發布時間：2023-04-06 18:40:25
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圖1為不同熱處理工藝條件下30MnSi鋼的拉強度。可以看出，當回火工藝相同時，淬火溫度為910~990℃時，30MnSi鋼的強度較高。在熱處理后要保持材料的抗拉強度高于1420MPa，其回火溫度應控制在390~430℃。表1和表2為不同熱處理處理工藝條件下30MnSi鋼的力學性能。可以看出，當回火溫度為390℃時，性能滿足要求。當回火溫度為430℃時，只有淬火溫度在910~990℃時，性能才滿足要求。
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。
3結論
在航空工業中廣泛應用合金結構鋼制造飛機、發動機的主要零件［3］。12CrNi4A、18Cr2Ni4WA等都是航空器普遍使用的合金鋼，主要做傳動軸、銷子。40CrMoA調制合金鋼，綜合機械性能好，在具有相當高的強度的同時又具有良好的韌性。廣泛用于制造高負荷、大尺度的軸零件，也可以用來做大截面、高負荷、高抗磨及良好韌性要求的重要零件，如發動機曲軸等。
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。
4結論
[論文摘 要] 本文從三個方面論述了熱處理工藝在提高金屬零件的制造水平中的作用。
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
[1] 雷聲，齒輪熱處理變形的控制.機械工程師.2008年5期.
【關鍵詞】 Al-Cu-Mg-Mn合金 時效 力學性能 微觀組織
時效成形（Creep Age Forming，CAF）是一種新型鋁合金成形加工方法，其在航空航天領域有較好的應用前景。該工藝通過將人工時效與加工成形相結合，利用鋁合金在彈性應力作用下于一定溫度（人工時效溫度）時發生蠕變變形，得到具有一定形狀的結構件，同時利用時效處理得到鋁合金所需的性能[1-3]。
歐美國家已將時效成形技術應用到飛機制造過程中，但是國內對機翼翼面等曲面板形構件采取的仍是傳統的冷滾彎技術，在時效成形技術及相關材料的研究方面還比較落后。為此，本文重點對Al-Cu-Mg-Mn系合金的固溶、時效熱處理工藝進行了探討研究，并對實驗結果進行了理論分析和討論。
1 材料與實驗方法
1.1 實驗材料
實驗合金的主要成分見下表1-1。合金按表中成分設計在300Kg電爐中進行熔煉，2T鑄造機上鑄造，鑄錠規格為100mm×200mm的方鑄錠，低倍檢查后進行均勻化退火，然后軋制成板材。試驗用料淬火后，即可進行時效成形等處理。
1.2 實驗方法
參考與本合金成分相近的固溶處理制度[4]，時效待定溫度初定為150、170、190℃，這時時效時間通常取20h。在研究時效工藝對合金硬度的影響時，也取不同時間做對比分析。通過硬度試驗、力學性能實驗和合金的顯微組織分析，從而確定合金適宜的時效溫度和時效時間。時效工藝實驗方案見表2。
2 實驗結果與分析
2.1 時效工藝對合金組織性能的影響及分析
2.1.1 時效工藝對合金硬度的影響
圖1為合金經490℃/40min固溶處理后，不同時效狀態下的時效硬化曲線：時效初期，硬度普遍升高，190℃的升高最快，隨時效時間的延長，硬度都達峰值后再下降；150℃和170℃都在20小時附近達到峰值，170℃峰值最高（118.6HV）。190℃時，峰值提前到4h，峰值較低。合金較適宜的時效處理工藝應為170℃/20h。
2.1.2 時效工藝對合金組織性能的影響
合金冷軋板在不同溫度（150、170、190℃）和不同時間（4、20、28h）下時效處理后的拉伸力學性能見下圖2。
可見：隨時效溫度升高，σb線性緩降，σ0.2上升到170℃達到最值后變化不大，δ則隨溫度升高一直下降；隨時效時間延長，σb變化不大；σ0.2線性上升；δ先下降，20h后不再變化，綜合考慮，合金較適宜的時效工藝為170℃/20h。
圖3 （a）和（b）分別為合金在不同溫度（150、170、190℃）與不同時間（4、20、32h）下時效處理后的TEM顯微組織圖。
由圖3（a）可知：150℃時，合金只有少量短棒狀T相；170℃時，T相長大，數量增多，晶內析出細小針狀S′相，晶界有鏈狀的平衡S相出現；190℃時，T相繼續增多，尺寸增大，S′相均勻、彌散分布，尺寸也長大、變粗，晶界處平衡相也增多；圖（b）可知：170℃/4h時，合金中也只有少量T相析出；170℃/20h時，合金析出S′相，T相也長大變粗，晶界有鏈狀平衡相析出；170℃/32h時，S′相均勻、彌散分布，尺寸長大、變粗。
2.2 時效處理工藝分析
時效強度的變化主要由以下因素引起：（1）固溶體的貧化；（2）基體的回復與再結晶；（3）新相的析出。時效初期合金組織的變化主要由GP區的回溶和過渡S′相的析出長大引起；隨著時效時間延長，過渡S′相長大并彌散分布，其與基體保持半共格關系，所以，均勻分布的GP區加上均勻彌散的過渡相能使合金獲得較好的強化效果；繼續升高時效溫度或延長時效時間，過渡相長大粗化，轉變為平衡S相，與基體失去共格關系，合金達到過時效狀態。
3 結語
（1）合金經490℃/40min固溶處理后進行冷水淬火，預拉伸2.5%，于150℃、170℃、190℃溫度下時效均具有一定時效硬化特性，170℃時效時獲得最大硬度118.6HV；合金適宜的時效工藝為：170℃/20h。在此工藝條件下，合金的抗拉強度和屈服強度分別為334MPa和285MPa，延伸率為11.4%。
（2）S′相是Al-Cu-Mg-Mn合金主要的沉淀強化相。欠時效（150℃/20h）時，合金中只有極少量的S′相析出；峰時效制度（170℃/20h）下，合金中析出大量細小均勻且彌散分布的S′相，過時效時，合金中S′相轉變成平衡的S相，合金的力學性能降低。
參考文獻：
[1]王昌臻.2124鋁合金熱處理制度與腐蝕行為的研究.中南大學碩士論文.湖南長沙.
[2]周昌榮.含鈧Al-Cu-Li-Mg-Zr合金組織與性能研究.中南大學碩士論文.湖南長沙.
關鍵詞： 卓越計劃 教學改革 能力培養 創新意識
“卓越工程師教育培養計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）是我國高等工程教育的重大改革發展計劃。“卓越計劃”以實際工程為背景，以工程技術為主線，著力增強學生的工程意識。提高工程素質和工程實踐能力，培養造就一大批創新能力強、適應企業發展需要的多種類型的優秀工程師[1，2]。2011年我校華東交通大學車輛工程專業列入教育部與江西省“卓越工程師教育培養計劃”試點專業。《工程材料與機械制造基礎》是工科院校機械類必修的一門專業基礎課，該課程是我校車輛工程專業開設的專業基礎必修課，是一門集工程材料、熱處理工藝、鑄造、焊接、鍛壓、切削原理、刀具及機制工藝等內容為一體的綜合性課程。在近年來的教學中，筆者發現如下問題：
一是有限的課時與需要講授的課程內容較多相沖突，該課程所涉及的知識面較廣，缺少重點與針對性，學生誤認為該課程“沒有用”，學習興趣不高。
二是本課程實踐性和綜合性較強，教學內容既抽象又復雜且涉及實際制造場景，僅靠傳統的方法教學，很難讓學生理解和掌握。
三是與車輛工程專業（軌道交通車輛方向）內容聯系不緊密。
因此，本門課程講授內容的取舍，重點的把握，教學方法的運用，成為增強課程教學效果的關鍵。學生通過學習能夠合理選用工程材料、正確制定加工工藝路線，強調技術與工藝方案的制訂及生產實際問題的解決，培養學生的綜合工程素質和創新能力、實踐動手能力、綜合分析和解決實際問題的能力[3]。
一、課程現狀
《工程材料及機械制造基礎》課程是一門理論性和實踐性均較強的課程，既強調知識的綜合性、實用性，又強調創新能力、綜合分析和解決生產實踐問題的能力。在傳統的工程材料及機械制造基礎課程教學中，多以理論講授為主，較少體現實踐性、應用性的課程特色。突出的問題主要表現在幾個方面：（1）教學內容的編排按部就班，基礎理論與實踐應用教學內容脫節。（2）新材料、新技術、新工藝方面知識點增加緩慢，所用教材的知識內容體系的創新性不夠，沒有體現“卓越工程師”培養計劃中所要求的“能力”主線。（3）現有課程實驗教學內容中驗證性實驗和演示性實驗內容仍然偏多，學生自己動手和動腦思考的機會仍顯不足，缺乏對各知識點之間的相互貫通，限制了學生創新思維和動手能力的培養[2]。（4）學生對所講授知識的用途不夠明確，缺乏學習主動性，存在教與學脫節現象。
二、構建課程內容體系
“卓越計劃”的順利實施重點依賴于教學內容的改革。高校教師在圍繞卓越工程師教育培養計劃的國家通用標準的前提下，要深刻了解鐵道車輛工程師的行業標準，以及“工程材料及機械制造基礎”在鐵道車輛工程師標準中的重要地位和作用，依據標準的要求進行教學內容的深度改革，以行業需求為導向，培養學生能力。
1.保留傳統。
我們應保留教學內容中的一些基本原理和主要的工藝方法。由于這些內容往往是實際應用中最普通的、適用面最廣的內容，也是工程材料及機械制造基礎課程的基礎。比如鑄造理論及砂型鑄造原理性，掌握了分析思路后，可以沿用到其他特種鑄造。
2.刪舊增新。
應刪除一些過時的加工工藝和方法，增添一些新材料、新工藝和新技術，擴展和深化課程內容。如在工程材料章節，傳統教學只注重鋼、鑄鐵等常用金屬材料的性能應用講授，對非金屬材料和新型材料及熱處理新技術、新工藝不講，而新型材料及新型熱處理工藝已經得到了廣泛應用，應增添新型材料（特種陶瓷、光纖和納米材料的種類及應用）的內容；再如對切削加工方法中的鏜削、刨削、拉削工藝等應予以簡化，或讓學生自學，增加精密加工和特種加工方法。
3.重在綜合應用。
在課堂教學和課后練習中盡量選取一些與工程實際應用相關的案例，進而鍛煉和提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。如講完工程材料之后，根據零件選材原則，以鐵道車輛轉向架構架作為選材的例子，引導學生從材料的使用性能、工藝性和經濟性等方面進行考慮，選擇合適的材料。在講完金屬熱處理后，布置一個火車輪軸零件熱處理工藝路線的題目，讓學生查閱資料，確定出最佳答案。通過這些教學環節，既加深了學生對所學知識的理解和掌握，又培養了學生對知識的應用能力，真正做到了活學活用知識。
三、改進教學手段和方法，提高教育質量
教學手段和方法改變是“卓越計劃”目標實現的突破口。面對“卓越計劃”的最終目標，各高校應改變傳統的教學方式方法，在課堂教學、實踐環節、考試等方面做出相應的改革。
1.使用影像，現場教學。
在課堂教學中，教師應大力引進實例教學，在教學手段上，采用已有的教學錄像，也可以聯合企業制作最新的生產影像資料。同時，可以組織適當的現場教學，在教學過程中，把學生帶到實習工廠或實驗室，對照實物進行講解和操作演示，也可以讓學生自己動手操作，加深感性認識。如鑄鍛焊件成形過程工程等，若僅進行理論講解，則是非常空洞乏味的。通過鑄鍛焊件制造過程的真實錄像資料，在理論講解的同時輔助播放，增加了真實感，效果很好；再如在切削加工時，把學生帶到車間，面對車床實物邊講解邊進行實際操作演示。
2.強化實物，實踐教學。
教學時重現運用實物講解與實踐結合緊密的內容。如在講工程材料一章時，針對鋼的分類、編號部分，應用相對應的實物教學，如手工鋸條、銼刀、鉆頭、彈簧、滾動軸承等，并區分實物材料的不同性能要求，使學生親眼目睹、記憶深刻。
在實驗環節，教師可以設計一些綜合性分析實驗，鍛煉學生分析思考能力。例如，熱處理工藝講解完畢，可以給學生設定具體材料及材料的相關性能，讓學生自己設計熱處理工藝及材料性能檢測方法并進行實驗。采取有計劃分散進行實驗的做法，除教學計劃時間外，學生還可利用中午、晚上等業余休息時間進入實驗室進行實驗，既充分提高實驗儀器設備的利用率，又使學生在比較寬松的環境下，充分發揮主觀能動性和聰明才智，將實驗做得更好，收獲更大。
3.針對不同教學內容，采用相應教學方法。
教師在設計課堂教學時，可適當采用引導式、內容比較式、案例式等教學方式，更好地貫徹教學內容主線，培養學生實際應用知識的能力。運用引導式教學法，可以給學生設計一定的問題，讓學生圍繞問題，通過討論得出結論。例如在講解鑄件的結構工藝設計時，以鐵道車輛的某型號轉向架的搖枕為例，把“鑄造方法選擇，分型面選擇，降低成本，在結構上應注意什么”作為問題提出，引導學生根據鑄造原理進行思考探討，給出在結構設計時應注意的事項，最后教師進行總結評價。對工程材料部分概念多，材料種類多，學生在學習過程中感覺到不容易區分、識記，熱處理工藝選擇難，可以通過比較的方法進行講解。如熱處理中的正火、退火、淬火和回火，列出表格比較它們的工藝過程、加熱溫度、冷卻介質、組織、性能特點、應用何種性能材料、應用實例等內容，進行歸納總結，便于學生記憶掌握。對綜合性強章節或講解完每一章節后，可應用案例教學進行小結，如典型零件的材料及成形工藝選擇章節，針對典型零件（車輛彈簧、轉向架側架等不同零件）的不同工況條件和使用性能要求，進行合理的選材，正確安排其熱處理工藝、冷熱加工工藝等，達到學以致用的目的。
4.采用綜合作業方法。
綜合性作業是學生自主、研究型學習的實踐形式，是提高學生分析和解決問題的能力，培養學生綜合運用知識能力的重要環節[2]。教師可以結合專業特點，設置一些綜合作業題目及要求，讓學生獨立查閱文獻、思索完成。以車輛工程專業為例，我們設置了有關鐵道車輛常用零部件的綜合性作業流程，如圖1所示，比如車輪、車軸、搖枕、側架、車體等零部件的材料選擇、熱處理方法、生產工藝過程的確定（包含該零部件各工藝的發展現狀），通過綜合性作業使學生將所學知識整體化、系統化，進而進行綜合分析和應用，提高綜合應用能力。
圖1 綜合性作業流程
5.完善考核體系，增強教學效果。
考核機制對學習有直接的導向作用，多元（知識+能力）考核項目達到多元的培養目標。切實針對《工程材料及機械制造基礎》這門課程的特點，采取靈活多樣的考核形式，變分數考核為過程考核，致力消除傳統考試重知識、輕能力，重結果、輕過程的弊端。對理論性較強的部分仍采用閉卷考試，使學生牢固掌握基礎知識；而對成型工藝及加工工藝部分應采取“解決具體問題”的方法，根據教學大綱要求學生掌握的內容，給出具體課題（如綜合性作業）。如一些典型零件的選材、熱處理工藝路線的制定、加工工藝規程的擬定等，也可以是生產實踐中工藝問題的分析探討。提前一周布置題目，題目可以是一個、兩個或多個，讓學生在規定時間內完成。只要內容正確，則完成的形式不限。成績評定采用“總成績=期末考試成績（占50%）+平時成績（占30%）+期末綜合作業或課程小論文（占20%）”的考核方式。平時成績包括學生的出勤情況和平時的課堂討論、回答問題、作業、實驗等。運用這種考核方式，不但可以調動學生學習的積極性和主動性，而且有助于提高學生的綜合能力和應用創新能力。
通過在《工程材料及機械制造基礎》課程教學中實施優化教學內容、采用影像和現場教學、多種教學方法、綜合性作業訓練、考核模式等教學改革，確立以“能力”培養為主線的課程建設目標，全面提高學生的實際應用能力，增強創新意識，為培養卓越鐵道車輛機械工程師奠定了基礎。
參考文獻：
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【關鍵詞】寶石；充填工藝；寶石鑒定
寶石屬剛玉族，顏色鮮艷亮麗而富于光澤。目前被世界公認的名貴寶石有鉆石、紅寶石、藍寶石、貓眼和祖母綠，被譽為“五大名貴寶石”。隨著經濟發展，人們對寶石的需求量日益增多，但是在天然資源有限的情況下，要滿足人們的需求，可以通過合成寶石或者對中低檔寶石以優化處理，以實現寶石市場的供需平衡。但是，鑒于以次充好的寶石對寶石市場以不小的沖擊，并干擾了寶石市場的正常運行，就需要強化寶石鑒定技術，并改善寶石處理工藝，以提高寶石的品級。
1寶石的充填材料
寶石的充填是將充填的液相材料采取熱處理工藝填充到寶石的裂縫、空隙以及空洞當中，將縫隙補平，不僅可以使內部反射降低，而且還使寶石的光澤、透明度以及顏色效果得以改善。近些年來，寶石出產地檢測到采用高分子聚合物填充和粘補寶石的現象。使用有機膠對玉石品種進行填充是一種寶石加工工藝，起到有效的裂縫彌補作用，也有存在鉛玻璃填充寶石的現象。國際上著名的寶石實驗室就檢測到大顆粒寶石中有新型鉛玻璃填充處理的現象，包括日本寶石協會以及美國寶石貿易協會，都相繼報道過檢測到十幾克拉的寶石中有鉛玻璃填充。這些經過填充技術處理的寶石幾乎不會在寶石市場上出現，但是也引起了商家高度關注，寶石檢測部門更應該強化檢測力度，以避免以次充好的寶石損害消費者的利益。
硼鹽是一種白色結晶粉末，經常會呈現出無色半透明晶體狀，這就是早期的寶石填充物。硼鹽在常溫的空氣中很容易因失水而風化，而當將其加熱到650K的時候，其所含有的全部結晶水就會失去，轉化為無水鹽，處于1150K高位環境中，硼鹽就會被熔為玻璃狀態。硼砂作為一種礦物質，當處于熔融狀態的時候，就會將金屬氧化物溶解。由于金屬種類的不同，熔融的硼砂會將特征的顏色呈現出來。
在寶石的熱處理技術中，硼鹽的作用是作為一種熔劑存在。當寶石有非晶態殘留的裂隙以及孔洞存在的時候，就使用硼鹽熔劑填充，可以獲得良好的充填效果。隨著寶石市場的不斷擴大，這門熱處理技術就被用于寶石的熱處理充填。鉛玻璃是目前高檔寶石主要采用的填充材料，這是一種特種玻璃，助溶劑就是熔點較低的氧化鉛。當鉛玻璃被加熱之后，就很容易變形。一些高檔寶石如果有些微的裂紋或者開放的裂隙，采用高鉛玻璃充填技術就會達到難以辨別的效果。鉛玻璃掩蓋寶石的裂隙，同時還能夠提高寶石的凈度，使透明度明顯增加。
2寶石充填工藝
寶石充填工藝是處于真空環境下的加熱處理。
在對寶石技術處理之前，要選擇合適的樣品，經過酸洗將寶石裂縫中的雜志去除，并烘干。將寶石和充填物放置在充填裝置中加熱，當充填物質熔化液相態的時候，就會逐漸地向寶石裂縫中滲入。此時的充填物質不僅是寶石的填充劑，而且還是助溶劑。寶石充填過程中，為了改善剛玉寶石的顏色，使其色彩艷麗，還需要填充一些著色劑，通常所填充的化合物為Cr2O3。當充填寶石的工作結束后，冷卻寶石，充填物由液態轉為固態，在冷卻的過程中，充填物很有可能有流動的特征或者結晶物出現。當寶石降到室溫時，充填物質收縮，很有可能還需要二次充填。
當充填工作完成后，還要對紅寶石進行表面技術處理工作，包括酸洗、打磨、拋光等等。
3充填寶石鑒定方法
3.1對寶石放大檢查
如果寶石內部有裂隙，在填充物的作用下，就會出現氣泡或者流動紋形成指紋狀包裹體。在反光的作用下觀察，寶石的主體部分明顯不透光，而裂縫的填充物則呈現出明顯的光澤，與寶石主體明顯不同。
3.2使用拉曼光譜儀檢測
使用拉曼光譜儀檢測主要采用的是比較的方法。將寶石中的填充物運用拉曼光譜儀檢測，與四種不同的鉛玻璃樣品進行比較，從填充物所呈現出來的光譜就可以發現，其與硼酸鹽為主要成為的鉛玻璃具有相似性。因此可以獲得以下結論：寶石進過充填工藝處理后，透明度和凈度都有所改善，使寶石的品質得以提高。從檢測特征上顯示，寶石經過充填技術之后，充填材料所具備的特征會在寶石充填過程中產生流紋以及氣泡等等，會在燈光產生閃光效應。采用拉曼光譜儀可以對高鉛玻璃充填紅寶石進行有效鑒別。作為一種充填工藝，在寶石檢測報告中應注明。
3.3采用陰極發光儀和鉆石觀察儀檢測
當晶體分子產生畸變的時候，就會產生陰極發光。所謂的“陰極發光”，就是較高能量的電子束從陰極射線管發射出來，激發到寶石的表面，致使電能轉化為光輻射后所發生的現象。在電子束轟擊到晶體上，其內部就會出現電子空穴，晶體會因為局部能級發生變化而呈現出激發狀態，使激發中心由于呈現出能量的亞穩定狀態而將發光中心捕獲。陰極發光技術可以用于研究晶體的成分、形態，在電子轟擊下，寶石晶體在顏色和光強度上都會有所不同，因此晶體的結構以及內部的生長紋都會顯示出來。采用陰極發光技術，可以將合成寶石從天然寶石中區分開來，同時還可以研究寶石礦物的生長過程以及內容結構的形成環境，對于研究寶石的缺陷以及微量雜質的存在具有重要的作用。對寶石充填物的檢測，通過使用陰極發光儀和鉆石觀察儀進行觀察，可以發現寶石內部的充填物會發出較強的藍色熒光，與寶石本色對比鮮明。況且充填玻璃在寶石中會呈現出惰性，并散發出較弱的灰色熒光，因此很容易鑒別。
4結語
綜上所述，寶石充填工藝本是寶石加工過程中所采用的方法，用以彌補寶石的不足。然而目前在寶石市場上往往會出現采用這種工藝以獲得以次充好的目的，以試圖獲得更高的利潤。那么，了解寶石充填工藝，強化寶石充填的鑒定工作是非常必要的。
【參考文獻】
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關鍵詞：地方性高校；金屬材料工程；培養模式
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）37-0075-02
材料是整個人類社會的物質構造基礎，材料科學歸屬于基礎性科學，也是先進工業技術改革的推動力，它作為材料科學與工程這樣一個材料大學科的重要分支之一，即金屬材料工程，該本科階段教育的目的是可以較好地教育出適應工業經濟和科技發展要求的高技術工程人才，人才培養與社會發展需求之間的對接要引起注重，強調在教學過程中結合專業基本理論和實踐操作能力、掌握先進知識和培養創新能力、創新和實踐能力的高級應用科學和技術的專業人才。因此，當地的學院和大學金屬材料工程應用型本科人才培養模式的改革具有重要的現實意義。
教育部對新建本科院校的重點應轉移到提高學校的教育水平，學校應牢牢把握區域經濟發展的人才培養、科學研究和社會服務等實際需要，培養應用型工程為主，多元化的人才培養規格和模式。金屬材料工程應用型本科院校專業人才的培養，如何滿足區域社會經濟和工業技術的發展，如何培養相對具有堅實的專業理論基礎和較強的創新思維和實踐能力的高級工程技術人才，是國內地方高校目前各種材料專業建設面臨的主要研究課題。
一、高校材料類本科專業人才培養現狀
目前，我國本科教育，特別是地方高校教育普遍存在的問題是嚴重缺乏創新意識和創新能力，難以適應快速發展的人才市場需求。一方面，在實際教育過程中，學校注重理論教育，輕視實踐操作技能培訓，只滿足在現有知識的記憶和再現，不能使用知識大膽創新探索。另一方面，學生畢業后進入社會，在面對不斷變化的科學技術和先進的生產手段的實際工作中遇到的創新主題，從自己的知識儲備的質量和能力方面，似乎嚴重不足。
近年來，材料科學與工程教育改革在中國發展迅速，許多高等院校材料從人才培養模式、課程體系、教學內容、實驗教學體系和教學方法等許多方面進行了大膽的改革和創新。材料科學與工程一級學科，在淡化專業個性教育模式的基礎上，構建“大學科”主題共用知識，培養面寬，在高質量研究型人才培養方面取得了一些好的經驗和成果。對于“985工程”和“211工程”院校可能很適合，但對于生源差和科研實力不高的地方高校而言，不能盲目地復制其他重點大學的改革模式。
二、地方性高校金屬材料工程專業培養模式
1.地方性高校金屬材料工程專業定位。金屬材料工程是工業經濟發展的重要支柱，在航空航天工業、能源化工領域、國防軍工方面、冶金機電行業均發揮著相當重要的推動作用。如何依托地方，為地方工業經濟發展培養具有金屬材料工程專業背景知識的應用型創新人才，是目前國內高校金屬材料工程專業建設面臨的重大課題。地方本科院校金屬材料工程專業人才培養應基于地域化目標定位，結合自身資源條件和區域工業經濟發展對人才的需求狀況，構建金屬材料工程本科專業人才的培養體系，并通過突出地方特色培養金屬材料工程專業人才的核心競爭力。
根據江西省新材料產業和工程技術發展的實際需要，為江西省材料產業和工程技術發展儲備工程技術人才；同時增進學校與政府、與金屬材料表面技術行業、金屬材料熱處理行業以及相關企業之間的互動，聯合培養應用型人才。此外，通過理論與實踐教學相結合，以創新實驗項目為載體，突出創新能力的培養；以企業工程項目為載體，培養工程應用意識，提升工程方面的素質和能力，出于這種原因，我校金屬材料工程專業人才培養的主要目標定位是：具備金屬材料工程領域的基礎知識，了解材料科學與工程領域的相關專業知識，能在材料制備與質量檢測分析、金屬材料熱處理、鋼鐵冶金與機械加工企業和相關行業工作，適應社會主義經濟發展的高層次、高素質的應用型創新人才。
2.地方性高校金屬材料工程培養模式。金屬材料工程建設將學校的現實與當地區域經濟發展相結合，堅持技術應用研究人才培養目標定位，從而有效地開展錯位競爭、拓展生存和發展空間較大的專業。根據培養目標，積極探索切實可行的人才培養體系、機制和人才培養模式。人才培養模式改革是各種教學過程改革的重中之重，應該遵循高等教育的發展規律，仔細研究適應未來高等教育的科學發展趨勢，根據培養高素質人才的總體要求，建立起能夠充分激發在校大學生的學習主動積極性和創新創業精神，能使學生的個性得到充分發展，同時也能整體增長知識、能力和素質，具有新時代新特征的多樣化應用型高層次工程人才培養模式。
結合地方經濟的工業發展，九江學院的金屬材料工程專業在整個教學體系中，理論主干課程包括物理化學、電工電子學、材料科學基礎、金屬工藝學、熱處理原理、熱處理工藝及設備、金屬材料學、材料研究方法、材料失效分析、材料力學性能、金屬材料工程專業綜合實驗。與此同時，開設了兩個專業方向，（1）金屬材料塑性成型與模具方向：金屬塑性成形原理、鍛造工藝及模具設計、沖壓工藝及模具設計、擠壓工藝及模具設計、模具CAD/CAM軟件應用、模具制造工藝學、Pro/E造型及模具設計、壓鑄工藝及模具設計。（2）金屬材料熱處理與測試方向：先進材料制備技術、粉末冶金原理、無損檢測、材料的腐蝕與防護、冶金質量分析、材料物理性能檢測、材料表面技術工程、先進復合材料。為了配合理論教學，大量安排實踐性課程與之配套，讓學生能夠利用理論知識解決實際工程技術問題，實踐性教學課程主要包括金工實習、金屬材料專業實驗、熱處理工藝及設備課程設計、粉末冶金原理課程設計、材料表面技術課程設計、生產實習、畢業實習、畢業論文（設計）等。
三、地方性高校金屬材料工程專業培養模式改革創新
1.培養模式進行改革探索。作為地方性高校的金屬材料工程本科專業，應該充分認識到地方性區域工業經濟未來發展對自己學校所設置的金屬材料工程本科專業人才的確實需求，根據該本科專業的定位和特色，確定專業人才培養模式。金屬材料工程專業的培養模式要從我校的實際出發，根據目前九江及周邊區域工業經濟與本專業相關單位的現狀及發展，在原有培養模式的基礎上，逐漸將原有的一味培養技術應用型人才過渡到應用技術研究創新型人才的培養目標和定位，這樣才能有效地開展多層次培養，避免將學生培養成一個模子技能的技術人才，根據學生的特色，因材施教，拓展專業培養的發展空間，形成專業的辦學特色，形成應用技術研究創新型多層次人才的培養新模式。
2.授課體系進行改革修訂。為了能更好的對金屬材料工程應用型本科人才培養計劃和課程進行改革，我們在現有基礎之上進行了以下準備性的工作：在相關大學進行調查研究，學習專業課程體系建設的成功經驗，探索課程建設的內涵和專業內容集成優化，訪問有關材料企業，了解社會對金屬材料工程本科專業所需要的新知識、新能力和高素質要求，對九江學院近幾年畢業的金屬材料工程專業的學生進行系列性的跟蹤調查，了解就業單位對我們學校該專業畢業生的滿意程度，以及該專業畢業生對現有的人才培養模式、課程體系、專業教學知識點的意見及建議，邀請校內外知名教學專家，召開系列專家指導會，制定該本科專業課程體系和專業教學知識點方面改革的確實可行的方案，撰寫新的人才培養方案，專業教學大綱內容將隨之進行整合優化。專業主干基礎課程建設得以加強，并根據區域經濟發展的社會需求，設置相應并可行的必修課程，同時形成金屬材料熱處理與測試方向、金屬材料塑性成型與模具方向兩個具有一定地域工業特色的專業方向，使該專業的在校大學生形成比較完整的基礎性知識及社會所需要的專業性知識。
3.配套平臺進行改革探索。為配合模式及課程改革，必須對教學及研究平臺進行更新建設，充分并有效地發揮本專業的專業實驗室設備優勢。近兩年，本專業在原有實驗設備的基礎上，通過多渠道項目經費購置了200多萬元的教學兼科研實驗設備，滿足了本專業各種專業理論課程的配套實踐性教學需要。目前，九江學院金屬材料工程的專業實驗室有：表面技術實驗室、粉末冶金材料及工藝實驗室、材料化學制備實驗室、材料物性檢測實驗室、材料熱處理實驗室、金相制樣及分析實驗室、鑄造技術實驗室、材料力學性能實驗室和材料微納結構分析實驗室。通過這一系列實驗平臺的建設，金屬材料工程專業的發展將得以支撐。根據本專業的特色，在九江和周邊地區與九江新聯傳動機械有限公司、九江森源科技有限公司、九江博德新材料研究公司、九江奧盛鋼纜科技有限公司等企業進行實質性地合作，建立產學研及學生實習見習基地，并聘請企業技術骨干和學校教師聯合指導畢業論文（設計）工作，學生的實踐操作能力和工程技術應用能力得以較好的培養。
關鍵詞：金屬材料科學與工程專業;生產實習;教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）05-0060-02
據統計，我國每年工科大學畢業生的數量居世界之首，但畢業生的質量卻令人堪優。在工程教育認證新形勢下，如何強化工程意識，培養解決復雜工程實踐能力是高等工程教育中刻不容緩的事情之一[1-3]。生產實習的目的是將理論教學與企業生產密切結合，提高專業興趣，擴寬專業認識，為同學即將選擇考研專業和就業提供指導，培養同學專業工程實踐和復雜工程實問題的解決能力。因此，生產實習承前啟后至關重要。
目前盡管建立了眾多的校外實習基地，但企業考慮到實習安全、生產效率、生產車間場地空間等問題，導致生產現場停留參觀時間短。同時，車間噪音大，實習小組人數多，在“只許看，不許動”動的束縛下，實習變成了參觀、走馬觀花[4，5]。因此，同學對生產設備、生產工藝過程的了解和認識浮淺，甚至是囫圇吞棗。在工程認證新形勢下，探索教學模式改革將具有重要的意義。
一、生產實習教學改革
1.生產實習基地的選擇。在市場經濟和目前企業經濟運行困難形式下，企業在生產活動中均把經濟效益作為首要考慮因素，學生實習一般不會給企業帶來直接的經濟效益，反而可能會對工廠正常的生產秩序和安全造成或多或少的影響。因此，企業對接納學生實習一般持消極態度，能安排學生實習時間和次數有限。同時，由于實習經費限制，對生產實習基地只能就近選擇。因此，在實習經費和實習基地均有限的情況下，合理資源安排尤為重要。
（1）建立校外精習基地。所謂精習，選擇典型的產品，熟悉零件的整個生產加工過程，既包括材質選擇、進廠檢測、生產設備型號、生產工藝制定、相關的性能檢測與質量控制、產品的市場定位與銷售情況、企業管理與企業文化。讓同學以工程技術人員的角度去熟悉、分析產品零件圖、加工工藝圖、焊接工藝圖等生產工藝過程。采用先課堂講解（興趣引導）―同學現場實習（感性認識）―課堂交流討論（啟發深入）―再次現場實習（理解領悟）―課堂討論交流（融會貫通）的方式進行。
精習基地選擇一是交通方便，便于學生多次實習往返，節省實習經費;二是精習基地要有獨立功能產品或運動部件，既涵蓋金屬原料質量控制、加工成型（鑄造、鍛壓、焊接、塑性成型、熱處理中的一種或一種以上成型工藝）、質量檢測、裝配等工序。三是廠家積極配合，能提品生產圖紙、生產和檢測工藝文件、生產設備資料，并可接納多次實習。
精習基地給同學一個全面系統的材料成型工程概念，讓同學由淺入深，由表及里，歸納總結其工藝選擇的理論依據、質量控制的方法，根據工況和經濟性，選擇零件熱處理、耐磨、耐蝕處理方法，探索思考該產品生產質量提升空間，進而培養解決復雜工程實踐問題的能力。
（2）建立校內精習基地。大學一般建有科技成果轉化孵化器，既高校技產業園。雖然高校企業產業園的企業規模小，對生產實習來說，具有得天獨厚的優勢。輔助教學是高校產業園的職責之一，便于聯系落實實習任務，時間安排靈活。二是交通便利，便于往返多次實習。另外，高校科研成果成功轉化案例的學習，有助于激發同學學習的興趣和激情，培養同學創業的意識。
（3）建立校外泛習基地。所謂泛習基地是指學生在企業實習1～2次，主要是讓同學了解熟悉不同零部件的生產成型工藝過程，掌握金屬零件不同的成型工藝，擴寬對產品生產加工視野。由于企業接納實習時間的限制，同學對泛習基地的生產工藝過程難以深入的理解和貫通，因此指導老師的預先講解、同學對企業相關產品、工藝的預先資料的收集、查閱和實習后現場答疑講解是決定泛習基地實習效果的關鍵環節。
一般精習基地選擇1～2個企業，每個小組安排3～4次進廠實習機會，每次實習0.5～1天。泛習基地安排4～6個企業，每個企業安排1～2次進廠實習機會，每次0.5～1天。精習基地、泛習基地實習時間和次數的安排，可根據企業生產工序、生產規模、設備開工使用情況靈活調整。
2.指導教師工程素養的培養。目前高校師資評聘過分依重科高層次科研項目和論文，忽視了高校教師的工程應用能力的培養和引導。同時，很多高校教學重課堂理論教學的考核與評價，輕工程實習的投入與考核。另外，實習現場環境工況復雜，指導生產實習不僅需要投入時間和精力多，還要求老師具有較好的身體素質。因此，要到達預期的生產實習效果，具有工程開發或企業工作背景的指導老師尤為重要。選擇有經驗的老教師帶年輕教師，培養實習指導教師教學梯隊，是完成實習的有效保障[6]。
指導教師到精習、泛習基地企業同技術人員交流座談，預先調研、制定實習計劃，收集編制實習報告。同時，做好預先動員，講解和指導工作。這些工作已遠遠的超出了“教學工作量”所能體現出的工作量，需要指導老師相互合作，共同完成。指導教師工程背景培訓需要學院、學校領導的重視和教學規章指導的引導。
3.教學模式改革。
（1）實習前沿。同學第一次到企業實習，帶著對未來工作環境的憧憬，也充滿了對企業的好奇與迷茫。愿望是美好的，但現實是殘酷的。所選擇的精習、泛習基地在企業規模、技術先進性、企業管理、車間環境等諸多方面可能差強人意，實習動員要預先化解同學心中的就業觀與實習現實企業的落差，樹立正確的擇業觀念，引導同學走進企業，培養興趣，擴寬對專業的認識。同時，鼓勵同學不僅帶著眼睛去實習，更要帶著腦子去思考，去發現問題，并運用所以理論，探討解決實踐工程問題的可行性。
（2）編寫實習報告。指導教師根據安排企業實習時間、企業設備開工情況，修改、編寫實習報告，避免同學實習報告流水賬、抄襲雷同、言之無物。實習報告采用啟發、討論，研究與探討的方式，引導同學對產品選材、成型工藝、質量控制、產品性能逐漸深入分析研究，將所學理論與產品加工制造工藝、技術相結合，培養同學解決復雜工程問題的能力。因此，實習報告的編寫是針對精習基地、泛習基地有的放矢，引導同學在實習過程中抓住重點環節，透過實習產品，回歸到理論的運用，將課堂理論與生產實踐融匯貫通。
（3）實習考核。實習成績的考核與評定是實習學風引導的指揮棒。同時，考評制度也影響下一級同學學風和實習態度。制定合理的實習考核辦法是實習效果保障之一。一般從實習紀律（10%）、實習筆記（20%）、實習報告（40%）、實習答辯（30%）四個環節進行評價。實習筆記采用時抽查，即可可以監督同學，也可以及時了解同學實習掌握情況，合理的安排實習時間。實習答辯采用分組座談式答辯，同學主動講述和提問回答相結合，為同學進行理論的深化和梳理。
二、生產實習改革應用及效果
金屬材料科學與工程專業生產實習教學計劃3周15天，我們安排青島扎克船用鍋爐有限公司、青島金海納有限公司作為精習基地，萊鋼錨鏈、青島海立、城陽豐東熱處理、濰坊豐東熱處理、高密高鍛5家公司作為泛習基地，其產品包括：船用鍋爐、采煤機截齒、海上平臺錨鏈、冰箱變頻壓縮機、活性屏離子氮化爐、壓力機等。
實習參觀公司按其產品成型工藝分，焊接成型：鍋爐壓力容器埋弧焊、CO2保護焊、氬弧焊、錨鏈閃光對焊、截齒釬焊。塑性成型：爐體的卷壓成型、汽車殼體零件的板料沖壓成型、錨鏈橫檔的熱鍛成型。鑄造成型：壓力機及其零件的砂型鑄造、消失模鑄造成型。機械加工成型：變頻冰箱壓縮機機械加工。板料和棒料下料：剪板機下料（≤8mm）、火焰和等離子氣割，棒材和管材的帶鋸切割下料。此外還涉及熱處理工藝：截齒的感應淬火、滲碳淬火、離子氮化、氣體氮化及其噴丸、噴砂除銹預處理工藝。按檢測方式可以分為探傷檢測：壓力容器X射線探傷、著色探傷和錨鏈超聲探傷。力學性能檢測：鍋爐焊縫的拉伸試驗、沖擊實驗。產品性能檢測：鍋爐的水壓檢測、變頻壓縮機噪聲檢測。鍋爐材料和錨鏈材料的元素檢測分析。從實習內容看涉及了本科課程中的金屬材料學、材料的力學性能、成型原理與工藝、熱處理工藝與裝備、無損檢測等課程。
學生在實習過程中，經過與指導老師、企業技術人員互動，在實習報告的引導下，通過課堂探討交流，能夠積極主動地完成各項實習任務，實習效果良好。另一方面，生產實習企業與學生獲得了互相認可，既企業在進行安全教育的同時，也給同學做了下一年度的招聘需求，同學可以帶著企業的技術問題在企業完成本科畢業設計，促進了學生的就業工作。
三、結論
在新的工程認證形勢下，通過學校、教師、學生、企業多層次全方位的精習基地、泛習基地建設、實習指導報告的引導、實習指導教師隊伍的形成，探索培養養具有解決復雜工程問題的工程技術人才新的生產實習改革正在付諸實施并初顯效果。
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