時間：2022-05-03 10:52:24
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摘要：分析了傳統(tǒng)節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術所存在的問題隱患及節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術的實質性運用方式，提出了擬定節(jié)能外圍保溫隔熱處理工程施工技術的運用方案。
關鍵詞：建筑節(jié)能；外圍保溫；隔熱處理；施工技術
節(jié)能理論作為重點內(nèi)容，被引入多數(shù)工業(yè)建筑之中。源于節(jié)能措施較為廣泛，施工單位應汲取理論要點，并依據(jù)要點內(nèi)容待施工項目進行分析，而后，根據(jù)項目所需，開展技術事項的運用，以充分保障建筑建造品質，以及節(jié)能目的，逐步完善建筑物建造工作。節(jié)能技術的發(fā)展周期較為漫長，其中，待技術分析便耗費較長時間，但是，隨著外圍熱處理施工方式的不斷延伸，待其相關技術的逐步運用亦賦予成熟化。因此，待過去幾年間，研究人員針對節(jié)能技術的不斷探索下，該技術獲得明顯進展，并且，改善了諸多熱處理相關的隔熱問題事項，在新型節(jié)能技術的運用下，該項目工程的施工內(nèi)容得到質的提升。其內(nèi)容在于保障建筑物的整體架構體系平衡，使之建造后內(nèi)部空間得到優(yōu)質改善。
1傳統(tǒng)節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術所存在的問題隱患
1.1材料選取導致技術偏差呈現(xiàn)
建筑物的部分施工用材料相較一般構建較為嚴格，首要針對材料質地進行嚴格審查，而后待材質數(shù)值進行詳細分析，經(jīng)分析結果判定材料結構是否合乎工程運用規(guī)范，如若偏離，便可致使工程工藝受損，且施工品質亦同期波及。礙于現(xiàn)階段節(jié)能相關技術類目眾多，導致實質性進行施工期間，無法選取最具優(yōu)勢的技術開展施工內(nèi)容。針對建筑的保溫隔熱施工事項，應將重點置于材料，材料質地緊密關聯(lián)著節(jié)能技術的運用，如若材料質感偏低，便會造成技術運用失效，在造成時效延長同期，亦會致使工程建設方向呈現(xiàn)偏差。并且，在部分情境下，技術運用不規(guī)范，也會導致工程建設問題隱患呈現(xiàn)。
1.2施工規(guī)程偏離初始設定內(nèi)容
實踐施工事項是保障施工依據(jù)的關鍵，然而，傳統(tǒng)技術要求頗為嚴格，導致從事相關技能工作者少之又少，專業(yè)技術人員缺失下，熱處理作業(yè)內(nèi)容無法得到完善。部分能力不足的工作者，因自身技能偏差原因，導致的作業(yè)事故不在少數(shù)。由此可見，其危害性十分嚴重，不僅會造成人身安全危害，同時也會因理論不足，引發(fā)施工后隔熱基準于原定內(nèi)容相差甚大。
1.3施工后的安全問題難以保障
建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理，一般是將高效隔熱保溫材料粘貼或涂抹在建筑的外墻面，受施工技術，自然環(huán)境如冷凍、風雨需電、地震、火災等因素影響，這些保溫隔熱材料容易發(fā)生脫落，不僅會影響到整個保溫隔熱體系的性能，還會形成大的安全隱患。尤其高層建筑外墻面，脫落現(xiàn)象一旦發(fā)生就很容易傷及無辜造成傷亡事故。
2節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術的實質性運用方式
2.1技術運用基礎原理分析
對施工過程中各個技術要點逐一進行剖析是非常有必要的，建筑節(jié)能外保溫隔熱體系的基本原理是在利用保溫與隔熱材料的高效性能，來減少室內(nèi)外的熱傳遞作用，基本施工操作，是將保溫隔熱材料粘貼或涂抹在建筑的外圍墻面，來保持建筑內(nèi)的溫度，達到高效節(jié)能的目的。
2.2材料選取方式
隨著新型保溫隔熱材料的不斷研發(fā)與革新，緊跟時代步伐是非常有必要的。作為整個節(jié)能工序的重要環(huán)節(jié)，材料的選取直接關系到整個建筑體系的保溫隔熱效果。多次實踐證明，不定形的復合漿體保溫隔熱材料，可以有效避免傳統(tǒng)材料所出現(xiàn)的種種問題，其導熱系數(shù)低，可進一步提高建筑外圍的保溫隔熱效果，與此同時，材料還具有防火功能，安全耐用，可滿足不同條件的需求。
2.3節(jié)點部位處理技術
在建筑外圍保溫隔熱處理過程中，由于建筑墻面門窗四角常易出現(xiàn)裂縫，如果處理不當，會導致這些部分的保溫隔熱涂層受自然因素或其他因素影響而發(fā)生龜裂或脫落，從而影響節(jié)能效果。應利用板材本身所具有的柔韌性，將板材的接縫與四角裂縫錯開，加一塊玻璃纖維網(wǎng)格布與門窗角平分線成90°放置、貼在最外則，加強外圍保溫隔熱，抵抗結構的裂縫，加強保護層的抗開裂能力，從而有效解決墻面門窗四角裂縫導致的保溫層裂縫問題。
2.4保溫隔熱體系技術操作規(guī)范
在界面處理上必須徹底，否則會影響保溫隔熱材料的粘結強度。針對抗裂砂漿設計，要確保材料層面防水性，避免在雨天施工。此外，需利用阻燃材料對保溫隔熱層做防火隔離設計，以確保整個保溫隔熱層的安全性。
2.5注意施工環(huán)境影響
外圍保溫隔熱處理一般受需電、地震、冷凍等自然環(huán)境影響較大，因此在施工過程中，也需要考慮自然因素的影響，不能盲目施工，在天氣惡劣的時候，要停止施工，一般應該選擇在背風面，以及天氣比較濕潤的時候施工，這樣可以有效降低高溫和風對保溫隔熱材料的影響。
2.6對施工人員培訓與施工過程的監(jiān)管
作為一種技術性的工作，整個施工質量直接影響到建筑的保溫隔熱耗能，從而影響整體建筑體系的節(jié)能作用。因此，在實際操作前，需要及時對施工人員進行定期的培訓和考核，施工過程中還需要進行嚴格的監(jiān)管、控制和指導。
3擬定節(jié)能外圍保溫隔熱處理工程施工技術的運用方案概況
某高層商住小區(qū)地下室、半埋式頂蓋花園、車庫、架空層，住宅樓主體等，其外墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊和外墻保溫砂漿組合的具有保溫隔熱功能的復合墻體，采用塑鋼中空玻璃窗，且與墻體連接處全部用保溫板材及防滲抗裂砂漿填塞密實，針對小區(qū)的不規(guī)則坡屋面和平屋面，防水、保溫難度比較大，采用新型聚氦發(fā)泡全粘結工藝，解決了小區(qū)不規(guī)則坡屋面、平屋面的防水、保溫的難題，經(jīng)過大量商住用戶多年使用驗證，墻體、屋面保溫層無開裂鼓泡、滲水等。
4結論
經(jīng)實踐數(shù)據(jù)表面，熱處理技術的運用共分六步：其一，優(yōu)先給予施工內(nèi)容以理論分析，根據(jù)分析所得，開展施工基本內(nèi)容事項。其二，依據(jù)項目施工的素材選取準則，開展材料采定，材料首要具有隔溫性質，其次具備相應安全性，最后是必不可少的防火功用。其三，構件處理技術的運用，以充分保障涂層面隔熱效能。其四，水系隔離技術的運用，加設外層砂，以保障外圍施工后的隔水效果。其五，后期施工中，待現(xiàn)場環(huán)境細節(jié)的處理，待自然災害施以防備。其六，施工環(huán)節(jié)事項進行全程監(jiān)督，以保證項目的建造質量。未來的建筑業(yè)，需工業(yè)整體共同開展探索內(nèi)容，經(jīng)驗的不斷累積，說明外圍隔熱技術即將發(fā)揮出其最大節(jié)能效用。
摘要：《工程材料及熱處理》作為機械類專業(yè)的必修課，存在內(nèi)容多、課時數(shù)少、學生興趣不大等問題，解決這些問題的唯一辦法就是教學改革。本文從教學目的、教學內(nèi)容與教學方法等方面探討了該課程教學改革方案，在教改基礎上選擇Authorware作為開發(fā)平臺，開發(fā)了便于操作和學生聽課的CAI課件，并且根據(jù)教學實踐，指出了在CAI課程教學中的應注意事項。
關鍵詞：工程材料及熱處理；教學改革；CAI課件
《工程材料及熱處理》是機械工程類各專業(yè)的一門學科基礎課，課程教學內(nèi)容涉及面廣、工藝性強、基礎理論抽象、概念多。傳統(tǒng)的課程教學中，在理論和基本知識方面教學時數(shù)較多，課堂教學以教師講解為主，輔以少量照片以及黑板上畫圖等方式，既難以描述清楚微觀狀態(tài)，對于非材料類專業(yè)的學生其實用性和實際效果也不好，學生普遍反映學習枯燥、難以理解，影響學習效果和教學質量。隨著教學改革的深入，新的知識不斷增加，學時卻在減少，我?！豆こ滩牧霞盁崽幚怼氛n程教學學時為32學時，這對該課程的教學提出了新的要求。雖然現(xiàn)在MOOC、SPOC等教學方式正在興起，但對教師和學生都有較高的要求。一個好的CAI課件可以實現(xiàn)傳統(tǒng)教學所不能實現(xiàn)的靈活、形象、生動的效果，能顯著加大課堂教學的信息量，增強教學內(nèi)容的趣味性和吸引力，調動學生的學習熱情，提高教學效果[1-4]。根據(jù)筆者多年的教學經(jīng)驗和CAI軟件開發(fā)，本文對《工程材料及熱處理》課程的教學改革進行了探討。
一、課程教學改革的探討
（一）教學內(nèi)容的改革
《工程材料及熱處理》課程的教學內(nèi)容基本上是材料工程類專業(yè)所學幾門主要課程的濃縮，教師往往以對材料專業(yè)學生的教學思路來進行講授，對材料的內(nèi)部結構與村料性能之間的關系講解的較深。但對機械類專業(yè)的學生來說，他們畢業(yè)后的工作主要不是去挖掘材料性能的潛力，不需要深入研究獲取材料性能的工藝問題，他們從事的主要是產(chǎn)品設計及解決產(chǎn)品制造過程中的工藝問題。因此，機械工程類各專業(yè)學生與材料工程類各專業(yè)學生對材料知識的要求，不僅深度上有差異，而且側重點也應該完全不同。他們對各類材料的性能特點與適用范圍只需要一般性的了解，側重點是能夠正確地選擇材料，合理地選擇加工方法和制定加工工藝路線，要求掌握各類零件在不同服役條件下的失效方式，并且根據(jù)服役條件、失效形式對材料使用性能的要求以及工藝性和經(jīng)濟性的要求，通過分析對比來選用材料。在市場經(jīng)濟的社會中，對學生實用性的要求顯得更為重要。
（二）教學方法和手段的改革
《工程材料及熱處理》課程涉及內(nèi)容廣泛，要在32學時的時間內(nèi)獲得好的教學效果，靠“教師機械灌輸、學生被動接受”的傳統(tǒng)方式是不行的。首先在課程的一開始就要能吸引學生，使他們產(chǎn)生學習該課程的興趣?！熬w論”是課程的第一課，因此很重要。在教學中我們發(fā)現(xiàn)，學生對新材料及其應用的內(nèi)容較感興趣，而這部分我們只作簡介，因此將這部分內(nèi)容放在緒論中進行。又如在緒論中，我們通過齒輪的生產(chǎn)過程，引出材料改性工藝與機械制造之間的關系。通過緒論內(nèi)容的增補，既拓寬學生的視野，又能使學生對本課程產(chǎn)生興趣。教師講課時，如果只顧自己講解，學生很難理解，更不會分析。在講課要時經(jīng)常提出問題，讓學生回答，要啟發(fā)學生進行思考，讓學生開動腦筋想問題。如以拔絲加工工藝路線作為示例來分析思考塑性變形和回復與再結晶時的組織與性能變化及回復與再結晶退火的作用，同時還引出拔絲模具的設計應注意事項。在課外作業(yè)上，不要采用可以從書上直接找到答案的習題，要讓學生做綜合性分析思考題。教師要指導學生怎么去分析問題而不是只給出答案，要充分發(fā)揮學生對知識的綜合運用、分析與創(chuàng)造性思維的能力。通過不斷的積累，從而提高學生分析問題解決問題的能力。
二、課件的制作
CAI課件要根據(jù)使用目的和使用的具體情況來設計。從使用的角度應具有易用性、便捷性、開放性。在使用PowerPoint制作的許多課件中，采用的是順序式的流程，很不方便。我們利用Authorware軟件開發(fā)了Windows風格的下拉式菜單結構課件。圖1a)為程序運行后的菜單界面一角。當選擇某一菜單項后，主窗口中顯示相應的內(nèi)容，如圖1b)。在教學過程中，有時需要將其他章節(jié)某一處的內(nèi)容調出來，通過菜單選擇非常快捷，從而方便了教學。屏幕教學就相當于屏幕版書，因此屏幕上的字數(shù)不能太多，而且也不能太花俏，以便于學生記筆記，因此，軟件采用Windows界面，界面簡潔，除了菜單外，只有幾個頁面跳轉按鈕，功能一目了然，教師操作也方便。但版書少了，大量的內(nèi)容靠口述學生也難記憶，因此采用了許多文本按鈕，當鼠標移到這些文本按鈕上變?yōu)槭中魏?，點擊即出現(xiàn)詳細內(nèi)容，既可便于學生課堂記憶，也可用于自學。為了使學生獲得感性的認識，課件中列舉了大量的動畫和錄象，因為在課堂上不可能全部都播放，而且有些需要講解，為了獲得更好的效果，需要控制播放速度和暫停，因此采用自行設計的動畫和錄象程序，只要通過文本按鈕點擊就可調用。課程中有許多金相照片和圖象，也采用自行設計的程序調用，圖象是保存在專門目錄里的，只要將文件名設為圖號即可調用，便于擴展。
三、教學實踐與思考
課堂筆記是很重要的，除了幫助獲取知識外，還能使學生集中精神聽課。CAI教學由于不要版書，教師講課進度較快，而且信息量大，會造成學生來不及記筆記，這一點在其他高校的調查中也有同樣的反映[5-6]。但如果學生整堂課都在記筆記，就少有時間去思考，筆者認為可以對記課堂筆記的方法作一些改進，教師將講義精練了以后做成帶有提問的“筆記”印發(fā)給學生，學生上課時只要在相應的地方做標記，同時根據(jù)教師指點做必要的補充和注釋，這樣就有更多的時間去記憶和思考。但這種方法在上完1-2次課后教師就要像檢查作業(yè)一樣去檢查，以免學生對“筆記”產(chǎn)生依賴。當然，這種方法還有待實踐去驗證。應用CAI的目的是為了達到更好的教學效果。優(yōu)秀的多媒體課件應該是教師教學經(jīng)驗、教學思想與多媒體技術之間的無縫結合，而不是將教學內(nèi)容簡單地進行媒體替換或把教學內(nèi)容中不易表達和較抽象的東西通過多媒體形式形象地展示。對CAI課件的有效性可以采用一定的方法進行評價[7]，最主要的應該是學生的評價，在使用中還會遇到各種各樣的問題，只有通過不斷的研究、反饋和總結，才能使CAI教學達到更好的效果。
作者:姜世杭 單位:揚州大學機械工程學院
摘要:
建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越快，對于社會的經(jīng)濟影響越來越大，其對環(huán)境也有直接的影響，在建筑研究過程中所需要進行的就是建筑材料的節(jié)能化選擇，使得建筑的綠化性逐漸得到發(fā)展。近年來對于南方的建筑保溫的研究越來越重視，為使得在對環(huán)境不產(chǎn)生不利影響的基礎上進行建筑的保溫隔熱的研究，就需要從材料上下手來達到最佳效果，因此，需要對建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術進行研究。
關鍵詞:建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理技術 施工技術 研究分析
隨著低碳概念的深入人心以及環(huán)保理念的全面深化，使得社會中各產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐漸往該方向靠攏，其主要的目的就是使得社會的發(fā)展與環(huán)境之間的矛盾得到緩和，進而使得社會各方面的發(fā)展趨向于穩(wěn)定化，以及與持續(xù)發(fā)展原則相符合。在建筑產(chǎn)業(yè)方面更應如此，其主要改進的方向就是減少空調、電扇等電子產(chǎn)品的使用，需要采取綠色的方式來調整室內(nèi)的溫度，經(jīng)過不斷的研究發(fā)現(xiàn)科學環(huán)保的改進措施就是進行節(jié)能建筑材料的選擇應用。本文主要探討的就是建筑過程中應用建筑節(jié)能材料進行外圍保溫隔熱處理施工技術的完善化研究。
1建筑材料節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術存在的問題
對于南方而言其存在的主要問題就是沒有地暖，夏天溫度普遍高且持續(xù)的時間長，冬天處于濕冷狀態(tài)，建筑無法提到較好的保溫隔熱的作用，導致其必須借助其他設備來進行溫度的調控。針對這一問題進行的主要改進策略就是進行建筑材料上的分析以及其施工設計的研究等，但是該應用方式在南方的發(fā)展極為緩慢，主要原因就是建筑節(jié)能材料的選擇問題，建筑的設計問題，材料的構架問題，施工技術的問題以及相關人員的素質問題等。
1．1建筑節(jié)能材料的選擇問題
在南方建筑的施工過程中對于建筑節(jié)能材料的選擇存在的主要問題就是選取的材料不科學以及不適用，與南方的氣候合適度不高，導致易出現(xiàn)各種意外以及建筑的穩(wěn)定性無法保證，建筑的保溫隔熱效果弱化等。具體體現(xiàn)就是選取的建筑節(jié)能材料主要就是建筑過程中的實際應用例子，其對于例子的使用地點以及使用條件的分析較為匱乏，在該種節(jié)能材料的使用過程中沒有進行進一步的分析，導致其的實用性得不到體現(xiàn)，其會導致的后果就是由于材料的選擇不合理而出現(xiàn)由于承重能力范圍的不確定性導致危險的發(fā)生。
1．2建筑的實際情況探究以及設計問題
建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術中還存在的嚴重影響其發(fā)展以及更新的問題就是設計問題以及實際情況探究的問題，主要就是在設計過程中，由于對于其設計環(huán)境的信息獲取量不足，導致其的溫度變化范圍、濕度情況以及具體氣候變化情況等的考慮不足，導致所進行的施工與實際的情況出現(xiàn)矛盾之處，不僅使得該施工無法正常進展下去，還會進一步的導致建筑的質量以及所預期的效果無法實現(xiàn)。
1．3施工技術以及相關人員能力問題
施工技術的問題就是建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術的使用以及發(fā)展極為有限，其使用的方式較為單一，所掌握的技術較為有限，所使用的方法以及設備等較為落后，進一步使得該方面的建筑質量處于一個較為低下的水平，導致其的發(fā)展進一步受到阻礙;導致其發(fā)展無法順利進行的另一個因素就是相關人員的素質不高，主要包括設計人員、勘探人員、管理人員以及施工人員等，其的能力不足以及整體的素質不高，導致該施工的整體運作處于一個較為不協(xié)調的狀態(tài)，進而由于發(fā)展的不平衡性，導致無法取得較大的進步。
2建筑材料節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術的改進研究
建筑產(chǎn)業(yè)是我國基礎產(chǎn)業(yè)中的一個重要組成部分，主要體現(xiàn)就是幾乎每一產(chǎn)業(yè)的進展與建筑產(chǎn)業(yè)都密切相關，建筑產(chǎn)業(yè)是國家的基礎性產(chǎn)業(yè)之一，由此可見其的發(fā)展范圍以及發(fā)展重要性極大，進行環(huán)保建筑的研究是有必要的。在南方一直以來所研究的重點方向就是住房的舒適性，即冬暖夏涼，其主要使用的工具就是空調，其存在的問題就是造成溫室氣體的排放量增加、導致環(huán)境污染嚴重化以及進一步惡化溫度等，對于人體的健康而言也是極為不利的，其會破壞人體的自我溫度調節(jié)能力以及使得人體的水分更為快速的蒸發(fā)。因此，需要進一步的發(fā)展完善建筑材料節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術。
2．1進行建筑節(jié)能材料的合理選擇
選取建筑節(jié)能材料的主要準則就是改變材料選取者的觀念，主要就是將設計中出現(xiàn)的不合理的借鑒以及參考會導致的結果進行全面合理的闡述，讓其對此有一個深刻的認識，在材料的選取上投入精力，主要改進方向就是對材料的主要使用范圍，即溫度的控制范圍以及周圍的干濕度進行分析，在此基礎上在進行適合的材料的篩選，主要運用的手段就是對比，進行材料效果、材料質量、材料承重范圍以及材料的價格等多個方面進行綜合探討，最終獲取一個最為合適的范圍，必要時保留與之相似或者作用效果相差不大的方案以備不時之需，盡量做到不影響施工進程。
2．2進行科學的設計
進行科學設計的主要方式就是將其設計地點的海拔、地勢、地形進行詳細的勘探，對該地的氣候變化、天氣的衍變、各種時節(jié)具體的氣候情況、溫度的具體變化范圍等進行詳細的分析，在此基礎上在根據(jù)所選取的材料，所規(guī)劃好的房屋構架方案進行進一步的結合分析，在此基礎上進行設計，其設計的主要效果就是將保溫隔熱的效果具體化以及實際化。
2．3進行施工技術的研究以及相關人員的能力鍛煉
對施工技術方面進行的主要研究就是引進先進的設計理念設計方案以及設計手段技術等，在此基礎上結合實際的發(fā)展需求以及發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，同時進行的就是對相關人員進行該方面專業(yè)人才的技術輔導，使其的能力能夠在具體的實踐過程中逐漸提高。
3結束語
建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術在南方的實際發(fā)展過程中存在的問題較多，對此進行發(fā)展的主要方案就是將其存在的問題采取具體的措施改進。
作者：施華斌 單位：福建省龍津建筑工程有限公司
保溫隔熱處理中，材料的選擇以及工藝技術的實施，直接影響到整個建筑的節(jié)能效果。在建筑外圍保溫隔熱施工過程中，受施工技術的不成熟，監(jiān)管不嚴格，材料選取的不恰當?shù)纫蛩赜绊懀沟帽馗魺岵牧系膽眯阅懿荒馨l(fā)揮出最佳狀態(tài)，建筑外圍保溫隔熱作用與理想效果相差甚遠。比如說，建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理中，常采用泡沫塑料作為外墻的保溫層，這種材料極易燃燒，危險系數(shù)較高。
關于建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理技術體系，我國建筑部頒布了多項相關標準。作為一種技術性工作，建筑外圍保溫隔熱處理工作，也需要施工人員具備相應的技術能力，稍有不慎就會嚴重影響工程效果。但從實際實施情況來看，施工技術規(guī)程在實際的施工中并未得到妥善遵循，理論要求的標準與實際情況間的差距依舊很大。建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理，一般是將高效隔熱保溫材料粘貼或涂抹在建筑的外墻面，受施工技術，自然環(huán)境如冷凍、風雨雷電、地震、火災等因素影響，這些保溫隔熱材料容易發(fā)生脫落，不僅會影響到整個保溫隔熱體系的性能，還會形成大的安全隱患。尤其高層建筑外墻面，脫落現(xiàn)象一旦發(fā)生就很容易傷及無辜造成傷亡事故。
施工過程中的技術探討
近幾年，建筑能耗在我國各項能耗中所占據(jù)的比例相對較大，隨著可持續(xù)發(fā)展要求的提高，對建筑產(chǎn)品進行節(jié)能改造是非常有必要的。作為建筑工序中最為有效的節(jié)能方式，在建筑中展開外圍保溫隔熱處理，不僅可以減少對空氣的污染指數(shù)，還可以有效利用能源減少能耗，其應用前景廣闊，社會經(jīng)濟效益高。結合我國建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術中存在的一些問題，對施工過程中各個技術要點逐一進行剖析是非常有必要的。
1原理分析
建筑節(jié)能外保溫隔熱體系的基本原理是在利用保溫與隔熱材料的高效性能，來減少室內(nèi)外的熱傳遞作用，基本施工操作，是將保溫隔熱材料粘貼或涂抹在建筑的外圍墻面，來保持建筑內(nèi)的溫度，達到高效節(jié)能的目的。
2材料的選取
隨著新型保溫隔熱材料的不斷研發(fā)與革新，緊跟時代步伐是非常有必要的。作為整個節(jié)能工序的重要環(huán)節(jié)，材料的選取直接關系到整個建筑體系的保溫隔熱效果。多次實踐證明，不定形的復合漿體保溫隔熱材料，可以有效避免傳統(tǒng)材料所出現(xiàn)的種種問題，其導熱系數(shù)低，可進一步提高建筑外圍的保溫隔熱效果，于此同時，材料還具有防火功能，安全耐用，可滿足不同條件的需求。
3節(jié)點部位的處理
在建筑外圍保溫隔熱處理過程中，由于建筑墻面門窗四角常易出現(xiàn)裂縫，如果處理不當，會導致這些部分的保溫隔熱涂層受自然因素或其他因素影響而發(fā)生龜裂或脫落，從而影響節(jié)能效果。因此，在粘貼板材時，應利用板材本身所具有的柔韌性，將板材的接縫與四角裂縫錯開，加一塊玻璃纖維網(wǎng)格布與門窗角平分線成90°放置、貼在最外則，加強外圍保溫隔熱，抵抗結構的裂縫，加強保護層的抗開裂能力，從而有效解決墻面門窗四角裂縫導致的保溫層裂縫問題。
4保溫隔熱體系技術操作
①在界面處理上必須徹底，否則會影響保溫隔熱材料的粘結強度；②針對抗裂砂漿設計，要確保材料層面防水性，避免在雨天施工；此外，需利用阻燃材料對保溫隔熱層做防火隔離設計，以確保整個保溫隔熱層的安全性。
5注意施工環(huán)境的影響
外圍保溫隔熱處理一般受雷電、地震、冷凍等自然環(huán)境影響較大，因此在施工過程中，也需要考慮自然因素的影響，不能盲目施工，在天氣惡劣的時候，要停止施工，一般應該選擇在背風面，以及天氣比較濕潤的時候施工，這樣可以有效降低高溫和風對保溫隔熱材料的影響。6對施工人員培訓與施工過程的監(jiān)管作為一種技術性的工作，整個施工質量直接影響到建筑的保溫隔熱性能，從而影響整體建筑體系的節(jié)能作用。因此，在實際操作前，需要及時對施工人員進行定期的培訓和考核，施工過程中還需要進行嚴格的監(jiān)管、控制和指導。
工程應用實例
筆者參與建設的某高層商住小區(qū)地下室（半埋式頂蓋花園）、車庫、架空層，住宅樓主體等，其外墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊和外墻保溫砂漿組合的具有保溫隔熱功能的復合墻體，采用塑鋼中空玻璃窗，且與墻體連接處全部用保溫板材及防滲抗裂砂漿填塞密實，針對小區(qū)的不規(guī)則坡屋面和平屋面，防水、保溫難度比較大，采用新型聚氨酯發(fā)泡全粘結工藝，解決了小區(qū)不規(guī)則坡屋面、平屋面的防水、保溫的難題，經(jīng)過大量商住用戶多年使用驗證，墻體、屋面保溫層無開裂鼓泡、滲水等。保溫隔熱方面，通過小區(qū)會所樓頂?shù)拇箝_間會議室多年的運營記錄，以上措施起到了良好的保溫隔熱、節(jié)約能耗的作用。
結語
合理科學的實施建筑外圍保溫隔熱技術，可在實現(xiàn)保護建筑的主體結構的目標的同時，有效隔避免室內(nèi)外的熱傳遞作用，從而達到高效節(jié)能的目的。雖然我國建筑節(jié)能外圍保溫隔熱能技術體系已經(jīng)得到了一定程度的運用和發(fā)展，但相比部分發(fā)達國家來說，依然存在著一定的差距，面向未來，我們還需要進一步探索和發(fā)現(xiàn)，只有不斷總結經(jīng)驗，不斷實踐改進和創(chuàng)新，才能使建筑外圍保溫隔熱技術發(fā)揮其最大的節(jié)能功效。（本文作者：唐汝濱 單位：韶關市第一建筑工程公司）
本文作者：劉洋濤、陸利霞、林麗軍、熊曉輝 單位：南京工業(yè)大學食品與輕工學院
肌原纖維粗絲中的肌球蛋白是最主要的肌原纖維蛋白。肌球蛋白由輕鏈與重鏈2個部分組成［6］。肌球蛋白輕鏈與重鏈具有不同的熱穩(wěn)定性，且不同種類之間差距較大，如白色石首魚酶解肌球蛋白輕鏈在80℃形成二聚體，而白眼雪魚的酶解肌球蛋白輕鏈則基本不形成二聚體［7］。ReedZ．H．等研究發(fā)現(xiàn)，鮭魚肌球蛋白的表面疏水性在18．5～75．0℃范圍內(nèi)隨溫度的升高而升高，之后維持穩(wěn)定［8］。羅非魚肌球蛋白輕鏈與重鏈的表面疏水性在30～40℃范圍內(nèi)都呈上升趨勢，其中重鏈到達70℃之后近似穩(wěn)定，而輕鏈雖呈上升趨勢，但變化不大［9］。箭齒鰈肌球蛋白的表面疏水性在20～65℃范圍內(nèi)持續(xù)增加［10］。蛋白質分子的表面疏水性可能與形成蛋白質分子的氨基酸殘基的疏水性有關。肌球蛋白的表面疏水性發(fā)生變化說明分子內(nèi)或分子間的疏水作用力發(fā)生了改變，達到一定程度后必然導致蛋白完全變性。VisessanguanW．等觀察到肌球蛋白的α-螺旋在15℃條件下開始展開，并一直持續(xù)到65℃［10］。這與肌球蛋白表面疏水性的變化有相同變化趨勢，可能是蛋白質結構的展開使得更多的氨基酸疏水性殘基暴露的原因。鮭魚肌球蛋白總巰基含量在18．5～50．0℃范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，超過50．0℃后開始下降。表面活性巰基含量則隨著溫度從18．5～50．0℃升高而逐漸增加，超過50．0℃后則表面活性巰基及總巰基含量均減少［8］。但箭齒鰈肌球蛋白表面活性巰基含量在20～30℃內(nèi)顯著減少，在30℃之后穩(wěn)定［10］。肌球蛋白表面活性巰基含量在低溫加熱的條件下因蛋白質結構的展開可能會有所增加，在一定溫度范圍內(nèi)可能因為表面活性巰基結合形成二硫鍵，從而造成其含量下降。
肌球蛋白與肌動蛋白在三磷酸腺苷ATP供能或死后僵直的情況下可結合形成肌動球蛋白。肌動球蛋白的熱穩(wěn)定性與肌球蛋白的熱穩(wěn)定有密切的聯(lián)系，且在一定程度上又有所差異。肌動球蛋白的表面疏水性隨加熱溫度的增加與肌球蛋白相類似，并可能都是由于蛋白質二級結構，如無規(guī)卷曲的展開造成的［11］，且其展開速率會因溫度的升高而加快［12］。蛋白質結構的展開與凝聚可能導致其特性的改變。如馬鮫魚肌動球蛋白在加熱過程中黏度與Ca2+ATP酶活性均顯著降低［13］，羅非魚的肌動球蛋白在42和45℃熱處理條件下產(chǎn)生聚集物［14］，八線馬鲅肌動球蛋白則在40℃以上條件下形成不溶性聚集物［15］。羅非魚的肌動球蛋白在產(chǎn)生聚集物時表面活性巰基含量出現(xiàn)最大值，并在95℃加熱條件下減少至50%。與此同時，總巰基含量隨溫度的升高而減少［14］。八線馬鲅的表面活性巰基含量在50℃以下隨溫度的升高而升高，之后開始下降，在高于50℃條件下有二硫鍵形成［15］。在45℃以上的熱處理中，肌動球蛋白多以非共價鍵形成聚集物，超過75℃則多以二硫鍵形式形成聚集物［14］。
肌漿蛋白的組成較為復雜，其中主要包括具有生化特性的各種酶類和賦予肌肉顏色特性的色素蛋白［16］等。在高溫條件處理下酶會因變性失活，但在低溫加熱條件下，部分酶類將保留一定的催化活性，如55℃熱處理后魚肉中仍可檢測出蛋白酶活性［17］;且經(jīng)55℃加熱10min，魚肉中磷酸酶的活性僅降低為原來的10%［18］。低溫加熱處理過程中的酶催化反應必然會引起魚肉組成和品質的變化。肌紅蛋白是主要的色素蛋白。不同結構的肌球蛋白具有不同的熱穩(wěn)定性，ThiansilakulY等通過動電勢分析測得東方小頭鮪肌紅蛋白的等電點為5．25，氧合肌紅蛋白與高鐵肌紅蛋白的變性溫度分別為61與60℃，即60℃以上的熱處理會使肌紅蛋白發(fā)生變性［19］。在達到肌紅蛋白變性溫度前，伴隨溫度的升高和加熱時間的延長，氧合肌紅蛋白變得更易氧化和構象變化，而高鐵肌紅蛋白卻出現(xiàn)變穩(wěn)定的趨勢。此外，有研究表明肌紅蛋白會引起肉制品中脂質氧化［20］，羅非魚肌紅蛋白具有促氧化能力，在45℃以下的熱處理對其促氧化能力不受影響，但更高的溫度則會導致其促氧化能力的降低。高鐵肌紅蛋白的促氧化能力在68和90℃條件下相差不大，而氧合肌紅蛋白的促氧化能力受溫度的影響則較大［21］。因此，低溫加熱不能有效防止因肌紅蛋白引起的脂質氧化，反而可能因溫度的提高加速脂質氧化。
肌基質蛋白是主要的結締組織蛋白，其中最為重要的便是膠原蛋白。膠原蛋白的含量與魚肉的質地有一定聯(lián)系，低膠原蛋白的魚肉較為柔嫩［22］。膠原蛋白會在加熱過程中溶解或解鏈，對魚肉質地產(chǎn)生影響［23］。
熱處理必然導致魚肉脂質的氧化，其中不同的熱加工形式對魚肉脂質具有不同的影響，如在油煎過程因C16∶0、C14∶0和C22∶0的損失造成飽和脂肪酸含量損失70%，罐裝過程3種脂肪酸損失40%。在微波加熱過程中因C24∶1含量的增加，使得單不飽和脂肪酸含量增加38%［24］。但微波加熱過程中游離脂肪酸含量會顯著減少，共軛二烯烴的含量增加，過氧化值減少［25］。ω-3不飽和脂肪酸在熱加工過程中損失較大［24］。魚肉脂質的過氧化值在煙熏過程中減少，在油煎、烘焙、燒烤加工中則會增加。在多種熱加工中都會導致TBA(硫代巴比妥酸)值增加［26］。
魚肉綜合品質受熱的變化主要表現(xiàn)在質構特性、顏色等方面。適當?shù)臒崽幚韺︳~肉質構特性和色澤具有提高作用。如30℃處理的鯉魚具有最好的食用品質［27］，熱處理的新鮮草魚在硬度、脆性、彈性和咀嚼性方面都好于生鮮草魚［28］;在60～100℃熱水處理中，熟肉的硬度、凝聚性、彈性和咀嚼性較生肉提高，升高溫度有利于上述質構指標的提高［29］。但品質特性會因魚肉種類的不同而產(chǎn)生不同的變化，如對虹鱒在30～70℃范圍內(nèi)進行熱處理，發(fā)現(xiàn)伴隨溫度的升高其亮度顯著增高，硬度增加［30］。但是通過對鮑魚沸水蒸煮3h后觀察，發(fā)現(xiàn)無論是垂直切片還是交叉切片獲得的肌纖維與生肉肌纖維相比體積都相對較大，而彈性和抗拉強度則相對減?。?1］。加熱會使魚肉中部分蛋白分解［32］，結締組織被破壞，從而提高咀嚼特性，在此過程中膠原蛋白的分解與凝膠作用可能會使魚肉發(fā)亮［33］，提高色澤。KongF．B．等使用121．1℃油浴對鮭魚加熱發(fā)現(xiàn)其嫩度變化分為快速韌化、快速嫩化、慢韌化、慢嫩化4個階段，在此過程中當85%以上膠原蛋白溶解時剪切力同時達到最低值，并發(fā)現(xiàn)蒸煮損失和皺縮面積與剪切力改變有顯著關聯(lián)［34］。熱處理使魚肉蛋白疏水區(qū)域暴露，蛋白分子變性或形成聚集物。在此過程中，隨表面疏水作用的提高則會使蛋白分子持水能力下降，水分與蛋白分子的結合被破壞，使水分更易流失，且能導致組織蛋白相互收縮，游離脂肪酸則會發(fā)生聚集或體現(xiàn)一定的乳化作用。但過度加熱會使魚肉品質下降［35］，蛋白的過度變性，風味物質大量損失，感官特性降低，令人難以接受。
目前有關熱加工對魚肉影響的研究總體而言較少。一方面只片面研究魚肉組成中某一種特定組分隨溫度變化的情況，而忽視了各種成分之間的相互影響;另一方面，如何同時保證水產(chǎn)品感官品質和營養(yǎng)品質尚未進行研究。結合目前水產(chǎn)加工的現(xiàn)狀而言，水產(chǎn)品的熱處理與冷處理研究應耦合起來，并不僅單純地研究冷或熱處理后的影響，而應復合考慮連續(xù)的冷熱處理對魚肉的影響，從而提高魚肉的食用品質。
一、引言
工程材料與熱處理課程是應用型高校機械類和近機類各專業(yè)必修的技術基礎課。根據(jù)應用型高校的人才培養(yǎng)方案，本課程從機械工程的應用角度出發(fā)，闡明機械工程材料的基本理論，系統(tǒng)介紹材料的成分、組織和性能之間的關系，以及加工工藝對材料組織和性能的影響。課程的教學目的是，使學生在掌握工程材料基本理論和基本知識的基礎上，具備根據(jù)機械零件的工作條件和性能要求，進行合理的選材與熱處理工藝制定的初步能力。實驗教學是該課程主要的教學環(huán)節(jié)之一。近年來，由于各高校專業(yè)調整和教學計劃的變更，包括本課程在內(nèi)的教學學時被壓縮，其實驗教學也受到了很大的影響，因此為了適應新的教學形勢，對工程材料與熱處理課程實驗教學進行改革，建立新實驗教學模式，以適應當前新人才培養(yǎng)方案和教學計劃，是勢在必行的重要研究課題。
二、課程實驗教學改革的必要性
（一）課程實驗教學的作用和地位
工程材料與熱處理課程實踐性強，其主要基礎理論及一些專業(yè)理論都是通過實驗并總結實驗的規(guī)律而建立起來的。實驗教學作為重要的課程教學環(huán)節(jié)之一，對于學生加深理解和掌握課程內(nèi)容，了解工程材料的成分、組織和性能之間的關系，從而初步學會典型機械零件的選材和熱處理工藝制定具有重要的意義；同時，實驗教學也是培養(yǎng)應用型高校工科學生工程意識和創(chuàng)新思維的重要手段。對于本課程來說，其突出特點是概念多、內(nèi)容雜、知識抽象，如果不通過實驗教學，學生很難掌握課程的基本知識。例如，對工程材料的組織，只有在光學顯微鏡，有的甚至必須在電子顯微鏡下才能觀察到其特性，這是在課堂教學中無法實現(xiàn)的。課程中有許多基本結論，也是建立在實驗的基礎上的。因此，高質量的實驗教學是提高課程教學質量的重要途徑。
（二）實驗教學存在的問題
1.實驗內(nèi)容少。由于學時不足，只能開設兩個實驗，且兩個實驗之間缺少有機聯(lián)系。對鋼經(jīng)熱處理前后的組織變化沒有直觀的對比，學生對鋼的平衡組織和非平衡組織的概念理解不透。熱處理實驗后，學生沒有時間進行金相試樣的磨制，影響了對金屬材料金相分析方法的掌握和運用。
2.學生在實驗中缺乏自主性。在整個實驗教學中，學生始終處于被動狀態(tài)，基本上是教師講，學生照著做。這種教學方法，學生的實驗能力和動手能力都得不到提高，影響實驗教學的效果。
3.學生對實驗教學興趣不高。由于前述原因，使大部分學生對本課程實驗缺乏足夠的興趣，主要表現(xiàn)在實驗課前不預習，不看實驗指導書；實驗中操作不認真，能不動手就不動手；實驗報告不規(guī)范等。此外，筆者對本課程實驗教學作過一次調查，參加調查的學生分別來自機械制造專業(yè)、材料成形及控制工程專業(yè)和汽車服務工程專業(yè)，共收回調查表152份，其主要調查內(nèi)容及結果。從調查結果可看出，學生對該課程實驗教學不滿意度很高，說明實驗教學已到了必須改革的時候。這就促使我們從2008年開始，對工程材料與熱處理實驗教學計劃、教學方法和教學模式進行了根本性的改革，摒棄傳統(tǒng)的實驗教學計劃，建立新的實驗教學模式。
三、課程實驗教學改革的基本思路
（一）新實驗教學模式的目的
在不增加課程教學學時的前提下，豐富實驗內(nèi)容；發(fā)揮學生在實驗教學中的自主性、能動性和創(chuàng)新性，變被動為主動；提高學生的實驗設計能力、實驗動手能力和實驗結果分析能力；使實驗教學成為課堂理論教學的重要補充，為學生學好工程材料與熱處理課程奠定基礎；培養(yǎng)學生掌握或了解金屬材料金相分析的基本方法、實驗方案的制訂能力及對相關實驗儀器的試用和保養(yǎng)常識。
（二）新實驗教學模式的設置原則
新實驗教學模式設置的原則是：實用性、互動性、綜合性和開放性。實用性就是嚴格根據(jù)課程教學大綱要求合理安排實驗，并盡可能結合生產(chǎn)實際，使學生通過實驗，理一步理解和掌握工程材料的成分、組織和性能之間的關系，為學習后續(xù)課程、畢業(yè)設計及在以后實際工作中正確選材及安排熱處理工藝打下必要的基礎?；有允侵冈趯嶒灲虒W中，做到學生和指導教師互動，各基本實驗內(nèi)容之間的互動，工程材料與熱處理課程與后續(xù)的各專業(yè)有關專業(yè)課程之間的互動。充分發(fā)揮學生在實驗中的自主和主導作用，使學生全面理解實驗教學目的要求，克服以往實驗內(nèi)容分散，各實驗間缺乏有機聯(lián)系的不足，為以后學習專業(yè)課奠定良好的基礎。綜合性實驗是實驗教學改革的重點內(nèi)容。合理設置綜合性實驗，能使學生全面、深入地理解實驗目的和實驗方法，培養(yǎng)和提高學生制訂實驗方案、設計實驗步驟、分析實驗數(shù)據(jù)的能力。開放性是指對于大部分實驗，教學計劃中只規(guī)定基本要求，其實驗名稱、實驗目的、實驗步驟、實驗報告格式均由學生自行設計，學生還可以自主選擇指導教師，其實驗主要由學生在課程教學學時外進行，通過精品課程網(wǎng)絡實驗預約系統(tǒng)，學生可在開課學期內(nèi)任意時間進行預約，并完成實驗。
（三）新實驗教學模式的保障措施
為了保證實驗教學改革的順利進行，從轉變教學管理機制到實驗室條件的必要改善均須得到有力的保障。在教學管理方面，打破以往的課程考核模式，允許部分學生在課程考試結束后再自主完成綜合性實驗，然后由任課教師給出本課程的最終成績。同時為了保證學生自覺地在課外時間完成實驗，對按要求完成實驗并合格者，給予適當?shù)莫剟顚W分，作為學生完成學校規(guī)定必須達到的任選課學分的組成部分。實驗場地的擴充、實驗儀器的添置以及指導教師的足量配備是新實驗教學模式順利推行的基本前提。為此我們增添了一批金相顯微鏡、熱處理加熱設備、金相試樣制備設備、數(shù)顯硬度計（洛氏、布氏、維氏和顯微硬度計），同時還添置了金屬材料熔煉爐、多功能輝光離子表面處理設備、真空加熱爐、萬能磨損試驗機和鹽霧試驗機等。為了滿足學生自行選擇實驗時間，除了增設實驗員，我們采取了任課教師和實驗室專業(yè)指導教師共同負責的方法，以確保實驗室全天候開放。
四、改革后的實驗教學方案
經(jīng)過教師討論，并吸收學生意見，新的實驗教學方案分為三個模塊：基礎實驗、金相互動實驗和綜合性實驗。
（一）設置基礎實驗
利用有限的課堂實驗教學時間，使學生掌握金相實驗室和熱處理實驗室各種儀器儀表的使用方法和保養(yǎng)方法。增設“金相分析與熱處理工藝實驗儀器使用方法”實驗，為學生完成開放性實驗和綜合實驗打下基礎。
（二）設置金相互動實驗
該實驗設計思路為：由實驗室的指導教師按照實驗大綱要求事先準備好各種不同組織的試樣，如各種碳素鋼經(jīng)不同熱處理后的金相試樣、各種鑄鐵的金相試樣、常用合金鋼經(jīng)不同熱處理后的金相試樣、常用非鐵合金金相試樣等。學生通過網(wǎng)上預約或口頭預約，5～6人為一組進行實驗。實驗時每組學生保證有一名指導教師，通過不同類型試樣的觀察分析和對比，讓學生充分了解不同工程材料及經(jīng)不同規(guī)范熱處理后組織的差別，進而分析性能上的差別以及造成這些差別的原因。在選取分析試樣類型時，指導教師要引導學生根據(jù)自己的專業(yè)進行選取，以便為后續(xù)學習專業(yè)課奠定基礎。如對于機械制造和光機電一體化專業(yè)，要側重于對結構鋼和鑄鐵等材料的金相分析和熱處理工藝制定，而對于材料成形及控制工程專業(yè)的學生則側重于對模具鋼和低碳鋼材料的分析。
（三）設置綜合性實驗
該實驗內(nèi)容包括典型零件的選材、熱處理工藝的制定和操作、力學性能測試、金相試樣制作、金相顯微組織分析、金相照片制作等內(nèi)容。由于實驗內(nèi)容多，時間長，學生主要利用課外時間完成。要求4名學生一組，自主選定指導教師，自行確定實驗目的、實驗步驟和實驗方法。實驗后寫出實驗總結或實驗報告，由指導教師批閱并給出成績。該實驗可以和學生創(chuàng)新設計項目或科研項目結合起來完成，其成績按一定比例計入工程材料與熱處理課程最終成績。
五、實行新實驗教學模式取得的效果
經(jīng)過兩年多時間的實踐，本課程新的實驗教學模式已基本確立，并制定出相應的教學計劃和實驗教學大綱。新模式的運行也取得了良好的效果，從最近在學生中進行的調查結果顯示，學生對本課程實驗教學的滿意度達到94%。具體來說：
（一）提高了學生對實驗教學的興趣和積極性由于新的實驗教學模式建立在以學生為本的基礎上，特別是綜合實驗全部由學生自行設計，給學生提供了充分發(fā)揮其主觀能動性的平臺，極大地調動了他們的學習興趣和積極性，變“要我學”為“我要學”，形成了良好的實驗教學氛圍。
（二）收到了良好的實驗教學效果，促進了課程建設及教學質量的提高
為了解實驗教學改革成果，最近我們對學生進行了抽查，檢查內(nèi)容為：實驗報告、實驗現(xiàn)場操作和卷面測試等。其主要結果為：實驗報告全部規(guī)范，成績達良好以上的比例為65%；現(xiàn)場操作合格率95%；卷面測試成績合格率95%，成績良好以上的比例為60%。實驗教學效果的提高，有力地促進了課程建設和課程教學質量的提高。
（三）學生真正學到了知識，提高了動手能力、分析問題和解決問題的能力
以往學生對各種金屬材料的不同狀態(tài)的組織和性能只是死記硬背，以應付考試，而不理解它們之間的相互關系，所以出現(xiàn)課程一結束也就全部忘記的普遍現(xiàn)象。從最近兩屆學生的畢業(yè)設計來看，在零件的選材和熱處理工藝制定方面的問題已大大減少，畢業(yè)設計質量上了一個新臺階。
六、結束語
要提高工程材料與熱處理課程教學質量，為培養(yǎng)新時期的應用型創(chuàng)新人才奠定必要的工程技術基礎，對課程內(nèi)容設置、課程教學模式、教學方法和手段進行改革是迫切要解決的問題。實驗教學改革是課程教學改革的重要組成部分，對于應用型高校，實驗教學改革因受實驗條件、課時等諸多因素影響，比課堂教學改革更為滯后，難度也更大。以實用性、開放性、互動性和綜合性為原則的改革是我們對工程材料與熱處理課程實驗教學改革進行的初步探索，實踐證明，這種實驗教學模式以學生為本，使學生變被動為主動，既提高了學生的學習興趣，又能充分發(fā)揮其主觀能動作用，因此能取得較好的教學效果。
1以工作過程為導向，重視課程體系改革
1．1教學中存在的問題
傳統(tǒng)的機械工程材料及熱處理課程體系，由于追求課程內(nèi)容的完整性，采用傳統(tǒng)的教學性模式，忽略了該課程與其他課程的相互滲透與關聯(lián)，導致學生工程應用能力不夠，綜合能力較差。因此，必須重組課程體系，以形成具有應用性、綜合性及先進性的新課程體系。
1．2合理選擇更新教學內(nèi)容
基于我們的工作過程，在教學內(nèi)容的選取上，針對不同的專業(yè)，以對綜合能力的要求為依據(jù)來決定課程內(nèi)容的取舍。例如，對于機械類的學生畢業(yè)后主要從事產(chǎn)品設計與制造工作，傳統(tǒng)的教學只注重于材料的選擇與加工環(huán)節(jié)，而在材料科學發(fā)展日新月異的今天，還應學會正確處理材料科技進展與人類文明及經(jīng)濟發(fā)展的關系，從環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展角度評價使用材料。具體教學時，在重點介紹鋼鐵材料、有色金屬材料及熱處理等方面內(nèi)容的基礎上，增加了功能材料、納米材料等反映當前科技發(fā)展成果的新型材料，使學生在校學習期間能及時了解本專業(yè)的最新科技發(fā)展現(xiàn)狀，以開拓學生的視野。
1．3精煉課程內(nèi)容，以“必需夠用”為度
在工作過程中，我們提倡經(jīng)典內(nèi)容簡練化，并不是通常意義上的刪繁就簡，更不是降低課程的基本要求，而是通過貫通、滲透、舉一反三的方法，使學生學會思維的過程，掌握應用的途徑。例如金屬學原理部分的核心就是鐵碳相圖，在傳統(tǒng)的教學中，通過金屬與合金的晶體結構、結晶相與組織及二元勻晶相圖、共晶相圖，逐步引出鐵碳相圖。這些內(nèi)容對材料專業(yè)的學生是必需的，而對機械類專業(yè)的學生來說有些并不是必需的。如果直接引入鐵碳相圖，把相圖所需的概念結合鐵碳相圖進行講解分析，一方面可較為準確地反映“必需夠用為度”的教學方針，另一方面也可在較短的學時內(nèi)加強對鐵碳相圖的理解應用。
2工作過程中采用導學式教學模式，重在引導，貴在啟發(fā)
2．1導學在教學工作過程中的應用
課堂教學的創(chuàng)新在于最大限度地調動學生學習的積極性和主動性，因為興趣是最好的導師。導學式教學法正是摒棄傳統(tǒng)教學模式，向素質教育轉軌的一種教學方法，體現(xiàn)了以“培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力”為主旨的教學模式，其最終目標是激發(fā)學生學習的內(nèi)驅力，提高課堂教學質量與學生學習的興趣，從而達到培養(yǎng)學生自學能力、實踐能力及創(chuàng)新意識的目的。針對機械工程材料及熱處理的特點，教學方法的設計應該在大綱的指引下，以課本為基礎，以培養(yǎng)學生自學能力、實際能力、創(chuàng)新意識為目標，充分發(fā)揮教師的主導作用和學生的主體作用。
2．2導學教學模式
導學模式采用課前導學，首先是對知識點的綜述。使學生了解所學知識的背景與含義，建立起自己的智力模式，找到解決問題的策略，學生需要知道的、涉及該內(nèi)容的詳細信息和一些必要的預備知識都要反映在其中。課中導學采用只講基本知識，少而精，要富有啟發(fā)性，在此基礎上把一部分內(nèi)容留給學生自學，有利于訓練學生的自主學習能力。授課則側重于引導學生建立知識結構，掌握學習方法，并關注理論背景。導學的課后督導也是課程教學設計的重要內(nèi)容。課外學習并不意味著教師在學生學習過程中退出，答疑和質疑就是教師參與學生自主學習的兩種方式。答疑是教師向個別學生解答疑難問題，學生可以向教師提出學習中自己解決不了的問題。質疑是教師向學生提出問題，以便了解學生掌握知識的深度、學習能力水平和學習方法等情況，更好地指導學生進行自主學習。
2．3導學教學環(huán)節(jié)
導學的過程包括導入、導讀、導議等幾個過程。導入是課堂藝術的開始。良好的導入能集中學生的注意力，調動學生的求知欲，把他們引入探索知識奧秘的境界，為后續(xù)各環(huán)節(jié)的順利進行打下良好的基礎。導入的方式有多種，在教學中可根據(jù)教材的不同特點，采取不同的導入方式。如聯(lián)想法、實驗法、問題法和提問法等。導讀法是提高自學能力的關鍵。培養(yǎng)學生的自學能力，使其掌握好的學習方法，是教學中的一項重要任務。在教學中要指導學生學會基本的原理及分析方法，理清知識結構，重視新、舊知識的聯(lián)系和遷移，注重理論和實踐的結合。導議法是課堂藝術的高潮。導議最突出的特點是運用啟發(fā)式教學，以學生為主體，以教師為主導，圍繞中心議題展開討論。
3以工作過程為導向，讓實踐教學貫穿課程主線
3．1豐富課堂中的實驗演示，工作中加強直觀教學
機械工程材料及熱處理這門課中，一些基本概念和規(guī)律都具有非直觀性的特點，以往的抽象講述，常導致學生對理論不理解，甚至聽不進。因此，教學中盡可能想辦法進行一些演示性實驗，這對于提高學生的學習興趣很重要。如講到金屬結晶的過程時，由于金屬或合金不透明，無法直接觀察其結晶過程，學生缺乏直觀認識，對于形核和晶核長大兩個過程似懂非懂?？紤]到晶體都有共同的結晶規(guī)律，教師在講述這部分內(nèi)容時可借以觀察其他透明物質如鹽類晶體的結晶，來幫助學生了解金屬結晶的過程。例如，在玻璃片上滴一滴飽和氯化鉀溶液，然后放在投影儀上同學生一起觀察它的結晶過程。隨著液體的蒸發(fā)，結晶首先從液滴的邊緣處開始，逐漸向中間擴展。結晶的第一階段是在液滴的最外層形成一圈細小的等軸晶體，然后以這些等軸晶為核心開始向各個方向生長柱狀晶。那些向液滴中心生長的柱狀晶由于容易及時得到液體的補充，發(fā)展較快。晶體除了向液滴中心生長外，在垂直于柱狀晶主軸的方向上還會長出二次、三次晶軸，形成了典型的平面柱狀樹枝晶。隨著結晶過程的進行，最后在液滴的中心部位形成不同位向的等軸狀樹枝晶。鑄錠的結晶過程和組織與此實驗非常相似。通過這樣一個演示性實驗，可使學生在課堂上注意力高度集中，在饒有興趣之中加深了對金屬結晶規(guī)律及一些重要概念的理解。教師在教學過程中通過這種邊講授理論知識，邊通過實驗演示的方式，使課堂教學由教師傳遞信息為主的過程變成師生共同對信息再加工、接受的過程。這樣可極大地增加學生的感性認識、激發(fā)學生的學習興趣，同時可把書本知識和實際事物聯(lián)系起來，使學生比較牢固地掌握課本中的基本理論和規(guī)律，教學效果可得到明顯地提高。
3．2綜合性、設計性、創(chuàng)新性的實驗教學
實驗教學內(nèi)容和方法的改革對培養(yǎng)綜合型高素質人才至關重要，既是實驗教學改革的重中之重，也是實驗教學改革的難點。為提高學生在新環(huán)境下工作的適應能力和創(chuàng)新能力，實驗教學改革的重點是加強綜合性、設計性、創(chuàng)新性的實驗教學。機械工程材料及熱處理課程傳統(tǒng)的實驗教學內(nèi)容陳舊、方法單一，通常是以演示性、驗證性的分散小型實驗為主。我們以提高實驗教學質量，形成新的實驗教學模式為中心，對實驗教學的類型、方法、手段及考核方法進行了探索。對原來的驗證性、基本技能型實驗內(nèi)容進行整合、優(yōu)化，增設綜合型和設計型實驗。實驗按照課堂授課內(nèi)容的順序分階段進行，授課初、中期做基本技能型、驗證型實驗，然后安排綜合型實驗和設計性實驗。
3．3實訓與理論相結合，實訓中發(fā)揮理論的指導作用
在課程快結束時，通常會安排學生進行鉗工實習。這時可用以往學生做的錘子演示釘釘子，結果出現(xiàn)釘子沒釘上而錘子出了凹坑的現(xiàn)象，讓學生分析原因，從而引出課程中的金屬材料的機械性能;不同材料在鐵碳狀態(tài)圖中的位置、組織;金屬材料分類;如何通過熱處理改善性能等內(nèi)容。這樣，實質上就把鉗工實習內(nèi)容始終貫穿在整個課程中，而不是孤立地作為一個內(nèi)容來完成。待課程結束后再安排學生鉗工實習，讓學生自己選材、獨立設計零件、完成零件加工，從而鍛煉和檢驗學生對知識掌握的綜合能力，強化和加深學生對所學知識的理解。
4結語
總的來說，“教學有法，但無定法”。以工作過程為導向，在教學實踐中采用靈活多變的方法，激發(fā)學生的學習興趣，必能取得令人滿意的教學效果。
1優(yōu)化教學內(nèi)容
我校所開《機械工程材料及熱處理》課程總學時為48學時，內(nèi)容知識面廣，涉及金屬學的基本知識、鋼的熱處理、機械工程常用金屬材料（包括碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬、粉末冶金材料）、高分子材料、陶瓷材料及復合材料、機械零件選材及工藝路線分析等內(nèi)容。由于教學時數(shù)的限制及材料加工技術的快速發(fā)展，《機械工程材料及熱處理》無法將目前所有的新材料、新工藝及時傳授給學生，必然要在教學內(nèi)容上進行整合優(yōu)化。依據(jù)“厚基礎、寬口徑、綜合交叉、注重實踐”的課程體系改革原則整合如下：首先，對于教材中一些理論過強、崗位實用性較低的內(nèi)容進行壓縮，例如，材料的晶體結構和熱處理原理。其次，要重點講授實際應用較多的材料和熱處理工藝，著重培養(yǎng)學生合理選材和制定熱處理工藝的能力。第三，為適應現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展和職業(yè)崗位的需求，要及時更新和補充新材料、新工藝和新技術方面的知識內(nèi)容，例如納米材料、真空熱處理等，這樣使課程體系更完整，而且能提高學生的學習興趣。通過整合優(yōu)化，本課程的教學內(nèi)容既保證了《機械工程材料及熱處理》的科學性、理論性和系統(tǒng)性，又能培養(yǎng)學生運用材料學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力。
2新增設計性實驗
實驗教學是教學過程的重要環(huán)節(jié)，可以幫助學生鞏固和加深理論知識，實現(xiàn)理論和實踐的有機結合，更重要的是通過實驗，全面培養(yǎng)學生的實驗動手能力、創(chuàng)新意識和團隊精神。《機械工程材料及熱處理》課程原有實驗均屬于簡單的驗證性實驗，學生沒有參與實驗設計和實驗準備，課堂上只是很機械地模仿和驗證，學習積極性差，不利于科學思維的培養(yǎng)。為了克服這些不足，我們增加了設計性實驗。設計性實驗是讓學生自主設計實驗，可以以一個簡單的零件或產(chǎn)品為對象，通過分析工況條件和失效方式，根據(jù)所學理論知識并查閱相關資料，選擇合理的材料并確定正確的熱處理工藝。在設計性實驗中，學生成了主體，教師只是指導者，重點考查設計方案的可行性，并啟發(fā)學生完善實驗方案。實驗方案可行后，學生根據(jù)自己設計的實驗方案，準備好實驗材料，熟悉實驗儀器和設備，獨立進行實驗操作，最后，分析實驗結果，并書寫實驗報告。通過增加設計性實驗，充分發(fā)揮了學生的主觀能動性，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，提高了學生的工程實踐能力和綜合素質，還大大提高了設備的利用率。
3教學方法改革
傳統(tǒng)的教學方法是以教師、書本、課堂為中心的應試教學，學生在學習過程中主動性不高、學習效果差。因此，在教學中我們改變傳統(tǒng)的教學方法，采用啟發(fā)式、導入式、討論式、案例式等多種形式的教學方法去引導學生思考分析各類問題，使學生由被動的單向接受知識轉為主動的探索知識，對提高教學效果，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)學生分析解決問題的能力起到重要作用。在教學過程中，教師要善于設置問題，引導學生積極思考和學習，通過列舉形象生動、貼近生活的具體案例來講述教學內(nèi)容，豐富教學內(nèi)容，例如，在講授材料牌號時，先問學生：“自行車、汽車上的零件都是用什么材料做的？”這樣，教師就能很自然引出某種材料，然后再問學生：“為什么每種零件所采用的材料不一樣呢？”經(jīng)過學生的討論，再和他們一起分析零件的工作狀況和失效方式，正是因為它們的性能要求不同，采用的材料也就不一樣了，這就是材料的“成分、組織、性能”之間的關系，貫穿了這根主線，使分散的教學內(nèi)容系統(tǒng)起來。同時活躍了課堂氣氛，加強了學生對教學內(nèi)容的理解和掌握。
4教學手段改革
（1）多媒體教學+板書。傳統(tǒng)的課堂教學是以教師講解為主，輔以少量模型教具以及黑板上畫圖等方式，難以描述清楚微觀、動態(tài)的變化過程，如，金屬的結晶過程，學生感到抽象、枯燥。采用多媒體教學圖聲并茂、形象、生動、直觀，可以將微觀的內(nèi)容宏觀化，既激發(fā)了學生的學習興趣，加深了學生對基本理論的理解，又節(jié)省了教師的書寫時間，加大課堂教學信息量，從而提高了教學質量。為此我們采用PowerPoint與Flash兩種軟件制作本課程的課件，但課件畢竟只起輔助作用，在課堂中起主導作用的是教師，多媒體只不過是學習和教學的一種工具，教師教學觀念、教學思想的現(xiàn)代化，要遠勝過技術手段的現(xiàn)代化。對于知識體系的連貫性以及一些重難點而言，還是需要進行板書教學，這樣講解起來，學生可以很清晰地知道教師的講解思路，對于問題的理解也就更透徹。為此我們采用的教學手段為多媒體教學+板書。在使用課件教學時，教師一定要隨時掌握學生的學習情況和信息反饋，根據(jù)所反映出的問題及時地給予解惑并及時調整授課方式和內(nèi)容。
（2）網(wǎng)絡輔助教學。為了便于學生課后加強對本課程的學習，拓寬學生的知識面，我們利用網(wǎng)絡輔助教學，網(wǎng)絡教學具有師生互動的優(yōu)勢，體現(xiàn)以人為本自主學習的特點，可以突破時空界限，延伸課堂空間。使用E-mail或QQ聊天等方式可以實現(xiàn)教師與學生之間的一對一的交流，當學生遇到疑難問題時可以通過發(fā)送郵件向教師請教，教師收到后可以分別做出回信解答。同時，為了讓學生們感到這門課程的重要性，課后給學生布置一些與時事相關的網(wǎng)絡作業(yè)，比如：“2008年竣工的鳥巢所用材料的牌號、性能和熱處理工藝是什么？”推薦他們?nèi)ブ袊牧暇W(wǎng)、中國模具論壇、熱處理論壇等網(wǎng)絡查找答案，然后在課堂上向全班同學匯報，這樣既鞏固了課堂上所講的理論知識，拓展了學生的學習視野，又鍛煉了學生的表達能力。從教學效果來看，網(wǎng)絡教學作為教學的補充，不僅可以優(yōu)化教學模式，而且促進學生自主學習能力的提高。
5考試方法的改革
課程考核是課程教學的重要組成部分，學生可以通過考試，對學期所學課程進行系統(tǒng)的、綜合的復習；教師也可以通過考試了解學生的學習情況，檢查自己的教學效果。傳統(tǒng)的閉卷考試為了兼顧知識點的全面性，會出現(xiàn)許多記憶性考點，使一些學生平時不用功，期末進行突擊，大量背誦應付考試。為了達到教學目標要求，培養(yǎng)學生綜合運用概念、原理分析和解決問題的能力，我們將期末一次終結性考核成績評定方式改革為：平時成績（占50％）＋閉卷期末考試（占50％）的考核方式。平時成績是對學生平時學習狀態(tài)的評價，包括課后作業(yè)（占總成績的10％）、課堂提問回答（占總成績的10％）、網(wǎng)絡作業(yè)（占總成績的10％）、實驗（占總成績的20％）。課后作業(yè)是根據(jù)本課程概念術語多、內(nèi)容涉及面廣、理論抽象等特點，要求學生經(jīng)常進行訓練，才能加深理解和記憶。課堂提問回答主要是了解學生對理論知識的掌握情況和鍛煉學生的應變能力。網(wǎng)絡作業(yè)主要培養(yǎng)學生網(wǎng)上查閱資料、總結和表達的能力。實驗是考查學生的動手操作能力。期末考試主要考查學生的臨場應變能力以及對基本知識的掌握、熟練和理解的程度，考試內(nèi)容要充分體現(xiàn)教學大綱的基本要求?？己朔绞降母淖冋{動了學生的學習積極性，促進了學生對知識的綜合應用能力、分析與創(chuàng)新能力的發(fā)展。
6結語
課程改革是一項系統(tǒng)工程，環(huán)環(huán)相連，環(huán)環(huán)緊扣，不可只改其中一項，而忽略其余。我們學校《機械工程材料及熱處理》課程的教學改革從2007級學生開始，通過幾年的教學實踐，解決了課堂上死氣沉沉、學生不愿意上課的重大難題，使學生對本課程的學習由被動變主動，既掌握了本課程的基本理論知識，還培養(yǎng)了應用知識、分析問題和解決問題的能力，取得了良好的教學效果。作為教師，我們應不斷總結教學經(jīng)驗、相互學習和交流，深入實踐，了解本學科的前沿知識和新的生產(chǎn)動向，與時俱進，不斷探索新的教學模式，為社會培養(yǎng)出更多的高素質技術應用性人才。
1.機械工業(yè)發(fā)展與節(jié)能和污染防治的形勢
機械工業(yè)對我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和國防力量的增長起著重要作用，占有重要地位。然而，我國機械工業(yè)能耗高、資源消費大、污染環(huán)境嚴重、勞動保護薄弱和環(huán)境治理差，我國環(huán)境污染的70%是由工業(yè)生產(chǎn)造成的，而工業(yè)污染物中的大部分是由各種工藝裝備或各類機電產(chǎn)品在生產(chǎn)運行中產(chǎn)生的。機械工業(yè)不僅是耗能耗材的大戶，而且也是排污的主要行業(yè)之一。機械工業(yè)污染防治面臨的形勢十分嚴峻，機械制造過程，特別是熱加工過程，總體來說是資源消費密集型行業(yè)，從整體上看，粗放型的經(jīng)濟增長方式尚未根本轉變，“高消耗、高排放、低效率”的問題仍十分突出。
2.熱處理生產(chǎn)的現(xiàn)狀及其污染類型
目前，全國各類熱處理專業(yè)廠、熱處理設備制造廠、熱處理工藝材料生產(chǎn)廠以及主機廠的熱處理分廠、車間近15000家。熱處理生產(chǎn)過程包含加熱、冷卻及熱處理后的工件清理等多道工序，在這些工序的生產(chǎn)過程中排出的廢氣、廢水、廢渣、粉塵、噪聲和電磁輻射使作業(yè)場所和周圍環(huán)境、大氣、水質等產(chǎn)生污染。噪聲污染主要來自設備的運行，油和煤氣的燃燒器、氣動設備、壓縮機和機械式真空泵、車間局部抽風的大風量風機、中頻發(fā)電機、噴砂機、噴丸機；電磁污染主要來自感應熱處理及電源設備的運行。這兩種污染因污染范圍小，治理相對容易。對噪聲污染可采用一些低噪音設備及隔音防護；而對電磁污染可以采用電磁屏蔽降低對人員和環(huán)境的污染。熱處理過程對環(huán)境影響最大污染是空氣和水的污染。對空氣的污染物有：燃料燃燒產(chǎn)生的煙塵、CO2、CO、SO2、NO2及保溫材料揮發(fā)所產(chǎn)生的粉塵等，特別是煤、重油等一次能源的燃燒過程；淬火介質揮發(fā)所產(chǎn)生的CmHn、CO和煙塵等；鹽浴熱處理過程鹽蒸發(fā)所產(chǎn)生的NaCl、BaCl2、NaCN、KCN等；氣體表面滲碳、滲氮等過程所產(chǎn)生的CO2、CO、NH3、HCN等；噴砂、清洗過程中清洗液的揮發(fā)及噴砂形成的粉塵等。對水的污染主要有：淬火廢油中金屬氧化物以及工件淬火時從鹽中帶出的BaCl2、HCN等；水基淬火介質中有機物；清洗液中化學物；鹽渣和廢鹽中NaCl、BaCl2、CN-1等；發(fā)黑、發(fā)藍或磷化的廢液體等。
3.國內(nèi)外熱處理節(jié)能環(huán)?，F(xiàn)狀的比較
3.1科技政策及科研組織
美國能源部2004年公布了“美國2004年熱處理技術路線圖修訂稿”。為實現(xiàn)路線圖目標和完成眾多的重點研發(fā)項目，美國金屬學會熱處理學會采取了成立熱處理技術研發(fā)中心，鼓勵和組織全行業(yè)企業(yè)參與研發(fā)兩項措施，建立“熱處理高新技術中心”和“熱加工技術中心”。其中熱處理高新技術中心由國家能源部和其他方面提供研究資金。主要研究如何降低能耗，減少污染，減少廢品和返修品，控制生產(chǎn)成本以及全面促進熱處理行業(yè)繁榮。我國還未組建類似于美國的“熱處理高新技術中心”和“熱加工技術中心”這樣專業(yè)化的機構來鼓勵和組織全行業(yè)的企業(yè)共同參與和研發(fā)。并且，科技部和國家發(fā)改委也沒有設立相關的專項基金用于支持高效、精密、節(jié)能、節(jié)材的綠色制造技術的開發(fā)和應用。
3.2生產(chǎn)專業(yè)化及規(guī)?；?
由于歷史原因，我國的熱處理廠都屬于大而全、小而全、不協(xié)作、封閉型企業(yè)。在一個工廠里面均設置了鑄、鍛、電鍍、熱處理、模具制造、供熱采暖、運輸?shù)裙灿眯詷O強的車間、工段或班組。因任務量不足、生產(chǎn)效率低下、設備的利用率極低造成能耗、物耗、污染增大。以中美兩國熱處理狀況對比為例，我國的專業(yè)化熱處理廠只有美國的2.86%，生產(chǎn)效率僅為美國的3.75%，設備利用率僅為30%，電耗卻比美國高40%。
3.3熱處理工藝裝備
“十一五”期間隨著航空、國防工業(yè)的技改和新型民營企業(yè)的興起，熱處理生產(chǎn)設備有了一定程度的更新，但從總體來說，熱處理行業(yè)的工藝裝備仍屬落后，能源利用率低、浪費現(xiàn)象嚴重。應通過加大技術改造的力度來挖掘節(jié)能的潛力。先進設備的制造落后于需求，工藝材料和輔助材料質量不高、品種不全。
4.建議及措施
4.1加速中國熱處理路線圖的制定及組織實施
以中國熱處理學會和協(xié)會為中心，強化學會和協(xié)會在熱處理行業(yè)中的基礎研究和先進技術應用的引領作用，在“十二五”及其遠景規(guī)劃設想的基礎上，建議盡快建立中國的熱處理路線圖計劃。并以中國熱處理學會和協(xié)會為中心，組織國內(nèi)相關研究、生產(chǎn)和應用單位，成立相應的研究技術中心和應用示范中心，爭取在國家發(fā)改委、科技部等相關國家科技攻關、支撐計劃中加大對高效、精密、節(jié)能、節(jié)材的綠色制造技術的支持，加大投入力度，設立相關基金專門用于支持高效、精密、節(jié)能、節(jié)材的綠色制造技術的開發(fā)，使中國熱處理路線圖的制定及組織實施落到實處。
4.2加速清潔、節(jié)能、精密、高效的熱處理新技術推廣應用及裝備的研發(fā)
4.2.1真空熱處理技術
真空加熱是將工件置于正常大氣壓以下的負壓空間的加熱方法。熱處理加熱用的最高真空度一般不超過10-5Pa。真空加熱不僅能防止工件的氧化和脫碳，而且具有脫脂、脫氣、凈化表面和變形少的特點。
4.2.2離子滲氮和離子滲碳技術
離子滲氮和離子滲碳是將置于低壓容器內(nèi)的工件在輝光放電的作用下，帶電粒子轟擊工件表面，使其溫度升高，實現(xiàn)所需原子滲入表層的化學熱處理方法。
4.2.3感應加熱熱處理技術
感應加熱是利用電磁感應的原理，使工件表面產(chǎn)生渦流而被加熱。其特點是加熱速度快、易控制、工件表面氧化和脫碳少、節(jié)約能源、污染少。
4.2.4激光束、電子束、離子束表面技術與表面改性技術
(表面淬火、重熔、涂層)是利用高能束對工件的表面快速加熱作用實現(xiàn)工件表面熱處理，不產(chǎn)生煙塵等污染，屬清潔熱處理技術。
4.2.5金屬鍍層技術
刷鍍技術、熱噴鍍技術、離子鍍滲技術是清潔的表面強化技術。
4.2.6淬火冷卻裝備技術
以氣淬、水淬、水霧冷卻技術替代油、聚合物淬火液等淬火。在該方面研究上，上海交通大學潘健生院士、陳乃錄教授等開發(fā)的淬火冷卻系統(tǒng)具有良好的示范作用。該技術采用水-空冷卻方式，可以實現(xiàn)截面厚度600~900mm的塑料模具鋼鍛件的截面硬度差小于3~5HRC。
4.3加速熱處理生產(chǎn)的規(guī)模化
規(guī)模出效益，要徹底解決材料成形加工企業(yè)的污染、能耗問題，就應該轉換廠家各自解決的觀念，變?yōu)閰^(qū)域內(nèi)集中處理。鑄造、熱處理、電鍍行業(yè)都有同類性質問題。建議在有條件地區(qū)建立鑄造、熱處理、電鍍工業(yè)園區(qū)，通過合理規(guī)劃、合理選址，將廠點(特殊產(chǎn)品的配套加工除外)集中在工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)，集中管理、集中治污，從根本上解決不達標排放、偷排等現(xiàn)象。
4.4加強法律法規(guī)建設及執(zhí)法力度
加大《環(huán)保法》、《清潔生產(chǎn)促進法》等法律、法規(guī)的宣傳和執(zhí)法力度，理順管理體制，加強污染防治工作的全面和全過程的管理；完善法律、法規(guī)和行業(yè)標準，并加強宣傳和執(zhí)法力度；將污染防治工作納入地方各級政府部門工作考核的重點；充分發(fā)揮協(xié)會、學會的橋梁和扭帶作用，調動廣大科技人員的積極性和創(chuàng)造性，組織力量加強進行污染源的治理和環(huán)保新技術的科研和推廣。
摘要:在反應釜內(nèi)熱處理塑料廢棄物制備有價值的碳基材料，是廢棄塑料回收利用的有效方法之一。本文介紹利用廢棄塑料作為碳源在反應釜內(nèi)制備各種類型的碳基材料的方法和反應原理以及在環(huán)境工程專業(yè)課程設計中的重要意義。熱處理廢棄塑料法初步實現(xiàn)環(huán)境工程專業(yè)本科生對廢棄塑料資源化利用的認識與理論課程的有效結合，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
關鍵詞:塑料廢棄物;碳基材料;環(huán)境工程
固體廢棄物處理與處置作為多學科交叉的綜合性研究方向，涉及生活垃圾、工業(yè)固體廢物、農(nóng)業(yè)廢物和危險廢物的處理處置與資源化、管理體系建立以及相關法規(guī)標準制定等多個研究領域［1］。該學科包括對固體廢物進行管理和污染控制的處理處置技術以及對固體廢物作為可再生資源進行利用的各類資源化技術［2］。課程設計是指在學校教育環(huán)境中，使學生獲得的、促進其遷移的、進而促使學生全面發(fā)展的教學方案，突破了以往只注重知識、經(jīng)驗積累的局限，把積累、遷移、促進學生發(fā)展等多方面因素作為指標。江蘇理工學院固體廢物處理與處置課程設計就是根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)特點所開展的實踐教學課程。本課程對學生根據(jù)社會生活中提出的問題、分析問題、解決問題等綜合能力的培養(yǎng)有著重要的意義，也是增強學生對本專業(yè)知識的鞏固和應用的重要途徑。塑料廢棄物是指日常生活生產(chǎn)中產(chǎn)生污染環(huán)境的廢棄塑料制品。塑料廢棄物的種類較多，常見的有廢棄的塑料包裝、農(nóng)用塑料制品如棚膜等，已經(jīng)成為城市生活垃圾的主要組成部分之一，占城市固體廢棄物的15%20%［3］。對廢棄塑料的回收利用，既可以保護地球環(huán)境，還可以實現(xiàn)資源再利用，節(jié)約能源。本論文主要介紹反應釜的特點、廢棄塑料在反應釜內(nèi)熱處理的原理及廢棄塑料資源化利用，闡述反應釜內(nèi)熱處理廢棄塑料在固體廢棄物處理與處置課程設計中的重要意義。
1反應釜熱處理廢棄塑料的特點及其資源化利用的原理
1.1反應釜的特點
不銹鋼反應釜是熱處理廢棄塑料的基本設備，它是由一個完全由不銹鋼組成的密閉的反應空間，能夠耐800℃以下的反應溫度和1000個大氣壓的高壓，可以滿足一些難合成材料以及亞穩(wěn)態(tài)材料特殊的合成條件。不銹鋼反應在熱處理廢棄塑料過程中有以下特點:一是反應在一個密閉的條件下進行，反應物不會溢出，得到的產(chǎn)物在一個密閉的空間內(nèi)冷卻至室溫可以防止氧化。二是在反應過程中可以形成高壓的體系有利于亞穩(wěn)態(tài)新材料的發(fā)現(xiàn)。三是反應釜可以在較高的溫度和壓力下進行，反應過程中產(chǎn)生的熱量集中在反應釜內(nèi)有利于在較低的溫度下實現(xiàn)產(chǎn)物的形成和結晶同步完成，從而有利于減少能耗。四是反應過程中無需任何保護氣體，操作簡單，安全性較好。
1.2熱處理廢棄塑料制備碳基材料實現(xiàn)資源化利用的基本原理
將廢棄塑料和其它原料加入到反應釜內(nèi)，通過電爐對反應釜進行加熱，使反應釜內(nèi)的廢棄塑料通過熱處理形成碳原子與其它原料一起發(fā)生新的化學反應形成新的碳基材料。
1.3合成碳基材料的舉例
在反應釜內(nèi)熱處理廢棄塑料可以制備不同的碳基材料，主要包括以下部分:1.3.1不同形貌的碳納米材料在反應釜內(nèi)550℃利用氫氧化鈣作為脫氟劑水熱處理廢棄聚四氟乙烯可以制備得到直徑為140200nm的非晶碳球，如圖1所示［4］。1.3.2碳復合材料在反應釜內(nèi)利用廢棄聚丙烯、二茂鐵和疊氮化鈉反應制備了鐵/碳納米管復合材料，如圖2所示［5］。1.3.3碳化物納米材料利用硫粉作為誘發(fā)劑，以硅粉作為硅源，廢棄聚乙烯作為碳源與金屬鈉和鎂在反應釜內(nèi)發(fā)生還原反應制備了碳化硅納米材料，如圖3所示［6］。以過渡金屬氧化物(二氧化鈦、五氧化二釩、五氯化二鈮和三氧化鉬)作為金屬源，廢棄聚四氟乙烯為碳源與金屬鈉在反應釜內(nèi)發(fā)生共還原反應制備過渡金屬碳化物(立方相碳化鈦、碳化釩、碳化鈮和六方相的碳化鉬)，如圖4所示［7］。
2反應釜內(nèi)熱處理廢棄塑料在固體廢棄物處
理與處置課程設計中的重要意義江蘇理工學院環(huán)境工程專業(yè)開展的固體廢棄物處理與處置專業(yè)課程設計所使用的反應釜內(nèi)熱處理廢棄塑料是固體廢棄塑料資源化利用的方法之一。通過設計實驗方案，在反應釜內(nèi)回收塑料廢棄物制備有價值的碳基材料。通過設計不同的實驗方案，可以實現(xiàn)塑料廢棄物的資源化利用，制備不同類型的碳基材料如不同形貌的碳材料、碳化硅半導體材料以及過渡金屬碳化物材料。了解不同類型的廢棄塑料在反應釜內(nèi)熱解規(guī)律以及轉化機理。固體廢棄物處理與處置專業(yè)課程設計這門實踐課程能夠提高學生的動手能力，并且把已經(jīng)掌握的理論知識在實踐課程中得到應用，使學生的理論知識得到進一步鞏固和豐富。隨著生活水平的提高，高分子塑料用品需求量猛增，然而塑料用品的使用周期較短，同時由于這些高分子塑料用品在自然界中降解周期非常長，已經(jīng)成為城市主要固體垃圾的之一。對廢棄塑料的資源化利用可以保護環(huán)境還可以節(jié)約資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。通過固體廢棄物處理與處置課程設計使學生對固體廢棄物對環(huán)境的危害有進一步了解，同時使學生從理論和實際的聯(lián)系中去更好地理解和掌握學習的內(nèi)容，引導學生運用所學的知識分析和解決實際生活中的問題，從而可以提高學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和實踐能力，為社會培養(yǎng)創(chuàng)新性人才。
3結語
通過設計合理的實驗方案，利用反應釜內(nèi)熱處理廢棄塑料可以把廢棄塑料轉變各種有價值的碳基材料，對環(huán)境保護和固體廢棄物的資源化利用有著重要的意義，以上是江蘇理工學院開展固體廢棄物處理與處置課程設計課程的主要原因，教學實踐證明，在反應釜通過對固體廢棄塑料物進行處理可以制備得到有價值的碳基材料，可以提高本科生對固體廢棄物的資源化利用的認識與理論課程的有效結合，提高學生的創(chuàng)新思維意識，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)高素質的創(chuàng)新人才。
作者：王良彪 后明蘭 程慶霖 路娟娟 秦恒飛 劉維橋 周全法 單位：江蘇理工學院化學與環(huán)境工程學院 江蘇理工學院社會科學處
摘要：針對薄壁環(huán)鍛件熱處理過程中易發(fā)生變形問題，設計了組合式的防變形模具，熱處理前將鍛件放入模具，并置于熱處理框中，有效解決鍛件熱處理變形的難題。實踐證明，該組合模具不僅能夠防止薄壁環(huán)鍛件熱處理變形，還能用于一定尺寸范圍的薄壁環(huán)鍛件生產(chǎn)。模具適用性好、結構簡單、使用方便，可為類似鍛件的預防熱處理變形提供參考。
關鍵詞：薄壁環(huán)鍛件；熱處理；變形；模具設計；應力
引言
軋制成形的薄壁環(huán)鍛件，熱處理過程中，由于材料發(fā)生相變、內(nèi)應力釋放等原因，熱處理后鍛件容易發(fā)生變形[1]。圖1所示為薄壁環(huán)鍛件結構，材料為GH141，內(nèi)徑?1567mm，壁厚50mm，高度200mm，環(huán)鍛件圓柱度為2mm。環(huán)鍛件熱處理后發(fā)生變形，不能滿足圓柱度2mm要求。設計一副組合式的防變形模具，預防鍛件熱處理后變形，適用于內(nèi)徑?1200～?1900mm的環(huán)鍛件生產(chǎn)。
1模具的工作環(huán)境與使用要求
軋制成形的模具需與制件同爐加熱，且因生產(chǎn)的需求模具需反復加熱使用[2]；模具加熱冷卻時會圖1薄壁環(huán)鍛件結構發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，故成形薄壁環(huán)鍛件的模具結構必須保證模具在加熱冷卻時不發(fā)生松動，保證鍛件的成形質量[3]。不同鍛件的尺寸不同，所需的模具也不一樣，如果針對不同尺寸鍛件都設計專用的模具，會給模具的庫存和制造成本帶來巨大壓力；設計通用的模具，適應不同尺寸鍛件的生產(chǎn)需求，經(jīng)濟效益明顯提高。
2模具設計要點
2.1材料選擇
模具材料的選擇需根據(jù)鍛件熱處理及加熱溫度確定；材料選擇參考GB/T8492標準，按照薄壁環(huán)鍛件特點，需選擇可在1200℃以上工作的模具材料，為保證模具工作過程中所有零件的熱脹冷縮一致，所有模具零件采用同種材料制造。
2.2支架與固緊方式結構設計
模具工作時，模具與鍛件同時放在熱處理框中，由料框支撐鍛件與模具進行加工生產(chǎn)。鍛件成形過程中，加熱冷卻時會發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，為保證模具緊固的穩(wěn)定可靠，支撐的懸臂、緊固的楔子采用同種材料制造，并且緊固零件需保證在多次反復加熱冷卻、表面發(fā)生氧化后仍能正常使用[4，5]。根據(jù)薄壁環(huán)鍛件的結構特點，模具結構設計如圖2所示，模具的支架1加工成環(huán)狀，將支撐制件的懸臂2用楔子3固定于支架1上，懸臂2與制件4用燕尾槽連接，調整懸臂2的位置即可獲得特定尺寸的模具。懸臂2與制件4的支撐接觸可采用線接觸；為保證鍛件的圓柱度，避免多邊形產(chǎn)生，模具采用6~8根懸臂。生產(chǎn)時，先將模具的懸臂調整至鍛件內(nèi)徑尺寸，然后將鍛件置于熱處理框中，再將模具置于鍛件內(nèi)，最后將鍛件、模具與熱處理框同時放入熱處理爐中進行熱處理；鍛件受熱時因熱脹冷縮變形，此時懸臂受徑向力的作用，而由于楔子的緊固作用，懸臂保持原狀，達到防止鍛件變形的目的。楔子的緊固方向應與懸臂受力方向相同，模具工作狀態(tài)如圖3所示。
2.3支架與懸臂尺寸設計
支架和懸臂是預防模具變形的重要組成部分，其尺寸根據(jù)鍛件尺寸而定，經(jīng)分析，需使用模具防止熱處理變形的鍛件尺寸直徑在?500~?1800mm，而直徑在?1200~?1800mm的鍛件數(shù)量較多，因此針對直徑為?1200mm~?1900mm的鍛件設計相應的組合預防模具變形。支架直徑為?1000mm的結構如圖4所示?？紤]緊固的需要，支架壁厚取50mm；鍛件的高度在50~200mm，支架高度設計為200mm。雖然熱處理變形對懸臂產(chǎn)生的力不能計算，但支架壁厚為50mm大于需熱處理的鍛件的壁厚，可以保證支架不會因受制件變形力而變形。支撐懸臂的位置需根據(jù)鍛件的尺寸進行調整，其長度受支架尺寸的限制。如圖5所示，為保證鍛件的正常生產(chǎn)，懸臂長度取500mm，厚度取40mm。懸臂的支撐部分設計為弧形，與鍛件為線接觸。對內(nèi)徑不規(guī)則的鍛件，懸臂支撐部分與鍛件可設置為點接觸，但應保證緊固穩(wěn)定，否則應設計專用懸臂進行生產(chǎn)。2.4模具零件熱處理要求模具零件用鑄造方法制造而成，并按GB/T8492推薦的退火溫度退火后使用；用鍛造方法制造的模具零件按GB/T1221推薦的熱處理工藝處理后使用。
3結束語
采用薄壁環(huán)鍛件預防熱處理變形模具生產(chǎn)的鍛件有效解決鍛件熱處理過程中的變形問題。實踐證明，該組合式模具不僅能夠防止薄壁環(huán)鍛件熱處理變形，還能用于一定尺寸范圍的薄壁環(huán)鍛件生產(chǎn)。該模具適用性好、結構簡單、使用方便，可為類似鍛件的預防熱處理變形提供參考。
摘要：文章介紹了緊固件用TB8棒材的生產(chǎn)流程，研究了熱處理制度對TB8棒材力學性能的影響。結果表明棒材在750℃～830℃保溫0.5h～2h，抗拉強度為800MPa～1000MPa，剪切強度大于570MPa；隨后因時效溫度的變化，分別可得到1100MPa、1200MPa、1300MPa不同強度級別的棒材。
關鍵詞：緊固件；TB8鈦合金；力學性能
TB8鈦合金屬亞穩(wěn)定β鈦合金，名義成分Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si，國外對應牌號為Beta-21S（UNSNumberR58210）。該合金具有優(yōu)良的比強度、焊接性能、抗蠕變性能、高溫抗氧化性能和耐腐蝕性能，同時經(jīng)熱處理可獲得高強度。TB8鈦合金可以在固溶狀態(tài)和固溶時效狀態(tài)下使用，固溶狀態(tài)的使用溫度為200℃，固溶后冷成型狀態(tài)的使用溫度為150℃，固溶時效狀態(tài)的最高使用溫度為550℃[1]。由于優(yōu)異的綜合性能，TB8鈦合金已成為理想的航空航天緊固件用材料[2，3]，并擬納入GJB2219《緊固件用鈦合金棒（線）材規(guī)范》修訂版中。規(guī)范中固溶制度為（780～810）℃保溫（0.5～2）h，空冷；時效制度為（520～560）℃保溫（8～12）h，空冷。文章通過研究熱處理工藝對TB8緊固件用棒材力學性能的影響，為今后該合金的工業(yè)化制備及應用提供參考數(shù)據(jù)。
1棒材制備
由于TB8鈦合金含有較多的Mo、Nb等β穩(wěn)定元素，鑄錠采用3次真空自耗電弧爐熔煉制備，鑄錠規(guī)格為直徑φ580mm，化學成分見表1。鑄錠在β相區(qū)經(jīng)多火次鍛造后，制備為直徑φ150mm、組織均勻的棒材坯料，并進行了表面機加工處理。采用金相法對TB8相變點進行測定，結果為810～815℃。隨后成品棒材制備并未采用傳統(tǒng)的精鍛后軋制工藝，而是采用了效率更高的高速連軋工藝。分2次將φ150軋制為直徑10mm的棒材，單只棒材重量約為25kg。
2熱處理結果及分析
2.1固溶制度及力學性能
對制備的φ10mm棒材，截取試樣后在780℃～850℃分別進行7組試樣的固溶處理，溫度間隔為10℃。因棒材規(guī)格小，固溶時間均采用0.5小時，冷卻方式采用空冷。同時在相變點上及相變點下，分別選取800℃及830℃兩個溫度，固溶時間從0.5h～1.5h做了固溶試驗，固溶時間間隔為0.5h。固溶處理的具體制度及性能見表2。
2.2時效制度及力學性能
選用800℃/0.5h.AC作為固溶制度，時效溫度在460℃～620℃，時效時間為8.5h，進行了9組時效處理，時效溫度間隔為10℃。同時在固溶及時效溫度不變的前提下，對時效時間從6～12分別進行了時效處理，時間間隔為1小時。固溶處理的具體制度及性能見表3。
2.3熱處理與力學性能的分析
由表2可以看出，連軋工藝生產(chǎn)的TB8棒材，在相轉變點以上40℃范圍內(nèi)固溶，因固溶時間短，溫度范圍小，因此晶粒尺寸相對穩(wěn)定，固溶溫度對棒材的力學性能影響很?。辉谙噢D變點以下30℃范圍內(nèi)固溶，隨著固溶溫度降低，棒材強度有下降趨勢，塑性逐漸上升，在此溫度區(qū)間內(nèi)力學性能并不會有顯著變化。同時在相變點附件的溫度區(qū)間內(nèi)延長固溶時間，對于力學性能并不會顯著變化。因此在工業(yè)化生產(chǎn)中，小規(guī)格棒材可適當減少固溶時間，有利于經(jīng)濟型。后期試驗證明經(jīng)800℃/0.5h.AC固溶處理的棒材試樣，晶粒度評級為7級，剪切強度為620MPa；冷頂鍛工藝中，鍛后高度與鍛前高度之比為1：3時，棒材表面無裂紋。完全滿足航空緊固件用棒材的要求。由表3可知，時效溫度對棒材力學性能影響顯著，隨著時效溫度的降低，強度增加，塑性降低；但延長時效時間并不能對力學性能產(chǎn)生顯著影響。通過調整時效溫度，可以獲得不同強度級別的棒材。
3結束語
（1）TB8鈦合金固溶溫度控制在相變點附近40℃內(nèi)，強度和塑性可得到較好的匹配，強度Rm≥820，延伸率A≥15%，斷面收縮率Z≥15%，且隨著固溶的時間延長，強度及塑性不會有顯著變化。（2）時效溫度對TB8鈦合金的抗拉強度影響顯著，在（620-480）℃隨著時效溫度降低，強度提高，塑性降低。（3）對于連軋工藝生產(chǎn)的TB8鈦合金緊固件用棒材，通過熱處理可得到強度級別為1300MPa、1200MPa和1100MP的棒材。
作者：胡志杰 馮軍寧 馬忠賢 王田 單位：寶鈦集團有限公司
【摘要】隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)技術在不斷完善與發(fā)展，其中，鋁合金是工程應用中最多的，與其他金屬相比，其應用過程中的優(yōu)勢較多，在航空、汽車、建筑等領域中應用廣泛。但當前的Al-Si合金力學性能在不斷退化，強度與韌性也大不如以前。本文將對熱處理工藝對鋁合金性能的影響進行分析，通過分析與檢測力學性能，能夠找到最優(yōu)的熱處理方法。
【關鍵詞】熱處理工藝；鋁合金性能；工業(yè)生產(chǎn)
1實驗材料、設備以及實驗方法
1.1實驗材料本次實驗使用的材料為ZLG01鋁合金，其中添加了適量的銅與鈰，所占比例分別為4%與0.5%。中間合金型號為Al-Cu30與Al-ce6。其中，通過自熔獲取的是Al-ce6，使用六氯乙烷作為變質劑。1.2試樣制備先將鋁合金添加其中，在ZLG01鋁合金達到溶解狀態(tài)以后，添加適量Al-Cu與Al-ce合金，作為中間合金，將溫度調至680℃，穩(wěn)定12分鐘左右以后將各種物質攪拌均勻，在保溫10分鐘以后將其拿出放置到金屬模具中冷卻，達到冷卻標準以后，將試樣取出。1.3固溶處理與時效分析在鋁合金性能分析當中，熱工藝處理制度如下表1、2所示：
2實驗結果分析
2.1固溶溫度與時效溫度對鋁合金力學性能的影響：為了更直觀表現(xiàn)固溶溫度與時效溫度對鋁合金性能的影響，選擇3種不同的固溶溫度，并對這三種溫度下鋁合金的強度與硬度進行比較。下圖A、B、C分別表示三組固溶溫度與時效溫度變化趨勢。通過上圖可以看出，當固溶溫度達到540℃時，大部分的時效性溫度都已經(jīng)達到20℃與500℃。表示，經(jīng)過高溫固溶處理后，鋁合金的強度與硬度都相比固溶處理時的強度與硬度高。為使固溶溫度提升，可以對原子的擴散速度進行調整，進而將鋁合金元素全部滲透到基體內(nèi)，在達到冷卻指標以后，基體將出現(xiàn)飽和，析出大量的強化相，此時的強化效水平明顯提升，伴隨著固溶溫度的增大，鋁合金抗拉強度與硬度均得到增強。但是當處于相同的固溶溫度狀態(tài)下時，時效溫度的差異將對不同鋁合金試樣的抗拉強度產(chǎn)生影響。當處于500℃的固溶溫度時，鋁合金試樣抗拉強度與硬度將隨著溫度升高而增強，在175℃時達到最大值。當溫度達到200℃時，粗粒子析出較多，并且強度增加，也使鋁合金的硬度相應增加[1]。溫度為150℃時，粒子析出明顯減少，造成了位錯阻礙的減弱，致使鋁合金的強度與硬度下降。時效性溫度提升，合金硬度又有所提升，達到200℃時也不會出現(xiàn)硬度下降。這是因為此時有非常多的合金要素已經(jīng)滲透到了集體內(nèi)，只有更高的溫度才能將其析出，而200攝氏度顯然不符合最高溫度要求。由上圖C可知，在500℃的固溶狀態(tài)下，溫度的升高能夠使沖擊韌性出現(xiàn)緩慢下降趨勢，但隨后又馬上恢復到上升的狀態(tài)。這是因為試樣當時正處于比較低的時效狀態(tài)溫度，元素析出量相對較少，并使錯位運動阻礙減少，具有顯著的塑性效果與抗沖擊韌性。當溫度為175℃時，有大量的粗粒子開始析出，并處于分散狀態(tài)，錯位運動阻力也增大，促使鋁合金的強度與硬度增強，但韌性卻在降低；當處于200℃開始析出粗相粒子時，位錯運動效果明顯增強，這時，鋁合金試樣的韌性得到提升；當固溶溫度處于520℃與540攝氏度時，韌性開始出現(xiàn)下降趨勢。[2]這時因為，此時的合金元素在基體當中遇到高溫出現(xiàn)析出，造成合金強度增大，而韌性降低的情況。
3結語
在保溫時間不變的情況下，固液處理溫度越高，鋁合金元素就越多，會使固溶飽和度增大，還能夠伴隨著時效性溫度的增加，析出的第二相明顯增多，抗拉強度增強，沖擊韌性減弱。當固溶溫度為520℃，固溶時間3小時，時效溫度175℃時為最佳的合金熱處理工藝方案。
作者：何奇 單位：陜西理工學院
0引言
在設計過程中壓力容器會存在一些不可避免的問題：過度的冷加工工藝如冷矯形、冷卷等導致壓力容器冷作硬化。焊接導致壓力容器焊縫區(qū)性能和組織。焊接產(chǎn)生的殘余應力及相關應力導致腐蝕裂紋。
1壓力容器設計過程中的問題
在設計過程中壓力容器會存在一些不可避免的問題：過度的冷加工工藝如冷矯形、冷卷等導致壓力容器冷作硬化。焊接導致壓力容器焊縫區(qū)性能和組織。焊接產(chǎn)生的殘余應力及相關應力導致腐蝕裂紋。壓力容器在焊接工序中，由于焊接件在相鄰區(qū)域易造成急劇溫度梯度，引起鐵素體鋼或類似材料內(nèi)不均勻的塑性應變，導致材料的屈服應力在隨后的冷卻工序中超過屈服點的殘余應力。此外，上述殘余應變既有熱力工序的原因（主要是焊接工序產(chǎn)生的）也有機械工序產(chǎn)生的（主要是冷矯形、冷卷等冷加工）。也就是說，在壓力容器設計加工的最后產(chǎn)品里面存在殘余的彈性應變場，并需要承受其帶來的彈性殘余應力。而這些殘余應力會極大的影響產(chǎn)品的使用性能。
2壓力容器的熱處理種類介紹
熱處理作為恢復和改善金屬性能的有效辦法，目前的分類很多，分類也較不統(tǒng)一。壓力容器的熱處理主要有四種：改善鋼材性能的熱處理，焊后熱處理，恢復鋼材性能的熱處理，焊后的消氫處理。本文主要針對焊后熱處理，這是在壓力容器設計中應用最為廣的一種處理方法來進行分析討論。
3壓力容器設計中的焊后熱處理
3.1PWHT的目的
壓力容器設計PWHT的目的主要有以下五個方面：（1）降低焊接工序產(chǎn)生的參與應力；（2）穩(wěn)定鋼材的尺寸和形狀，減少鋼材畸變，使壓力容器保持穩(wěn)定；（3）改善鋼材和焊接區(qū)的性能，如，提高焊縫處材料的塑性；降低焊縫熱影響區(qū)的硬度；提高鋼材的斷裂韌性；改善鋼材的疲勞強度；提高冷成型工序中鋼材降低的屈服強度；（4）提高鋼材抗應力、抗腐蝕的能力；（5）排出焊接區(qū)域的氫或其它有害氣體，防治產(chǎn)生裂紋。
3.2PWHT的必要性
壓力容器有無進行PWHT的必要，需要在設計上進行明確規(guī)定，目前壓力容器的相關設計規(guī)范要求必須進行PWHT。經(jīng)上文分析可知，焊接過的壓力容器，在壓力容器設計加工的最后產(chǎn)品里面存在殘余的彈性應變場，即其帶來的殘余應力。一旦焊縫中進入氫，氫會與這些殘余應力相結合，導致焊縫的熱影響區(qū)脆化，產(chǎn)生延遲裂紋和冷裂紋。此外，若壓力容器內(nèi)的殘余靜應力與鋼材的腐蝕效果結合時，還會產(chǎn)生裂紋狀腐蝕，也就是應力腐蝕。壓力容器是否要PWHT，需從鋼材的尺寸、用途、工作條件、所用材料的性能等多方面進行綜合考慮來決定。但是若有以下6項所列情形的，均應考慮PWHT：（1）壓力容器的使用條件較為苛刻；（2）壓力容器厚度超過常規(guī)的焊制壓力容器；（3）壓力容器對尺寸及穩(wěn)定性要求較為苛刻；（4）壓力容器需要由淬硬傾向高的鋼材制造；（5）壓力容器有裂紋狀腐蝕危險；（6）其它有專門規(guī)定的壓力容器。在焊接鋼材料的壓力容器時，靠近焊縫的區(qū)域容易達到屈服應力，這種殘余應力與奧氏體組織的轉變有關。根據(jù)相關研究表明，想要消除焊接后產(chǎn)生的殘余應力，需要采用的回火溫度是650℃。隨著鋼的溫度變高，屈服強度會降低，鋼材的彈性形變轉變?yōu)樗苄孕巫?，實現(xiàn)應力松弛。而且加熱的溫度越高，鋼材的殘余應力消除的越多。但由于溫度過高時鋼材表面會出現(xiàn)氧化，并且PWHT溫度原則上不能高于鋼材原來的回火溫度，因此一般設定PWHT溫度為比原回火溫的溫度低30℃，這一點尤為重要。
3.3消氫處理
焊接后的消氫處理，指的是在完成焊接后，在焊縫區(qū)域鋼材冷卻至100℃之前，所做的低溫熱處理，一般規(guī)定消氫處理的溫度為200-350℃，并保持溫度2-6個小時。焊接后的消氫處理目的是為了加快排除焊縫及熱影響區(qū)中的氫或其它有害氣體。消氫處理對于預防低合金鋼在之前焊接工序中產(chǎn)生焊接裂紋的效果極好。
3.4消應力處理
經(jīng)上文分析可知，在焊接工序中，由于不均勻的冷卻和加熱，以及鋼材自身的拘束，在焊接工序后，鋼材內(nèi)部中會存在焊接應力。焊接應力會極大降低焊接區(qū)域的承載能力，造成塑性變形，如果再嚴重點還可能破壞壓力容器的整體結構。消應力熱處理，指的是將完成焊接的壓力容器置于高溫中，降低其屈服強度，以此消除焊接應力。通常有兩種方法：（1）將整個壓力容器高溫回火，即把壓力容器整個放到加熱爐內(nèi)，均勻加熱到指定溫度并保持適當時間后進行冷卻處理。這種方法可以降低80％～90％的應力；（2）將局部壓力容器進行高溫回火，即只對壓力容器的焊縫區(qū)域進行高溫加熱后，進行緩慢的冷卻處理，降低壓力容器焊接處應力峰值，平緩應力分布。
3.5PWHT綜合效果的考慮
在通常情況下，PWHT是在需要降低殘余應力，并嚴格限定壓力容器的應力腐蝕情況下才會進行。因為，從鋼材的沖擊韌性實驗結果發(fā)現(xiàn)，PWHT會降低熔敷金屬焊接區(qū)域的韌性，有時PWHT還會導致焊接區(qū)域晶間開裂。此外，由于PWHT最主要是通過高溫降低材料強度來消除應力的，因此在PWHT時，鋼材有可能因高溫而失去剛性。對于采取PWHT的壓力容器，在進行熱處理前，要考慮好該鋼材在高溫下的性能。
4結束語
壓力容器PWHT雖然能耗較大，所用時間長，但目前在壓力容器設計中它是唯一一個被各方都認同的消除焊接處殘余應力的方法。當然，壓力容器PWHT也不是完美的，在考慮是否對壓力容器進行熱處理時，要綜合比較它的有利與不利兩個方面，分析制造壓力容器的鋼材是否能承受長時間的高溫而不降低其性能，分析所耗能量與時間是否與消除殘余應力所得收益成正比，應選用哪種熱處理方法等，待詳細分析后，再做出合理決定。
作者：董海濤 楊健 單位：江蘇中圣高科技產(chǎn)業(yè)有限公司 南京三方化工設備監(jiān)理有限公司
隨著我國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，對鋁合金型材的需求越來越大。但目前我國鋁合金型材的質量不是很高，例如鋁合金力學性能難以達到高的承載要求，因此在成分控制和熱處理工藝上有待進一步改善［1］。對于6XXX系合金，主要通過固溶和時效強化效果，同時控制再結晶組織特別是晶粒形態(tài)和織構來實現(xiàn)板材性能的各向同性［2］。再結晶形成的最終組織取決于再結晶之前板材組織中第二相粒子的大小、分布以及亞結構。控制熱處理工藝過程，合金相的析出可顯著改善合金的再結晶行為和結晶織構。目前6061鋁合金多采用人工時效熱處理［3］，此工藝可獲得較高的強度，但塑性不佳，因此有必要對其熱處理工藝進行改進以提高塑性。本文通過研究固溶、時效熱處理后6061合金的顯微組織、相結構、顯微硬度、沖擊性能等，探討固溶、時效處理對6061鋁合金組織與性能的影響。
1試驗材料及方法
本試驗所采用的材料為6061-T6鋁合金，其名義化學成分見表1。用線切割法將6061鋁合金板材切割成60mm×20mm×6mm的試樣，將其放入10kW的SX-10-12型箱式電阻爐內(nèi)，按表2所擬定的工藝方案進行熱處理。然后分別從不同熱處理后鋁合金上截取金相和沖擊試樣，進行組織觀察、顯微硬度測試及沖擊試驗。
2試驗結果與分析
2．1顯微組織
6061鋁合金主要由α(Al)+β(Mg2Si)二相共晶體組成［4］。固溶處理可以得到過飽和α固溶體，由于抑制了β相的析出，因而能獲得較好的塑性和可旋壓性［5］，隨后的時效使β相析出。圖1為未經(jīng)熱處理以及僅固溶處理后的6061-T6鋁合金顯微組織。由圖1(a)可以看出，未經(jīng)熱處理的6061鋁合金組織為略微被拉長了的等軸晶粒，其灰色部分為α(Al)，黑色部分為α+Mg2Si共晶組織。由圖1(b)可以看出，經(jīng)過535℃×4h固溶處理后的6061合金顯微組織中看不到第二相粒子，表明第二相已基本溶入固溶體中，同時晶粒形狀與固溶處理前相比發(fā)生了變化，為較大尺寸的等軸晶粒。圖2為不同固溶溫度，相同時效工藝處理后的6061合金顯微組織，從圖2中看不出析出相顆粒的差異，但535℃固溶的基體相晶粒尺寸較均勻(圖2(b))，而高溫565℃固溶時合金組織中晶粒發(fā)生了一定程度的長大(圖2(c))。圖3為同一固溶條件下不同溫度時效后合金的顯微組織，從圖3(b)可以看出，535℃×4h固溶+180℃×3h時效后的6061鋁合金顯微組織中析出相顆粒尺寸最小，隨時效溫度的升高，基體相發(fā)生一定程度的長大。
2．2硬度測試結果與分析
硬度測試采用HV0．1S-1000數(shù)顯式顯微硬度計，載荷砝碼為100g，保壓時間為10s。測得未經(jīng)熱處理、經(jīng)535℃×4h固溶處理、經(jīng)535℃×4h固溶+180℃×3h時效處理后的6061鋁合金平均顯微硬度分別為74．81、80．99、107．90HV0．1。相同時效條件，在不同固溶溫度下保溫一定時間;相同的固溶條件，在不同時效溫度下保溫一定時間，6061鋁合金顯微硬度變化趨勢分別如圖4(a)和(b)所示。由圖4(a)的硬度變化趨勢可知，隨著固溶溫度的升高，硬度先達到峰值而后降低。這是由于固溶溫度升高，增加了鋁合金中過飽和固溶體的濃度，從而提高固溶強化效果。但隨固溶溫度的繼續(xù)升高，合金中晶粒尺寸發(fā)生了長大，從圖2(b)、(c)可以看出，565℃固溶比535℃固溶時的晶粒尺寸要大些，所以硬度降低較明顯。由圖4(b)的硬度變化趨勢可知:隨著時效溫度的升高，硬度先達到峰值而后降低，這是由于強化效果是先隨析出相數(shù)量的增加而增加，當強度達到峰值后繼續(xù)提高時效溫度，晶粒會粗化并逐漸轉變?yōu)棣?相和β相，強化效果大大降低，合金的硬度也開始下降。
2．3沖擊試驗結果與分析
材料在沖擊載荷作用下，位錯在材料內(nèi)部的運動受到強化相的阻礙，引起強化相周圍的位錯塞積以及應力集中，高速沖擊載荷在使位錯運動的同時，使晶體溫度升高，致使材料的韌性改變［6］。經(jīng)不同熱處理的試樣，測得的沖擊吸收能量如表3所示。由其中數(shù)據(jù)可看出，經(jīng)熱處理試樣的沖擊吸收能量均比未熱處理的試樣的沖擊吸收能量高很多，表明熱處理能明顯提高6061鋁合金的沖擊性能。對2號～7號試樣的沖擊吸收能量進行分析，可以發(fā)現(xiàn)，6061鋁合金的沖擊性能對其固溶溫度和時效溫度的敏感性不強。
2．4綜合分析
6061鋁合金主要由α(Al)+β(Mg2Si)二相共晶體組成。熱處理后基體中含有粗大的α-AlFeMgMn相，還有一些含Cr和Mn的棒狀相和亞微米級的Mg2Si平衡相。固溶處理時，Mg2Si固溶于基體中，但α-AlFeMgMn相和短棒狀相保留下來，合金的硬度有所提高。固溶+時效處理后，硬度明顯提高。在較低溫度時效，由于原子活動能力相對較弱，過飽和固溶體Mg2Si脫溶速度較慢，所得到的硬度較低。隨時效溫度的升高，原子活動能力增強，Mg2Si脫溶速度加快，在時效硬化曲線上出現(xiàn)時效峰值［7］。在脫溶初期形成不穩(wěn)定的結構，形成GP區(qū)的擴大［8］，不穩(wěn)定結構消失，Mg2Si質點開始趨于規(guī)則排列，形成有序化富集區(qū)［9］，當形成θ過渡相時，硬度達到最大值，最后隨著沉淀相Mg2Si聚集長大，硬度逐漸下降。關于固溶溫度對顯微組織的影響，開始隨著固溶溫度的升高，Mg2Si能夠更充分地溶入鋁合金基體，所以在535℃時的固溶程度要大于505℃。溶質原子對位錯釘扎，增加位錯運動的阻力，進而發(fā)生固溶強化。隨后進行的時效處理，使溶質原子析出形成第二相，在位錯繞過或切過第二相時，臨界切應力增大，產(chǎn)生異相強化，導致6061鋁合金硬度和韌性增加，當固溶溫度為565℃時，鋁合金晶粒長大傾向嚴重，進而導致其硬度和韌性降低。
3結論
1)固溶和時效處理均能明顯提高6061鋁合金的沖擊韌性。2)同一時效條件下，該鋁合金在不同固溶溫度下保溫，隨固溶溫度的增加，固溶度增大，硬度提高，但超過一定溫度后，晶粒發(fā)生長大，硬度減小。同一固溶條件下，6061鋁合金在不同時效溫度下保溫時間相同時，隨時效溫度的增加，合金硬度和沖擊韌性均呈現(xiàn)先增大后減小趨勢。3)該鋁合金在固溶溫度535℃，保溫4h，水淬后，時效溫度180℃，保溫3h時獲得的組織和性能較好。
作者：張德芬 譚蓋 劉璐 楊陽 陳孝文 陳宇 單位：西南石油大學 重慶隆鑫壓鑄有限公司
