3(a)～(b)反映出在35CrMo鋼在850℃淬火、620℃回火條件下組織中為板條狀馬氏體+貝氏體組織。由圖3(c)可知，在回火組織中依然有大量的位錯存在，這些位錯的存在是保證試驗鋼強度和硬度的原因之一。在回火組織中還有大量析出的短條棒狀碳化物(見圖3(d))，因其尺寸較小，無法在透射電鏡下進行能譜分析，由于此鋼中有1．0wt%左右的Cr的存在，推斷分析可能是合金碳化物(Fe，Cr)3C或者Cr的碳化物。

3現場應用

根據以上試驗結果，將850℃×60min水冷淬火+620℃×100min回火作為35CrMo鋼板現場生產的調質工藝。萊鋼寬厚板廠2013年共生產100mm厚度35CrMo鋼板超過10000t，性能穩定，為企業創造了良好的經濟效益。

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1．2試驗方案制定不同熱處理工藝，對14Cr1MoR＋S32154試板進行熱處理試驗，并檢驗理化性能和顯微組織，試驗方案見表3。

2試驗結果及分析

2．1試驗結果理化性能檢測結果見表4．

2．2結果分析

2．2．1理化性能1）爆炸復合板依靠炸藥爆轟產生的沖擊力完成基覆板的冶金接合，完成爆炸焊接的同時，復合板也產生了沖擊硬化和內應力，表4中6號試樣為爆炸復合態的力學性能，與原始基板相比，其力學性能表現為強度高，屈強比高，斷后伸長率低。2）1、2號試樣經歷了相變溫度以上的高溫熱處理，基板性能與原始狀態相比有較大差別，強度降低，沖擊吸收功減少，斷后伸長率增加。1號試樣經歷了高溫正火＋720℃回火熱處理，基層獲得較好的強度和塑韌度配合，綜合力學性能較好；2號試樣的熱處理為800℃退火，與1號試樣相比，強度和塑性差別不大，但沖擊韌度大幅度降低，對覆層彎曲和晶間腐蝕檢驗均不合格。800℃下長時間停留對覆層S31254產生了不利影響，析出了脆性相。3）3、4、5號試樣的熱處理為相變溫度以下的低溫熱處理，旨在消除爆炸沖擊硬化，恢復性能，盡量減少對覆層S31254析出相的影響。從表4試驗結果可以看出，低溫退火可以消除爆炸加工硬化現象，隨著加熱溫度的升高，基層14Cr1MoR強度逐漸降低，塑性變好，沖擊吸收功無明顯變化。同時覆層的外彎試驗和晶間腐蝕試驗結果均合格，可見低溫熱處理未對覆層產生明顯不利影響。

2．2．2顯微組織分析1）基覆材的原始狀態顯微組織如圖1所示，基層為貝氏體組織，覆層組織為孿晶奧氏體＋少量碳化物。2）1號試樣經正火＋回火后復合板基覆層的顯微組織如圖2所示，熱處理后基層組織為鐵素體＋貝氏體，覆層組織為等奧氏體＋碳化物，由于加熱溫度低，奧氏體為等軸晶粒［4］；2號試樣800℃退火后的金相組織如圖3所示，熱處理后基層組織為鐵素體＋珠光體＋貝氏體，覆層組織為孿晶奧氏體＋碳化物。與2號試樣相比，1號試樣基層組織更為均勻，更接近原始組織，故力學性能較好，但由于加熱溫度高，覆層組織與原始狀態相比變化較大。與原始狀態相比，2號試樣覆層晶界和晶內產生了大量析出物，導致力學性能惡化和耐蝕性降低。3）由于3、4、5號試樣的熱處理為相變溫度以下的退火處理，基層未發生相變，因此主要對覆層組織進行觀察分析。金相照片（見圖4）顯示，3號和4號試樣的金相組織與原始狀態最為接近，為孿晶奧氏體＋少量碳化物，5號試樣在晶內和晶界析出相明顯增多。

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2耐延遲斷裂性能分析

圖2為不同熱處理工藝條件下30MnSi鋼的延遲斷裂性能。可以看出，回火溫度為390℃時，試樣的延遲斷裂時間隨淬火溫度的升高而先上升后下降。雖然試樣的力學性能都能滿足要求，但耐延遲斷裂性能差異較大，也就是說淬火溫度對PC鋼的耐延遲斷裂性能影響較大[2]。當淬火溫度為870℃時，由于低溫下淬火材料的回火溫度較低，使材料的韌性變低，耐延遲斷裂性也較低，所以導致延遲斷裂的時間變短為30h。當淬火溫度為950℃時，試樣的耐延遲斷裂性能達到了FIP實驗的要求。當回火溫度為430℃時，淬火溫度為910℃和990℃時斷裂的時間都增加且與在950℃淬火時相同。當回火溫度為390℃時，淬火溫度為910℃和990℃時其耐延遲斷裂性能遠不如950℃淬火時的性能。這說明，耐延遲斷裂性能隨著回火溫度的升高而提高，且獲得較好的延遲斷裂性能的淬火溫度的范圍變大[4]。當在較低的溫度下回火時，試樣的耐延遲斷裂性能不能滿足FIP實驗的要求。而在高溫下回火時，則可以滿足FIP實驗的要求。所以，當PC鋼的強度滿足要求時，適當的提高回火溫度可增加材料的耐延遲性能。

圖3為不同淬火溫度下試樣的微觀組織。可以看出，當淬火溫度為950℃時，所得組織是細小且均勻的回火屈氏體。淬火溫度為990℃時，組織是較粗大的回火屈氏體。淬火溫度升高到1030℃時，組織較粗化且板條之間的距離變大，但其延遲斷裂性能的差別并不是晶粒尺寸所影響的。實際上，當奧氏體的溫度升高時，鋼中合金元素的分布位置會發生變化。因為材料中Mn的含量比較高，Mn對延遲斷裂較敏感[3]。這些都導致了當奧氏體化溫度大于950℃時，溫度越高材料的耐延遲斷裂性能越差。

圖4為不同回火溫度下30MnSiPC鋼的TEM形貌。可以看出，回火溫度為390℃時，可以清晰的看到馬氏體板條界，并在界面上可觀察到析出的薄片狀碳化物。該碳化物為收集氫的陷阱，如果這種碳化物連續的分布在馬氏體的邊界，則進入到鋼中的氫會富集在晶界處，導致晶界脆化，從而使延遲斷裂變得敏感。當回火溫度從390℃升高到430℃后，析出的滲碳體會聚集粗化，并變為清晰地條狀的滲碳體。細小的碳化物會彌散的分布，從而較小應力集中，使界面能降低，斷裂時間變長，從而使其耐延遲斷裂性能增加[5]。當回火溫度升高到470℃時，滲碳體會球化。當回火溫度繼續升高時，較小的碳化物顆粒會逐漸溶解，大的顆粒會長大，當溫度升高到一定程度后，細粒的碳化物會逐漸聚集并粗化，會出現更加粗大的滲碳體和鐵素體顆粒，其強度和硬度都較低。

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別為:真空熱處理真空度優于10－2Pa，隨爐升溫，到溫后保溫2h，氬氣淬火，冷卻速度300℃/h。氫氣保護熱處理加熱爐到溫后將加熱容器馬弗罐入爐，零件到溫后保溫2h，罐體出爐空冷至200℃，全程高純氫保護，氫氣露點低于－40℃。氫氣保護磁場熱處理加熱爐到溫后將加熱容器馬弗罐入爐，零件到溫后保溫1．5h后施加環形磁場，保持0．5h后磁場停止，罐體出爐空冷至200℃，全程高純氫保護，氫氣露點低于－40℃。從表1可以看出，和真空氣淬工藝相比，氫氣保護處理可以明顯提升材料的磁性能，施加磁場后效果更加顯著。但隨熱處理溫度的升高，磁場作用下降，840℃時磁場基本不起作用。圖1比較了740℃溫度下，Fe-Co合金經氫氣保護熱處理及氫氣保護磁場熱處理后的磁化曲線和磁化率曲線。可見，材料在磁化過程中，外磁場達到200A/m時，氫氣保護磁場處理及氫氣保護處理合金的磁感應強度分別為1．6T和1．4T;外磁場達到400A/m時，二者的磁感應強度分別為1．9T和1．7T，這表明磁場熱處理使得合金在低磁場下就具有較高的磁感應強度。氫氣保護處理主要是通過氫氣在高溫下和材料的C、S等雜質元素發生化學反應，生成氣相化合物并排出爐外，從而達到凈化合金的目的，隨著溫度的提高，原子擴散速度加快，凈化作用得到提升;磁場處理主要通過干涉熱處理過程中材料組織的變化，如形核、晶化、晶粒長大過程，使之在磁場方向上形成一定的織構。這種織構的形成機理，目前認為是在組織變化過程中原子擴散受磁場影響，在磁化方向上形成了能量最低狀態，并在隨后的冷卻過程中保持下來，隨著溫度升高，原子擴散容易，磁性織構容易形成，對于磁性能的提升有益，但溫度繼續升高并接近居里溫度，原子磁矩排列趨于紊亂，磁場作用反而下降。從以上結果可以看出，高強Fe-Co軟磁合金熱處理的試驗結果符合這些原理，從應用需求角度出發，熱處理溫度的提高會降低材料強度［8］，為了確保材料強度達到1000MPa，一般熱處理溫度不宜超過760℃，所以磁場處理成為優化材料磁性能的首選工藝。

2磁場熱處理

由于磁場熱處理對高強Fe-Co合金性能影響顯著，因此，對不同保溫溫度、充磁時間和磁場強度等參數進行了研究，結果見圖2。從圖2可以看出，熱處理溫度對磁性能的影響明顯，隨溫度升高磁性能上升，這和常規熱處理結果是相同的;保溫時間對磁性能的影響相對較弱，隨保溫時間的延長磁性能上升，到2．0h后則基本不變，這和常規熱處理結果基本一致;充磁磁場強度對磁性能的影響不強烈，隨磁場增加，磁性能增加，150A之后變化不大，150A時產生的有效磁場為1330A/m。

3降溫速率

由于Fe-Co軟磁合金在730℃附近存在無序-有序化轉變，導致性能惡化，所以1J21、1J22等Fe-Co合金熱處理工藝中，必須控制降溫速率，通常是在730℃以上緩冷，730℃后快冷。如前所述，高強Fe-Co軟磁合金的熱處理溫度區間一般低于760℃，處于敏感區間，降溫制度對材料性能的影響至為關鍵。為此，利用真空氣淬設備對降溫速率可控技術，研究了不同降溫速率對高強Fe-Co合金性能的影響，結果如表2所示。從表2可見，降溫速率對材料的性能具有一定的影響，但總體變化不大。從數據對比來看，降溫速率為150℃/h和600℃/h時，力學性能略低，但磁性能和其他樣品差別不明顯。前者可以認為是無序-有序轉變的結果，后者則應該和過快冷卻造成的內應力有關。為了評估Fe-Co合金添加元素對合金升、降溫過程的影響，采用DSC測量了750～1050℃的差熱曲線，如圖3所示。3種Fe-Co軟磁合金中，1J21含V元素1．2wt%左右，1J22含V元素2．0wt%左右，而高強Fe-Co合金除含V元素2．0wt%外，還添加了Nb、Cr等其他元素。從圖3可以看出，隨著添加元素含量的增加，居里點(以極值點數值定義)呈下降趨勢，但升溫和降溫過程表現不同，升溫過程居里點相差不多，為964～972℃，降溫過程居里點相差較大，為867～926℃，而且放熱/吸熱峰寬也隨著增大。這說明添加元素的增加，合金的居里轉變滯后程度增加;降溫過程的影響更加顯著，表明添加元素起到的作用主要是對磁疇的釘扎。無序-有序化過程同樣受添加元素的影響，從居里點的變化來推斷，高強Fe-Co合金的無序-有序轉變會受到更大抑制，這也是降溫速率對性能影響不大的主要原因。從以上試驗結果來看，300～600℃/h的降溫速率都適用于高強Fe-Co合金熱處理的冷卻。

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2力學性能

表4為不同回火溫度下試件的力學性能測試。可以看出，隨著回火溫度的升高，SA738Gr.B鋼的屈服強度逐漸降低，630℃回火處理后要比690℃回火處理后高出98MPa。同樣，抗拉強度也隨著淬火溫度的升高而逐漸降低。在抗沖擊性能方面，不同回火溫度下的沖擊性能有所變化，但是變化幅度不大，在690℃下回火試樣的沖擊韌度較高。綜上所述，SA738Gr.B鋼的最佳熱處理工藝是920℃淬火，保溫30min，之后在630℃下回火，保溫60min。

3實驗結果的工業化應用

根據實驗室得出的實驗結果，在首鋼應用該熱處理方案對SA738Gr.B鋼進行工業化熱處理。熱處理完成后隨機抽取鋼板分別截取表面、1/4斷面、心部斷面進行金相觀察，金相組織如圖3所示。可以看出，經回火處理后，鋼板組織主要為貝氏體，各斷面組織沒有差異，表面組織更為細密。與實驗結果基本相同。表5為試樣的室溫拉伸性能測試結果。可以看出，1/4處和1/2處的室溫橫向拉伸性能變化不大，同實驗室結果相比，在1/4的力學性能較吻合，因此經工業熱處理后的鋼板具有了良好的力學性能，能更好的滿足核電站建設用鋼的標準。圖4為工業熱處理后鋼板的低溫抗沖擊性能測試結果。可以看出，即使溫度降至-80℃，鋼板仍然有150J左右的沖擊吸收能。而在-20℃至-40℃，沖擊吸收能保持在280J左右。可見，經工業熱處理后的SA738Gr.B鋼具有優良的低溫抗沖擊性能。

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2曲軸熱處理工藝

2.1曲軸工作條件活塞式發動機一般由氣缸、活塞、曲軸、連桿、氣門機構和機匣組成，曲軸的組成，如圖3所示。曲軸除了和連桿一起將活塞的直線運動轉變為旋轉運動，還將功率傳遞給螺旋槳，曲軸由軸頭、軸尾和曲柄等組成，曲柄又由曲頸和曲臂組成，軸頭前段與螺旋槳軸相連。

2.2材料選擇IO-360-L2A發動機曲軸采用高級優質合金鋼40CrNiMoA鍛件制成，它是在優質碳素結構鋼的基礎上，適當地加入一種或數種合金元素（總質量分數不超過5%）而制成的鋼種，主要成分應符合GB/T3077的規定［4］，高級優質鋼的含硫、磷質量分數應小于0.025%，由于曲軸為熱加工用鋼，其銅質量分數規定應不大于0.20%，如表1所示。它屬于低合金中碳超高強度鋼。該材質經處理后具有良好的綜合機械性能，Cr、Ni等合金元素的加入使其淬透性較好并使鐵素體的強度和韌性得到提高；Mo、Cr等碳化物形成元素的加入，可阻止奧氏體晶粒長大，提高鋼的回火穩定性，在使用中能有一定的沖擊抗力和斷裂韌性，高的疲勞強度滿足曲軸對材質性能的要求。

2.3曲軸熱處理IO-360-L2A發動機使用多曲柄曲軸，由鉻鎳鉬鋼鍛件制成，曲軸是發動機受力最大的部件之一，曲軸的曲頸和曲柄表面都經過滲氮處理，增加了表面的抗磨性，曲軸上螺旋槳安裝凸緣表面未進行滲氮處理，表面僅鍍一層防腐金屬層，維護時應避免劃傷，預防曲軸腐蝕和產生裂紋。曲柄是空心的，這不僅可以減輕曲軸的質量，還可為滑油提供通道，同時也是一個收集淤泥、積碳和其它雜質的空腔，滑油流動越多，清潔效果越好。材料40CrMoA曲軸熱處理工藝是鍛造正火粗車調質精車去應力退火精加工到成品氮化拋光裝機［5］，其技術參數如表2所示。

2.3.1曲軸熱處理技術要求主軸頸和連桿軸徑處要求淬硬層硬度為56~63HRC；淬硬層深度為3.5~5.5mm，淬硬層邊緣到曲軸對于V形軸不大于4~5mm，對直列軸不大于6~8mm。為了確保質量，對曲軸的熱處理實際采用中頻感應加熱淬火法［6］，如圖4所示，采用曲軸軸徑輪流淬火，分別進行表面淬火，其加熱頻率1000Hz；始鍛溫度1150℃，終鍛溫度850℃。

2.3.2曲軸熱處理工藝［7］1）正火+高溫回火。正火處理的目的是為了改善曲軸的基體組織，消除鍛造過程造成的粗大組織及魏氏組織，細化晶粒，并消除鍛造應力。回火后為防止回火脆性，應油淬，回火溫度在600~640℃左右。最好是淬火出來先打一個淬火硬度，根據實際情況調整回火溫度。a.正火：加熱溫度880℃，保溫270min，出爐空冷；b.回火：加熱溫度640℃，保溫600min，出爐空冷。2）熱處理調質處理。曲軸鍛造、正火后要進行熱處理調質處理，以獲得整體的最佳綜合機械性能，并為表面氮化處理做好組織準備。曲軸調質后的金相組織應為均勻的回火索氏體+少量貝氏體組織，不允許出現大量的鐵素體組織，否則將導致氮化層的脆性加大，降低曲軸的疲勞性能。a.淬火：加熱880℃（氮氣保護）保溫時間5h；冷卻曲軸出爐后預冷1.5min（曲軸表面顏色在800℃以上一點），隨后淬入水玻璃水溶液中，冷卻6~7min出水空冷。淬火介質使用玻美度3～3.5的水玻璃水溶液。b.回火：40CrMoA軸加熱溫度560~570℃，保溫時間為5.5h，出爐空冷。3）氣體氮化處理。曲軸表面進行氮化處理，一方面是為了獲得高的疲勞強度，另一方面是為了獲得高的表面硬度，提高曲軸的耐磨性能。曲軸表面經氮化處理后，生成極細顆粒具有高硬度的ε相，同時還生成Fe3N和FeN，使軸頸和圓角均得到強化處理，改善表面耐磨性，增加表面強度，特別是增加抗疲勞強度，并提高材料的抗腐蝕性能。

3曲軸熱處理缺陷分析及其防止措施

曲軸在生產過程中要經過冶煉、鑄造、軋制（或鍛造）等工序，最后成材，由這些工藝過程控制的質量，一般稱為熱處理質量。熱處理質量直接影響產品的性能和使用安全。熱處理缺陷中最危險的是裂紋，稱為第一類熱處理缺陷。工程構件在交變應力作用下，經一定循環周次后發生的斷裂稱作疲勞斷裂，曲軸失效可以由多種原因引起，然而，沖擊疲勞失效可能是曲軸失效中最普遍的原因。當裂紋尖端的應力強度因子KI達到材料斷裂韌度KIc（或是裂紋尖端的應力集中達到材料的斷裂強度）時，裂紋就會失穩快速擴展疲勞最終斷裂是瞬時的，因此它的危害性較大，甚至會造成機毀人亡的慘劇。鋼質工件經熱處理后常見的質量缺陷有淬火顯微組織過熱、欠熱、淬火裂紋、硬度不夠、熱處理變形、表面脫碳、軟點等。

3.1淬火裂紋及防止措施淬火裂紋是鋼材的淬火或淬火后形成，由于冷卻時的高應力所造成；也有可能是在淬火油中的水所導致。具體如下：鋼質工件由于結構設計不合理，鋼材選擇不當、淬火溫度控制不正確、淬火冷卻速度不合適等；增大淬火內應力，會使已形成的淬火顯微裂紋擴展，形成淬火裂紋；由于增大了顯微裂紋的敏感度，增加了顯微裂紋的數量，從而增大淬火裂紋的形成。淬火裂紋一旦發生，絕大部分將造成零件的報廢，必須預防淬火裂紋的產生。首先曲軸原材料的橫截面酸浸低倍組織試片上，不得有目視可見的縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮、白點、晶間裂紋等缺陷。材料選擇上做到經濟性和技術性的合理搭配，既要保證價格便宜又要保證材料有較好的加工性，熱處理性要好，易于淬火，變形小，淬裂傾向小。隨著含碳量的提高，Ms點降低，淬裂傾向增大，在滿足基本性能如硬度、強度的條件下，盡量選用含碳量低的鋼。為了防止零件在淬火急冷中開裂，應使其均勻加熱、均勻冷卻、均勻漲縮。在零件結構設計上，盡量避免截面形狀尺寸突變，同時注意圓角過渡。合理安排工藝路線，如正確安排好預備熱處理、冷加工和熱加工等工序可以有效減少熱處理淬火開裂傾向。恰當地選擇加熱介質、加熱速度、加熱溫度和保溫時間也可以有利于減少淬火開裂。

3.2氧化與脫碳及防止措施氧化是因為鋼在有氧化性氣體中加熱時，會發生氧化而在表面形成一層氧化皮，在高溫下，甚至晶界也回會發生氧化。脫碳是鋼在某些介質中加熱時，這些介質會使鋼表面的含碳量下降，脫碳的實質是鋼中碳在高溫下與氧和氫發生作用生產一氧化碳。脫碳會明顯降低鋼的淬火硬度、耐磨性及抗疲勞性能。防止氧化、脫碳的有效措施是采用鹽熔爐加熱、護氣氛爐、真空爐加熱和預留足夠的加工余量，見表3所示。

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一、引言

模具是一種重要的加工工藝裝備，是國民經濟各工業部門發展的重要基礎之一。隨著工業生產的發展,對工業產品的品種、形狀、數量、質量等的要求越來越高,對模具的需要量相應增加,對模具質量的要求也越來越高；模具性能好壞，壽命高低，直接影響產品的質量和經濟效益。

模具壽命是直接影響產品質量、加工效率和成本的重要因素之一，也是衡量模具制造水平的重要指標。目前在我國的許多企業中,模具的使用壽命還比較低,僅相當于國外的1/3~1/5。模具壽命低，精度保持性差，必將影響產品質量，還會造成模具鋼和工時的巨大浪費，大大增加產品的成本并降低生產效率，嚴重影響產品的竟爭力。模具的失效分為偶然失效和工作失效。偶然失效是指模具因設計錯誤、使用不當引起模具過早破損;工作失效是指模具因正常破損而結束壽命。總的失效形式主要以表面損傷、塑性變形、斷裂為主。論文參考，模具材料。影響模具壽命的因素是多方面的,其中,熱處理不當約占45%,選材不當、模具結構不合理約占25%,工藝問題約占10%;問題、設備問題等因素約占20%，由此可見模具材料與熱處理是影響模具壽命諸因素中的主要因素。

二、冷沖模具材料及其熱處理的選擇

冷沖模具的使用壽命通常和模具的硬度、強度、耐磨度及抗沖擊韌性有著直接的關系。因此,對模具材料和熱處理工藝過程的要求就更高。對冷作模具材料的主要性能要求是：良好的耐磨性、高強度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性能、良好的抗擦傷和咬合性能以及良好的工藝性能。

（一）低淬透性冷作模具鋼及其熱處理

滿足這些性能要求的冷作模具材料有低淬透性冷作模具鋼、低變形冷作模具鋼、高合金工具鋼等，其中碳素工具鋼是使用最多的低淬透性冷作模具鋼，其特點是含碳量高,馬氏體轉變溫度點(以下簡稱Ms點)低,臨界冷卻速度快,在快速淬火冷卻時,產生熱應力變形,使模具沿主導方向收縮變形,材料的含碳量越高,收縮量越大。這種收縮會在模具內部產生很大的內應力,必須通過回火或其他的方法有效地消除內應力。當然這種變形量的大小要受模具截面尺寸、淬火加熱溫度、淬火冷卻方式和回火溫度等因素的影響。論文參考，模具材料。因此,淬火和回火工藝是影響低淬透性冷作模具壽命的主要因素。

因為碳素工具鋼模具多為中、小截面(10~50mm)。為減小淬火變形,T10A,T12A一般選擇較低的淬火溫度。當采用硝鹽浴或堿浴冷卻時,淬火加熱溫度可選擇810~820℃;如果是水-油冷卻,加熱溫度為760~780℃。對于T8A鋼,根據模具截面尺寸的增大適當提高淬火溫度以提高模具的淬火后硬度。采用水淬時,對于截面厚度t小于15mm的制件,加熱溫度應選擇800~820℃;截面厚度t在30~50mm時,加熱溫度應選擇820~830℃。采用硝鹽浴分級淬火時,可在以上所述淬火溫度上做適當調整。

（二）低變形冷作模具鋼及其熱處理

低變形冷作模具鋼是在碳素工具鋼基礎上加入少量合金元素發展起來的，CrWMn是其典型鋼種。CrWMn鋼具有高淬透性，淬火時不需要強烈的冷卻,淬火變形比碳素工具鋼明顯減少。但是，這類鋼的變形同樣受到淬火加熱溫度、冷卻方法、回火工藝和模具截面尺寸的影響。該鋼淬火溫度的選擇，由于鎢形式碳化物，所以這種剛在淬火及低溫回火后具有比鉻鋼和9SiCr鋼更多的過剩碳化物和更高的硬度。當采用800℃加熱淬火時，既能獲得較高的硬度（63HRC）還可以獲得較高的抗彎強度和韌性。如果繼續提高淬火溫度，硬度上升但沖擊韌度、抗彎強度會降低。當淬火溫度大于850℃時，硬度也開始下降。因此，為減小變形并獲得高的耐磨性,由這些鋼制造的模具,其淬火加熱溫度不宜過高。論文參考，模具材料。

CrWMn鋼淬火常用的冷卻介質是硝鹽浴和礦物油,其中硝鹽浴的使用溫度較高而冷卻能力卻比油大。對于精度要求高的模具,根據硬度要求選擇不同的溫度進行等溫淬火,等溫時間不宜過長,等溫后隨硝鹽浴一起緩冷。這樣不僅能顯著減小組織應力,還能有效控制變形量。CrWMn鋼等溫淬火后比普通淬火的強韌性高，對于易產生斷裂的模具可采用等溫淬火。該鋼淬火后于150~160℃回火,可使原來淬火后膨脹的體積產生收縮。回火溫度升高到220~240℃,又開始出現尺寸膨脹,在260~320℃回火時,會出現尺寸膨脹的最大值,而繼續提高溫度,變形又趨于收縮。當CrWMn鋼要獲得大于60HRC的硬度時，回火溫度應不超過200~220℃。因此,在選擇回火溫度時應根據模具的結構、尺寸和硬度要求合理選擇回火溫度。論文參考，模具材料。選擇合理的回火溫度可以最大限度地消除由淬火產生的內應力,有效提高模具的壽命。論文參考，模具材料。

（三）高合金工具鋼及其熱處理

高耐磨微變性冷作模具鋼、高強度高耐磨冷作模具鋼、高強韌性冷作模具鋼主要是高合金工具鋼，用來制造模具的常用牌號有Cr12,Cr12MoV,Cr6WV,Cr5MoV和Cr4W2MoV等。這類鋼的含碳量高,同時含有大量的碳化物形成元素,具有高的淬透性、耐磨性和熱硬性。高合金工具鋼由于淬透性高淬火時不需要快速冷卻,因此產生的內應力小。高合金鋼模具淬火溫度的選擇應首先考慮控制淬火變形。試驗證明:當淬火溫度為1030~1040℃時模具的變形量最小,接近于零。低于這個溫度淬火,制件發生脹大變形;高于這個溫度淬火,制件收縮變形。淬火溫度為1100℃時,收縮量會急劇增大。為防止模具在高溫下氧化和脫碳,一般應在鹽浴爐中加熱。冷卻方法的選擇則根據模具的具體情況和要求而定。論文參考，模具材料。截面尺寸大的模具可用150~200℃的油來充當淬火冷卻介質,停留一段時間出油后空冷;大多數中、小尺寸的模具可以采用250~300℃的硝鹽浴分級冷卻;精度要求高、形狀不對稱的模具可以采用540~600℃的氯化鹽和250~300℃的硝鹽浴2次分級冷卻;精度要求很高,需要嚴格控制變形的模具,可以采用2次分級冷卻,并在硝鹽浴中停留一段時間后隨硝鹽浴一起緩慢冷卻,這樣可以最大限度地減小內應力,避免模具開裂或產生細小的裂紋,從而提高模具的使用壽命。高碳高鉻鋼的回火抗力高,回火時馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉變是影響模具尺寸變形的兩個主要因素。Cr12MV鋼采用低溫淬火和低溫回火時，可以獲得高度硬度、強度和斷裂韌度；若采用高溫淬火與高溫回火，將獲得良好的熱硬性，其耐磨性、硬度也較高，但抗壓強度和斷裂韌度較低；而采用中溫淬火與中溫回火，可以獲得最好的強韌性配合。在生產中，采用何種淬回火工藝，應根據模具的工作條件來確定。

三、結論

模具材料是模具制造業的物質基礎和技術基礎，其品種、規格、質量對模具的性能、使用壽命起著決定性作用。模具熱處理是保證模具性能的重要工藝過程。它對模具的壽命有著直接的影響。當熱處理工藝不當時，熱處理造成的組織結構不合理、晶粒度超標等會導致主要性能如模具的韌性、冷熱疲勞性能、抗磨損性能等下降，從而影響模具的工作壽命。因此，對于不同的冷沖模具應該選擇不同的模具材料以及相應的熱處理工藝。

參考文獻：

［1］程培源.模具壽命與材料［M］.北京:機械工業出版社,1999.

篇（8）

NiCrMo系高強韌鋼中的很多鋼種己經突破了過去低合金鋼所定義的范圍，但從強度指標、性能特點、主要應用方面及來源等來看，焊接結構用的NiCrMo系高強度高韌性鋼，仍然屬于低合金的范圍。

1. 9NiCrMo鋼的性能特點

1.1高的強韌性

強度是結構鋼的基本力學性能指標，其中屈服強度是構件設計的依據。9NiCrMo鋼要求屈服強度不低于lOOOMPa，規格上板厚為lOmm-120mm。隨著鋼材強度的提高，產生脆性斷裂的風險也相應增加，為了防止高強度鋼發生低應力破壞，必須是塑性破壞時吸收能足夠大，并且要求足夠的塑性儲備，因此對鋼的韌性，特別是低溫韌性提出來更高的要求，纖維斷口100%上平臺能Eshelf必須在50尺磅以上（6.9kg-M）。

1.2良好的焊接性

焊接性是海洋焊接工程用鋼應用性能的重要指標。大型的海洋工程平臺都是焊接而成的，例如我國剛剛服役的航母遼寧艦就是一個滿載排水量6-7萬噸的海上“移動飛機場”。不允許任何一處發生破壞[1]。因此，對焊縫、熱影響區與母材等強度和韌性的要求是非常嚴格。特別是隨著鋼的強度提高（碳當量也隨著提高），焊接越來越困難。且焊接過程大多在室外進行，容易引起焊接熱影響區的冷裂紋和層狀撕裂，因此獲得性能優異的焊接接頭十分重要。

1.3低的屈強比

鋼的屈強比是指屈服強度和抗拉強度的比值。低的屈強比有利于加工成型，提高沖成率，有較高的結構可靠性，具有較大的抗塑形失穩破壞的能力。目前工程應用中，已經把鋼的屈強比作為重要的設計依據，在工程安全性設計中，要求在裂紋產生之前具有一定的塑形變形的能力，這是防止發生突然斷裂事故的先決條件。因此為了保證鋼材具有足夠的塑形變形儲備，盡量降低鋼的屈強比。

2.研究方法

2.1臨界點測試與CCT曲線的測定

鋼的臨界點是制定熱處理工藝的重要依據。將實驗鋼加工成尺寸為3X10mm的熱膨脹實驗，本實驗采用Formastor-Fn全自動相變儀，測定鋼的臨界點、連續冷卻轉變曲線（CCT）。本文研究兩相區二次淬火+回火（QQ'T）及循環淬火（QQT）的影響規律（如圖1），并同調質（QT）工藝進行了對比。根據經驗和實驗相結合，選出最佳的熱處理工藝，為工業試制提供可靠的理論和實驗依據。

圖1 9NiCrMo鋼熱處理工藝圖

3.實驗結果與討論

測定9NiCrMo鋼的臨界點和連續冷卻轉變曲線對合理制定實驗鋼熱處理工藝，研究其冷卻轉變過程中組織的變化規律，及工業試制中具有重要的理論實驗依據[2]。根據本實驗鋼的臨界相變點測試結果繪制的CCT曲線如圖2所示。

圖2 9NiCrMo試驗鋼的過冷奧氏體連續冷卻轉變（CCT）曲線

不同淬火溫度對實驗鋼的力學性能及組織的影響。對于9NiCrMo鋼采用QT和QQT進行熱處理。通常這類鋼的常規熱處理是采用調質熱處理方式（QT-淬火+回火），淬火能顯著提高鋼的強度和硬度，而回火消除淬火形成的殘余應力，降低了位錯密度，從而使得試驗鋼具有良好強韌性匹配。但是，這種熱處理方式往往造成鋼的回火穩定性較差，屈強比較高，實際工業生產難度大等不足。本論文了研究二次淬火（QQ'T）工藝，即在兩相區增加一次淬火+回火，對9NiCrMo鋼的熱處理效果。在保證高的屈服強度和良好的低溫韌性的基礎上，進一步降低其屈強比，提高其回火穩定性。

對于試驗鋼分別用了淬火+回火的調質工藝（QT）、循環淬火+回火工藝（QQT）和兩相區淬火+回火（QQ’T）工藝進行熱處理 [3]。兩相區淬火是在AC1-AC3之間增加一次淬火（Q'），在本實驗過程中，根據相關文獻調研確

定其二次淬火溫度在710-780℃范圍內，回火溫度為500-590℃之間，淬火保溫時間為一小時。

4.結束語

本文測定了 9NiCrMo鋼的臨界點和CCT曲線，并在此基礎上系統開展了循環淬火加回火工藝、兩次淬火加回火工藝與常規調質工藝對實驗鋼組織與性能的影響的研究，分析了其顯微組織變化規律，探討了其強韌化機理。

參考文獻：

篇（9）

 

引言 

在現代工業生產中，金屬零件的制造是一個重要的環節，具有舉足輕重的作用，因此提高金屬零件的制造水平成為一項不可缺少的工作。而在金屬零件的制造過程中，熱處理工作又是提高其制造水平的重要措施。在設計工作中，正確制定熱處理工藝可以改變某些金屬材料的機械性能。而不合理的熱處理條件，不僅不會提高材料的機械性能，反而會破壞材料原有的性能。因此，設計人員應根據金屬材料成分，準確分析金屬材料與熱處理工藝的關系，制訂合理的熱處理的工藝，合理安排工藝流程，才能得到理想的效果，提高金屬零件的制造水平。 

在現代工業生產中，廣泛使用的金屬有鐵、鋁、銅、鉛、鋅、鎳、鉻、錳等。但用得更多的是它們的合金。金屬和合金的內部結構包含兩個方面：其一是金屬原子之間的結合方式；其二是原子在空間的排列方式。金屬的性能和原子在空間的排列配置情況有密切的關系，原子排列方式不同，金屬的性能就出現差異。 

為了得到更好的金屬性能，滿足制造和使用要求，我們將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度在不同的介質中冷卻，通過改變金屬材料表面或內部的顯微組織結構來改變其性能，這就是金屬材料熱處理過程。 

不同的熱處理條件會產生不同的材料性能改變效果，下面從3個方面來說明熱處理工藝在提高金屬零件的制造水平中的作用。 

一、提高金屬材料的切削性能和加工精度 

在各類鑄、鍛、焊工件的毛坯或半成品金屬材料的切削過程中，由于被加工材料、切削刀具和切削條件的不同，金屬的變形程度也不同，從而產生不同程度的光潔度。各種材料的最佳切削性能都對應有一定的硬度范圍和金相組織。為了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合適的組織狀態，這就要用到預先熱處理。 

通過預先熱處理，可以消除或減少冶金及熱加工過程產生的材料缺陷，并為以后切削加工及熱處理準備良好的組織狀態，從而保證材料的切削性能、加工精度和減少變形。 

舉例1：齒坯材料在切削加工中，當齒坯硬度偏低時會產生粘刀現象，在前傾面上形成積屑瘤，使被加工零件的表面光潔度降低。而對齒坯材料進行正火＋不完全淬火處理，切屑容易碎裂，形成粘刀的傾向性減少。并隨著齒坯硬度的提高，切屑從帶狀向擠裂狀過渡，從而減少了粘刀現象，提高了切削性能。 

舉例2：鋁合金在加工過程中，通常都是先經強化處理（固溶處理＋時效；時效），這樣可以得到晶粒細小、均勻的組織，比鑄態或壓力加工狀態的切削性能好，不僅改善了切削性能，而且同時提高了機械加工精度。 

二、提高金屬材料的斷裂韌性 

金屬材料的斷裂韌性指含有裂紋的材料在外力作用下抵抗裂紋擴展的性能。提高金屬斷裂韌性的關鍵是要減少金屬晶體中位錯，使金屬材料中的位錯密度下降，從而提高金屬強度，而減少金屬晶體中位錯的一種重要方法，就是細晶強化，其原理是通過細化晶粒使晶界所占比例增高而阻礙位錯滑移從而提高材料強韌性。而金屬組織的細晶強化的過程實際上就是金屬熱處理。 

在金屬熱處理過程中，當冷變形金屬加熱到足夠高的溫度以后，在一定的應力和變形溫度的條件下，材料在變形過程中積累到足夠高的局部位錯密度級別，會在變形最劇烈的區域產生新的等軸晶粒來代替原來的變形晶粒，這個過程稱為再結晶。再結晶晶核的形成與長大都需要原子的擴散，因此必須將變形金屬加熱到一定溫度之上，足以激活原子，使其能進行遷移時，再結晶過程才能進行。 

那么，對于不同的金屬材料，我們就可以通過控制不同的熱處理的溫度，來提高金屬材料的斷裂韌性。 

舉例：在sy鋼坯料上線切割適當的小圓柱，機加工后，選擇在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在cleeble-1500型熱模擬試驗機上以5×10-1的變形速率保溫30s壓縮變形50％，然后在空氣中冷至室溫，再進行680℃×6hac(空冷)的退火處理，再將壓縮后的試樣沿軸向線切割剖開，研磨拋光后用化學物質顯示晶粒形貌。實驗現象為：在700℃時，扁平的晶粒開始逐漸向等軸晶粒的形狀變化。800℃變形的晶粒中等軸晶粒已經有少量出現，但仍然以變形拉長的晶粒為主。在900℃變形開始，晶粒突然變得細小，幾乎全部為等軸晶粒，晶粒度達到ybl2級。在900℃以上．晶粒開始長大。因此，對此種鋼來說，900℃左右溫度進行熱處理，可以提高其斷裂韌性。 

三、減少金屬材料的應力腐蝕開裂 

金屬材料在拉伸應力和特定腐蝕環境共同作用下發生的脆性斷裂破壞稱為應力腐蝕開裂。大部分引起應力腐蝕開裂的應力是由殘余拉應力引起的。殘余應力是金屬在焊接過程中產生的。金屬在加熱時，以及加熱后冷卻處理時，改變了材料內部的組織和性能，同時伴隨產生了金屬熱應力和相變應力。金屬材料在加熱和冷卻過程中，表層和心部的加熱及冷卻速度(或時間)不一致，由于溫差導致材料體積膨脹和收縮不均而產生應力，即熱應力。在熱應力的作用下，由于冷卻時金屬表層溫度低于心部，收縮表面大于心部而使心部受拉應力：另一方面材料在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉變時，因比容的增大會伴隨材料體積的膨脹，材料各部位先后相變，造成體積長大不一致而產生組織應力。組織應力變化的最終結果是表層受拉應力，心部受壓應力，恰好與拉應力相反。金屬熱處理的熱應力和相變應力疊加的結果就是材料中的殘余應力，正是其存在造成了應力腐蝕開裂。 

舉例：金屬熱處理中，通過控制淬火冷卻速度，可以顯著地控制淬火裂紋，為了達到淬火的目的，通常必須加速材料在高溫段內的冷卻速度，并使之超過材料的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體組織。就殘余應力而論，這樣做由于能增加抵消組織應力作用的熱應力值，故能減少工件表面上的拉應力而達到抑制縱裂的目的。 

3、結論 

金屬材料的熱處理在機械零件制造中占有十分重要的地位，在金屬材料加工的整個工藝流程中，如果將切削加工工藝與熱處理工藝進行密切配合，將有效地提高金屬零件的制造水平。 

參 考 文 獻 

篇（10）

    材料科學對于科技進步、國防建設和經濟發展都是一個關鍵領域,起著先導和基礎作用,各個行業都離不開材料的研究與應用。例如,在講課中,列舉南京長江大橋、年產30萬噸乙烯工程、大慶和大港油田的建設成就等生動例子,以及在納米材料、超導材料等研究工作中取得的重大成果,結合授課內容,密切聯系我國經濟建設中所取得的成就和科研成果,潛移默化,進行正確的引導,就能讓每個專業的學生認識到這門課程的意義,樹立創新教育觀念,激發學生主動學習的積極性,意識到在信息社會和知識經濟時代創新精神和創新能力的重要性。

    二、根據專業特點選擇與更新教學內容,采用啟發滲透式的教學方式

    工程材料的課程內容具有基礎性、前沿性和時代性。針對機械類學生,根據他們的專業特點,應合理安排教學內容。

    (一)基本理論部分。簡要闡述工程材料學的基本概念和基本理論。

    (二)工程材料知識部分。重點介紹常用的鋼鐵材料,包括結構材料、工具材料的成分、組織、性能及其應用知識。如以下一些常用鋼種:碳素工具鋼T8、普通低合金鋼16Mn、彈簧鋼60Si2Mn、軸承鋼GCr9、調質鋼40Cr、高速鋼W6Mo5GrV2、冷模鋼Cr12等。簡要介紹高分子材料、陶瓷材料、復合材料,引入功能材料,納米材料等新材料的內容,擴展學生的材料知識面,培養學生創新意識。

    (三)工程材料應用部分。介紹機械零件的失效與選材知識以及工程材料在汽車、機床等領域的應用情況。當前科學技術發展迅速,材料工程和機械工程中新材料、新工藝不斷涌現。教師要及時捕捉這些信息,將新材料、新工藝等前沿知識充實到講課內容中,使學生感到課程內容新穎、有現代氣息。這對培養21世紀社會主義建設事業所需人才無疑有很大益處。采用啟發滲透式相結合的教學方式,在機械工程材料的基本概念與基本理論方面注意概念嚴謹、基礎扎實。在講授基本理論在機械工程材料中的應用方面則注重講解扼要,要求學生有重點、有選擇的自學。從而激發學生強烈的求知欲望和濃厚的學習興趣,產生探索問題的愿望和積極思維的動力。例如,我們在講齒輪材料時提出以下問題,以期達到啟發滲透式的教學效果:1、齒輪工作時受力特點是什么?2、齒輪類零件常見失效形式是什么?3、齒輪材料應具有哪些性能要求?4、機床齒輪和汽車變速箱齒輪的選材有何區別?5、機床齒輪和汽車變速箱齒輪的生產工藝路線是什么?6、生產工藝路線中各熱處理工序的作用是什么?通過類比聯想、循序漸進的啟發滲透,引導學生全面細致地分析問題、解決問題。

    三、加強形象化教學,充分利用第二課堂

    工程材料的授課過程中要大力開展多媒體教學和網絡教學。多媒體和網絡教學可以清晰描述微觀、動態的變化過程與狀態,顯著加大課堂教學信息量,簡化信息傳輸轉換過程,增加教學內容的趣味性和吸引力,從而顯著提高教學效果與效率。充分利用第二課堂教學。組織學生到相關的工廠、企業參觀,進行現場教學,以增加學生的感性認識。例如,在講熱處理這章時,組織學生到熱處理車間現場參觀,了解淬火、正火、退火、回火,表面熱處理,化學熱處理的工藝過程,這樣學生能把這些名詞牢牢記入腦海里。培養學生提出問題的能力和習慣,要啟發學生多問“為什么”,然后帶著問題有目的地去學習,引導學生的創造性思維。通過組織興趣小組,參與教師的科研等課外學習方式,激發創造精神,強化自己的實踐能力。教師應該適當地對學生的課外學習予以指導,針對其感興趣的研究方向,提供參考書目,引導學生了解最新動態,把握研究方向,與學生之間展開討論,鼓勵學生走出學校,參加各種講座,參與校外組織的相關活動,開闊自己的視野,增加自己的才干,逐步培養自己的研究能力和創新能力。

    四、在實驗中培養創新能力

    實驗在培養學生創新能力方面能起到非常獨特有效的作用。工程材料課程有較強的實踐性,在課程的教學過程中,要重視學生觀察能力和動手能力的培養,我們在教學中安排了多種形式不同層次的實驗。一是基本技能性實驗。如金屬材料的硬度和沖擊韌性測定、鐵碳合金平衡組織顯微鏡觀察和碳鋼的熱處理及熱處理后的顯微組織觀察,由實驗教師操作演示,最后由學生結合實驗CAI課件獨立完成實驗。二是綜合性實驗。如分別對20鋼、45鋼和T10鋼進行完全退火處理,觀察并畫出顯微組織,測出其硬度,要求學生實驗前編制一套完整的實驗方案,包括具體的工藝參數和詳細的實驗步驟(需查找相關資料),經實驗教師審查通過后開始。三是研究性實驗。例如研究與分析不同晶粒度的金屬(低碳鋼和鋁)經不同程度拉伸變形后,在回復和再結晶的過程中,其組織與性能的變化情況。本類實驗,教師只需要提出問題,整個實驗方案由學生自主討論決定。通過多種形式的實驗,有效鍛煉了學生自主獲取知識和綜合應用知識的能力,提高了分析和解決問題的能力,充分發揮了學生的主動性和創造性,實踐動手能力大為增強,創新意識和創新能力得到了培養和提高。

    五、課堂討論的開展

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中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0029-03

“卓越工程師教育培養計劃”是《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年）》提出的高等教育重大改革計劃，旨在培養造就一批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務[1，2]。培養卓越工程師后備人才，要面向工業界、面向世界、面向未來。立足于“卓越工程師項目”的主旨與重點，上海大學金屬材料工程專業以提升學生的社會責任感、創新能力和工程實踐為核心，強化工程能力和創新能力，在建立符合工程教育規律的教學體系的基礎上，加強學生的企業工程實踐環節，注重國際化的培養，鼓勵學生積極參加材料熱處理工程師的培訓和全國大賽。通過一系列探索實踐和教學改革，上海大學金屬材料專業在培養適應國家建設需要的高水平卓越工程師方面取得了一些具有積極意義的成果。

一、建立符合工程教育規律的教學體系

上海大學金屬材料工程專業是第一批“卓越工程師教育培養計劃”批準的本科專業。圍繞工程教育的核心問題，在聽取企業專家意見的基礎上，上海大學金屬材料工程專業通過轉變教育理念，構建了符合工程教育規律的、多層次、立體化的專業課程體系。通過對原有的教學計劃進行修訂，優化了課程設置，并對教學內容、教學方法、教學手段、教學考核與評價標準進行了相應的改革。新修訂的教學計劃具有以下特點：（1）夯實學科基礎，強化工程文化。（2）增加實踐性和研討性課程比例，擴大開放性實驗、實訓，強化實踐教學，突出以工程項目為載體的任務拉動式的研討性和實踐性環節設置。（3）引入“校企、科研院所聯合培養”的機制，與企業共建課程，邀請企業專家對本科生進行職業生涯培訓，聘請企業專家走進課堂主講專業前沿講座，充實授課內容。（4）增加企業學習環節，以工程項目為載體，聘請企業專家指導學生的工程訓練，指導畢業設計，參與學生的培養。鼓勵學生參與企業的課題研究，使學生在工程環境中接受熏陶，激發學習興趣，實現知識到能力的轉化，增強工程意識，提升工程和能力。除了對教學計劃的修訂之外，還相應地改變了傳統的教學方式，更新了授課內容，改革了教學手段、教學考核與評價標準，以適合金屬材料專業卓越工程師培養的要求。如：以項目為載體的任務拉動式教學模式貫穿于課程教學的全過程，以工程實例為核心，把知識點與工程應用有機地聯系起來；理論與實踐教學相結合，重視案例教學、基于項目的教學和工程實踐教學，培養工程能力和素質；充分發揮學生的學習主動性，實現“課上、課下互動”、“課內、課外互補”；倡導在教師指導下的學生自主學習模式，通過啟發式、探究式、討論式、參與式教學，實現學生與教師課堂的上下互動交流；改革考試方法和考核機制，注重學習過程考查和學生能力評價，加強學生課外自主學習和參與課外活動的主動性，培養學生的創新性和工程實踐能力。

二、加強企業工程實踐

新教學計劃的課程設置在加強實踐環節，培養學生實踐能力、解決實際問題能力方面進行了大膽嘗試。為大力推進“卓越工程師”實踐培育的環節，金屬材料工程專業發動廣大教師，選取“上海匯眾汽車制造有限公司”、“山特維克材料科技公司”、“肯納金屬有限公司”、“艾伯納工業爐有限公司”、“上海工藝研究所”等一批在行業領域頗具影響的國企和外企作為學生的企業實踐基地。“金屬材料工程專業”卓越工程師的培養在企業的工程實踐采取了分散形式，以分階段、逐步推進的模式實施。包括：“暑期實踐（7～8月）深度實習（冬季學期）畢業設計（春季學期）”。每年的7～8月組織本科生先進入企業進行為期2個月的暑期企業工程實踐活動。通過這一階段在企業的工程實踐，使廣大學生學到了課本上未接觸到的實踐知識，加深了對所學專業的理解和認識，提高了自學能力和工程實踐能力。更為重要的是在社會大課堂中鍛煉了吃苦耐勞的精神，獲得了與人交往的經驗，增強了團隊合作意識。在實踐過程中，同學們雖然也暴露出書本知識與實際結合不夠緊密，處理問題不夠成熟等問題，但這些經歷督促學生回到學校后更加努力掌握更多的知識，并不斷深入到實踐中，鍛煉自己的能力，為今后更好地服務于社會打下堅實的基礎。在經歷了暑期實習環節后，冬季學期一部分學生重新回到原實習單位進行深度實習，并與企業導師一起探討，提出合適的畢業設計題目。春季學期在企業完成畢業論文。學生在經歷近一年的企業工程實踐活動后，取得了卓有成效的成果。如：2008級4名本科生經過一年深度實踐洗禮，圓滿完成了畢業論文，取得優良成績。其中趙小滿同學的論文《耐熱耐沖擊球墨鑄鐵鑄造工藝方案研究》被評為校優秀畢業論文，他本人也順利進入原實習單位就業，并與另一位同學一起將畢業論文研究結果整理成文章，發表在《現代鑄鐵》雜志上。在企業期間他們積極參與“168中低壓氣缸排汽段下半”鑄件的制造過程，該鑄件在第十一屆中國國際鑄造博覽會上榮獲“2012年中國國際鑄造博覽會優質鑄件金獎特別獎”。雖然我們的學生只是參與其中的局部工作，但實踐給他們帶來的收獲以及集體榮譽感成為激勵他們不斷奮進的動力。4名學生實習之后全部與企業簽約，這從一個側面說明了校企共同培養的優異效果。這些學生在企業表現出色，已逐漸成為企業的中堅力量。為了更好地提升“卓越工程師”培養工作，我們對參加企業工程實踐的同學進行了問卷調查。結果表明：企業為學生提供了各類有效的培訓和實習崗位，絕大多數同學對此感到滿意和認可；絕大多數提供的是技術相關崗位，有助于學生專業知識與實踐能力結合，而一些市場、銷售、客服等崗位，則有助于學生成為一個能迎合社會需求的復合型的材料工程技術人員。企業的實踐活動為學生提供了深入生產和工作一線的機會，通過在知名企業實習，絕大多數同學認為成為一個優秀的工程師是有前途的，專業認同感得到了提升。這不僅有助于學生提前適應企業對各類技術的要求，并做好自己的職業生涯規劃，明確自己的發展方向，同時在更好的理解所學專業后，不少同學愿意繼續求學，“卓越工程師”在企業的實踐活動對學生今后攻讀研究生也起到良好促進作用。

三、注重本科生“國際化”的培養

通過與國外高校、科研院所互派學生訪問交流，我們鼓勵學生到海外大學或企業參加交流學習或短期實習，開拓視野，在國際聯合實驗室和海外實習基地進行實踐活動，嘗試以國際化的理念培養學生的創新能力和工程實踐能力。已開展的主要項目有：IHEEC赴美暑期交流培訓、臺灣成功大學/臺灣大學聯合培養、美國羅格斯大學研修生、上海大學優秀本科生夏季學期赴海外交流項目、密歇根州MACOMB郡海外實習項目等。不同的交流項目均有相應的交流方案和培訓課程，學生可以選擇實習項目或者交流項目，可以選擇短期或者長期項目。通過這些活動，不僅提高學生的英語交流能力，學生在享受異域文化特色的同時，更能開拓其國際化視野，思考問題的方式和視野都有一定的改變。這些海外學習、實習經歷除了學生本人受益之外，還帶回一些“國際化空氣”，營造了學生更加努力開展專業學習、問題思考與探討的良好氛圍，不斷集聚積極向上的正能量。

四、組織參加材料熱處理工程師的培訓與考取資格證書

“材料熱處理工程師”是中國機械工程學會開展的職業技術資格認證，現已納入我國專業工程師系列，是評定材料熱處理工程師是否合格的重要依據。對在校學生主要是材料熱處理工程師（見習）的認定，“材料熱處理工程師（見習）資格證書”是檢驗金屬材料專業工程應用型人才培養是否合格的具體體現。為此，在金屬材料卓越工程師培養的最后階段，我們組織一部分學生參加了材料熱處理工程師（見習）的培訓與考試。作為一名還未接觸到實際工作的學生來說，熱處理工程師（見習）的培訓和考試給他們的影響非常大。學生普遍反映：這是一個很好的學習平臺，一是鞏固和拓展了專業知識，二是更多地接觸了實踐中的問題。在這里，接觸到的都是資深的教授專家以及一線員工，他們對于熱處理的認識是大學生從未涉及的深度和廣度。在教學過程中，培訓教師都會將已有的知識聯系實際生產，也能更加靈活的運用專業知識且非常有意義。另外，在課余時間，很多來自各單位企業的員工學員都會提出一些實踐中遇到的問題，各位教師也會根據自己的理解給予解答，這是培訓的另一收獲。

培訓中既有重點院校教授講授的基礎理論知識，如：通過對工程材料的基礎講解，使學生對材料熱處理的本質有了進一步的了解和掌握；工藝學的講解通過大量實際案例的分析和討論，理論和實踐相結合，使學生學習到多方面的熱處理實際經驗，提高了專業技術水平；設備、質量控制及檢測部分的講解，使得學生在今后的生產工作中，對設備的合理選擇和使用有了比較全面的認識，對熱處理質量控制及材料檢測有了系統的了解。此外，更有富有多年生產研發管理經驗的高級工程師、廠長講授熱處理實際生產管理、質量控制等知識，尤其講授了在大學課堂教學中涉及較少的熱處理相關設備原理及應用知識，既擴充了知識面，又理論聯系了實際，做到學以致用，為學生今后工作中安全生產、綠色生產打下了堅實基礎。培訓班上的最大亮點是院士的精彩報告，院士的博學多才、遠見卓識，在教學中循循善誘、絲絲入扣，教書育人，給學生們留下了深刻的印象。中國工程院院士潘健生教授每期培訓班安排20課時，為學生講述由他主編的《熱處理工藝學》書中的“導論”內容，包括熱處理在制造業中的作用、熱處理技術的特點、怎樣搞好熱處理等。中國科學院院士徐祖耀教授的“做一個優秀的熱處理工程師”報告，闡述了科學與工程的關系、熱處理工程師應具備什么知識、熱處理工程師要有三個概念及產學研結合的重要性等四個方面內容。他們以親身的經歷生動地講述自己在長期從事材料熱處理理論研究和實踐的體會，還結合教學內容引導學生分析解決生產實踐中遇到的難題，以鞏固和加深專業基礎理論知識，受益匪淺。

金屬材料工程專業自2012年開始組織學生參加材料熱處理工程師（見習）的培訓與考試。2015年又有14位學生順利通過了“見習材料熱處理工程師”資格考試，目前累計37名學生獲得“材料熱處理工程師（見習）資格證書”，并且獲得資格證書的學生數逐年遞增。

五、積極參加全國大賽

除材料熱處理工程師（見習）的培訓與考試外，我們還鼓勵學生利用課余時間，積極參加各種專業技能大賽、大學生創新項目和大賽。在全國競賽的大舞臺上進一步提高學生的實際操作技能、創新和實踐能力。

1.“永冠杯”中國大學生鑄造工藝設計大賽。由中國機械工程學會等單位主辦的“永冠杯”中國大學生鑄造工藝設計大賽主要目的是通過為學生提供社會實踐活動平臺，鼓勵在校學生學習鑄造專業知識，為鑄造企業培養優秀人才，促進我國鑄造行業的發展。自舉辦以來，金屬材料工程專業積極組織學生參與這項全國賽事。在教練組長楊弋濤教授的悉心指導下，參賽學生積極備戰，克服缺乏實際設計經驗的瓶頸，全面完整地完成了從鑄件零件圖、鑄造工藝圖、型板圖、芯盒圖到鑄造工藝方案計算機輔助模擬優化的全部內容。在面對實際問題的過程中，同學們對書中的理論知識靈活應用、虛心求教，發揮團隊合作精神，這些為他們日后走上社會積累了寶貴的經驗。上海大學金屬材料工程專業已連續參加了四屆大賽，每次均有獲獎。迄今為止共有63名學生取得22個獎項（2013年有8名金屬材料工程專業本科生獲獎，2014年有16名本科生獲獎，2015年共有9名學生獲獎）。特別是2014年和2015年，連續兩年上海大學獲得“永冠杯”中國大學生鑄造工藝設計大賽一等獎，充分體現了金屬材料工程學科在培育“卓越工程師”上取得的實戰成效。

2.全國大學生金相技能大賽。金相制備是材料科學與工程領域應用廣泛、行之有效的研究和檢驗方法，是材料學子的必備技能。全國大學生金相技能大賽是由教育部高等學校材料類專業教學指導委員會和高等學校實驗室工作研究會（中國高等教育學會實驗室管理工作分會）聯合主辦的一項全國性大學生賽事。旨在提高大學生的金相制備及觀察的實驗操作技能，增強金相圖譜分析能力，加深對專業知識的理解與應用，增強實踐操作能力。上海大學金屬材料專業認真組織學生校內預賽，積極備戰全國總決賽，已連續參加三屆大賽，每次均有獲獎。其中2013年獲個人二等獎和團體優勝獎；2014年三名參賽選手分獲個人一、二、三等獎，同時以名列前茅的得分為我校奪得團體優勝獎；2015年黃嘉豪、李笑玲和牟博維同學代表上海大學參賽，獲得個人一等獎一名、二等獎兩名，上海大學獲團體優勝獎。值得一提的是在此賽事的組織過程中，年輕教師陳卓和徐京老師得到迅速成長，因出色的表現連續2年獲優秀指導教師獎。此外，2014年在“華為杯”（首屆）中國大學生新材料創新設計大賽中，上海大學金屬材料工程專業本科生安立聰和王曉領銜的兩支參賽隊伍在指導教師楊弋濤和韋習成的精心指導下，在全國180余支隊伍中過關斬將，均獲得全國三等獎。2014年7月，第四屆全國大學生電子商務“創新、創意及創業”挑戰賽全國決賽中，王曉同學領銜的參賽團隊在繼“三創賽”上海賽區獲得特等獎之后，喜獲全國總決賽二等獎。2015“豐東杯”中國大學生材料熱處理創新大賽本科生劉成杰和陳世超在指導教師韋習成和王武榮的指導下，經過激烈的比賽和答辯，論文《BR1500HS硼鋼板熱壓淬火工藝及其性能的研究》獲得全國總決賽二等獎。2015年8月，第二屆上海市大學生先進材料創新創意大賽中，王曉與吳俊瑋同學組成的參賽隊以項目《新型耐磨金屬基復合材料》獲得二等獎。學生在各類賽事中的優異表現，側面反映出上海大學金屬材料卓越工程師的培養工作得到專家評委的肯定和認可。

通過一系列探索實踐和教學改革，上海大學金屬材料專業在培養適應國家建設需要的高水平卓越工程師方面取得了一些具有積極意義的成果。在收獲成果的同時，也暴露出一些問題。如：在校大學生吃苦精神不夠、動手能力不足、溝通欠缺，特別是因缺乏誠信給實習單位留下不好的印象，影響了實習單位對后續學生實習的接納。這些現象日益突出，成為卓越工程師培養最大的障礙。今后，我們將針對這些問題做進一步的改革，以期培養出更多更優秀的卓越工程師。

致謝：本文的研究工作得到教育部“卓越工程師培養計劃”（上海大學金屬材料工程專業）和“上海大學校級重點課程建設項目”（材料類專業職業生涯培訓）的支持。