铁碳相图理解记忆法

1Fe–Fe3C相图，作为《金属材料与热处理》这门课程的重点内容，究其原因除了它在生产实践中具有重大意义外，还有就是该相图与本课程其它很多内容都有关联。有经验的教师会很好地利用该相图，使各相关的知识点得到很好的融会贯通，使得本课程成为一个有机的整体。但在具体学习中，很多同学都不能很好地理解Fe–Fe3C相图，更不用说熟记该相图去分析铁碳合金的成份、组织与性能的关系了。其主要原因除了本课程特有的抽象性外，在Fe–Fe3C相图的记忆上具体存在着三大难点：1、线条不规则。2、数字多，既有温度的数字，又有含碳量的数字。3、组织名称多。所以，在学习中，学生经常出现“望图生畏”，而不愿去记忆该相图。如何让学生轻松愉快地快速记下该相图呢？本人在多年教学实践中，总结出下面的心得体会：（下面以简化后的Fe–Fe3C相图为例，见附图3）具体画图时，分三步进行：第一步：先画出图内的线条，分出各个区域。第二步：在纵、横坐标上标出相应的数字，分别代表温度及含碳量。第三步：标出各区域对应组织的符号。如何准确画出相图中的线条呢？下面以我的某次授课过程为例，说明其记忆方法：我先让同学们观察书中Fe–Fe3C相图，找出图中线条的特征，一段时间后，同学们还是找不出什么特征。我在黑板上用彩色粉笔画出图中的ACD2和ECF线以及GSE和PSK线，让同学们再观察这些线条，顺便提示，将铁碳合金相图比作一个海洋。马上有同学回答：“象海鸥”，我紧跟着加以引导：“不错，我们的相图就象两只海鸥在海平面上展翅飞翔”，同学们马上报以愉快的笑声。“不对！”笑后，还是有同学站起来纠正：“老师，你画的图漏画了AE线”。“是啊！这AE线怎么办呢？”我继续引导。“那是一条美丽的彩虹！”马上有同学补充，下面是伴随着一阵会心的笑声。“是啊，多么美丽的彩虹，”我边说边将AE线画上。“老师，还有三条铅垂方向的虚线呢？”观察仔细的同学还是发现存在的不足。“那是海鸥在海平面上激起的三朵浪花。”另一同学的回答，马上博得了同学们热烈的掌声。我将图线补充完后，对着所画的图引导同学们一起来总结：“是啊，两只海鸥在海平面上展翅飞翔，在一条彩虹的映照下，我们看见了三朵美丽的浪花，多美丽的图画呀！”紧跟着，我趁热打铁，让同学们按照刚才的思路，默写Fe–Fe3C相图的线条。就这样，在轻松愉快的课堂气氛中，原本较难记忆的相图线条的大概形状还是深深的印在了同学们的脑海中了。图的形状画出来了，这么多的数字又如何记呢？我主要采用激励法，激发学生记忆的潜能，让学生将数字死记下来。当时我反问学生：“相图中最长的数字有多少位？难记吗？”同学们都反映，最长的一组数字为4位，一组数字不难记，但相图中有很多组数字要记，所以就比较难了。为此，我举例说：“大家家里的电话号码有七位数之多，爸爸、妈妈的手机号码不也都超过七位数吗？还在很多好朋友家的电话号码我们不用翻号码本也都能记得，为什么能记下来呢？原因就在于我们用心去记了。现在就让我们将图中的这几组数字当作我们的好朋3友家的电话号码，大家用心去记它。”同学们受到启发，马上都静下心来，先口头复述了几遍，再在纸上进行默写，很快，大家都能记下来了，然后，再让同学们按照从小到大的顺序分别标到相图中相应的位置。相图的图线形状及有关数字都记下来了，剩下的就是在相图相应区域标出对应组织的符号。这是相图记忆的最大难点了。为了能快速、准确地书写各组织名称，在画图前应先复习前面有关组织变换的关系，为此，列出下面简图配合讲解：(图1)（图1）以上简图为铁碳合金金属液从高温向低温冷却过程中，其内部组织的转变过程图，授课时边讲解该图边向Fe–Fe3C填写相应的组织符号，具体授课过程举例如下：（注：为表达方便，将相图划分为12个区，如附图2）共析反应（727OC)结晶析出FFe3CL共晶反应（1148OC）727OCPLdL'dAFe3C41538912⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑼⑽⑾⑿00.772.114.36.69FeC312271148Fe（图2）因为铁碳合金加热到一定的高温状态时，即全部为液态，故在该图最高温区域⑴区标上L（液相），另参照图1知，金属液冷却至一定温度后，液相组织L会转变成A、Fe3C及Ld，又奥氏体的含碳量较Fe3C的为低，故在⑶区、⑷区分别填上A和Fe3C，在C–4.3虚线上方填上Ld,再因金属液在冷却过程中，其内部组织的转变是逐渐进行的，即在一定温度范围内会先出现新、旧组织并存最后再过渡到新组织的现象，为此，⑶区、⑷区应还保留着液相组织L，故在⑶区、⑷区上加标L，在⑵区标上A（奥氏体）。同理，随着金属液继续冷却，相图由上往下填写组织名称。⑸、⑺、⑾区标上A（奥氏体），⑼区标上Fe3C。接着参照图1组织转变关系图，可知奥氏体将转变成珠光体（P），铁素体（F），渗碳体（Fe3C），因F的含碳量较Fe3C的为低，故在⑸区加标F，⑺区加标Fe3C，⑾区加标Fe3C。又因L（液相）组织冷却至1148oC5后会转变成为Ld，故在⑾区，⑼区分别加标Ld。再参照图1可知，金属液冷却至727oC以后A发生共析反应转变为P，故在⑹、⑻、⑿区都分别标上P，另Ld也转变为L'd，故在C–4.3虚线的下方及⑿区、⑽区分别标上L'd。根据前面所述冷却过程中组织逐渐过渡的原则，在⑹区补标上F，⑻、⑽、⑿区标上Fe3C。最后，为与液相中直接析出的Fe3C相区别，特将A中析出的Fe3C称为Fe3CⅡ。故⑷、⑼、⑽区的Fe3C全改为Fe3CⅠ，将⑺、⑻、⑾、⑿区中所有的Fe3C改为Fe3CⅡ。至此，相图中所有组织符号填写完毕。（见附图3）（图3）1538912L+A00.772.114.36.69FeC312271148FeALECDKGSP+FP+FeC3ⅡP+FeC+L'3ⅡdL+FeC3ⅠA+FP727APF需要指出的是，要很好地填写完相图各组织名称，必须先掌握好图1各组织转变关系,为此，授课时，应对图1讲解透彻，并让学生默写，这样，在填写相图各组织名称时，才会得心应手。6总的来说，认真理顺好铁碳合金在冷却过程中组织转变关系，加上形象比喻记忆线条特征，是可以达到快速熟记Fe–Fe3C相图的目地的。本人在多年教学实践中，一直采用此法，学生在熟记Fe–Fe3C相图上都倍感轻松，绝大多数同学都能默写出Fe–Fe3C相图。