【关键词】金属材料与热加工基础课程教学改革与实践
【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1674-4810（2014）09-0061-01
金属材料与热加工基础是机械类专业初期所学的一项基础性课程，该课程研究的是金属材料与材料热加工工艺的发展问题。金属材料、功能材料以及其他新能源材料在使用性能上都存在明显不足，所以在教学中应系统整合并对教学模式进行加工处理。
一课程定位与教学目标的设定
金属材料与热加工基础教学课程存在三大基础内容：金属材料解析、热加工工艺研究以及机械加工工艺发展。在这些内容中，如何让学生掌握热处理技术是关键。热处理作为一种物质载体性能非常好的机械加工模式，其教育价值显著。所以针对高职大专类院校而言，应当切实落实相关教材项目，将课程定位侧重于机械类、工程类专业内容，以理论知识为主、实践活动为辅的教学模式开展教学项目。同时，教师还应积极引导学生选用正确的学习方式，告知学生如何针对不同金属材料选用不同的热加工方法，提高学生对热处理技术的掌握能力。
教学目的主要表现在两方面：（1）让学生熟练掌握各金属材料的应用性能，并结合实际操作情况对技术的应用重点、难点进行深度剖析；（2）锻炼学生的思考能力，让学生在了解金属材料、热加工处理技术基础知识结构的同时，培养其发现问题、解决问题、思考问题的能力。
二课程内容与特点
金属材料与热加工基础教材内容主要表现在四个方面，从介绍金属材料、成分、组织、结构角度让学生充分掌握铸、锻、焊等加工工艺，同时学生在记忆相关知识的基础上，还应选择恰当的热加工工艺。材料的基础内容以及应用性能对热处理技术的影响作用极大，如果材料在热处理技术实施过程中出现变形现象，学生应根据具体问题具体分析，选用恰当的金属材料进行热处理分析。金属材料与热加工基础涵盖的内容较为宽泛，知识结构复杂，术语概念多，教师应充分利用实践活动，帮助学生理解晦涩难懂的理论知识，使学生在感受到其规律性、实质性特征的同时，深入知识组织结构中，找到有效的学习方法。
三教学实践与改革建议
金属材料与热加工基础教材中突出的是金属材料选用与热处理技术两方面内容，两种不同知识体系是存在一定关联性的，教师在进行教学改革时，应抓住两种知识体系的关联性，以金属材料成分、状态、组织、性能四个要素为主要基础内容，增加教学内容的实践性。
1.规范教学行为
在进行课程调研过程中，金属材料与热加工基础专业课程的教材理论体系发生了很大的变化，鉴于其特殊的教育地位和作用，教师在进行学科研讨时，应针对具体教材知识体系改革问题，进行具体研究，并围绕新修订的教学目标和任务，创建具有高效性的教材编撰计划，引入先进教学思想，将新型金属材料内容编入教案中，突出教材的实践作用，让学生在枯燥乏味的理论学习中尽快掌握知识。
2.整合教学内容，体现应用价值
教学目标和任务确定之后，教材还应从知识体系上进行调整和修复，对讲授难点、重点问题进行深度剖析，挖掘其与实践活动的关联点，抓住教学重心解决教育难题。同时，突出新技术、新工艺的特点，整合书面教授与实践活动的教学内容分配比重，尽可能结合实际工程内容。
3.丰富教学资源
运用生动的教学影像资料，直观展现金属材料的使用性能以及热处理技术的应用重点，可以有效帮助学生掌握、记忆金属材料性质以及热处理技术相关内容。教师还可根据教学进程表，实时调整教学内容，或将教学课件以多媒体文件的形式传到校园BBS系统平台上，方便学生及时查阅、学习。
四结论
虽然通过课程教学改革可以提升教学效果和质量，但教学建设的滞后依旧不利于机械类专业教学的发展，所以应及时更新教材，加强新型教学设施建设，从而提高教学水平、学术水平和工程实践能力。
参考文献
[1]徐道芬、杜春平.《工程材料与热加工工艺》课程教学改革浅析[J].广西轻工业，2012（23）
[论文摘要]本文从三个方面论述了热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用。
引言
在现代工业生产中，金属零件的制造是一个重要的环节，具有举足轻重的作用，因此提高金属零件的制造水平成为一项不可缺少的工作。而在金属零件的制造过程中，热处理工作又是提高其制造水平的重要措施。在设计工作中，正确制定热处理工艺可以改变某些金属材料的机械性能。而不合理的热处理条件，不仅不会提高材料的机械性能，反而会破坏材料原有的性能。因此，设计人员应根据金属材料成分，准确分析金属材料与热处理工艺的关系，制订合理的热处理的工艺，合理安排工艺流程，才能得到理想的效果，提高金属零件的制造水平。
在现代工业生产中，广泛使用的金属有铁、铝、铜、铅、锌、镍、铬、锰等。但用得更多的是它们的合金。金属和合金的内部结构包含两个方面：其一是金属原子之间的结合方式；其二是原子在空间的排列方式。金属的性能和原子在空间的排列配置情况有密切的关系，原子排列方式不同，金属的性能就出现差异。
为了得到更好的金属性能，满足制造和使用要求，我们将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来改变其性能，这就是金属材料热处理过程。
不同的热处理条件会产生不同的材料性能改变效果，下面从3个方面来说明热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用。
一、提高金属材料的切削性能和加工精度
在各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品金属材料的切削过程中，由于被加工材料、切削刀具和切削条件的不同，金属的变形程度也不同，从而产生不同程度的光洁度。各种材料的最佳切削性能都对应有一定的硬度范围和金相组织。为了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合适的组织状态，这就要用到预先热处理。
通过预先热处理，可以消除或减少冶金及热加工过程产生的材料缺陷，并为以后切削加工及热处理准备良好的组织状态，从而保证材料的切削性能、加工精度和减少变形。
举例1：齿坯材料在切削加工中，当齿坯硬度偏低时会产生粘刀现象，在前倾面上形成积屑瘤，使被加工零件的表面光洁度降低。而对齿坯材料进行正火＋不完全淬火处理，切屑容易碎裂，形成粘刀的倾向性减少。并随着齿坯硬度的提高，切屑从带状向挤裂状过渡，从而减少了粘刀现象，提高了切削性能。
举例2：铝合金在加工过程中，通常都是先经强化处理（固溶处理＋时效；时效），这样可以得到晶粒细小、均匀的组织，比铸态或压力加工状态的切削性能好，不仅改善了切削性能，而且同时提高了机械加工精度。
二、提高金属材料的断裂韧性
金属材料的断裂韧性指含有裂纹的材料在外力作用下抵抗裂纹扩展的性能。提高金属断裂韧性的关键是要减少金属晶体中位错，使金属材料中的位错密度下降，从而提高金属强度，而减少金属晶体中位错的一种重要方法，就是细晶强化，其原理是通过细化晶粒使晶界所占比例增高而阻碍位错滑移从而提高材料强韧性。而金属组织的细晶强化的过程实际上就是金属热处理。
在金属热处理过程中，当冷变形金属加热到足够高的温度以后，在一定的应力和变形温度的条件下，材料在变形过程中积累到足够高的局部位错密度级别，会在变形最剧烈的区域产生新的等轴晶粒来代替原来的变形晶粒，这个过程称为再结晶。再结晶晶核的形成与长大都需要原子的扩散，因此必须将变形金属加热到一定温度之上，足以激活原子，使其能进行迁移时，再结晶过程才能进行。
那么，对于不同的金属材料，我们就可以通过控制不同的热处理的温度，来提高金属材料的断裂韧性。
举例：在sy钢坯料上线切割适当的小圆柱，机加工后，选择在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在cleeble-1500型热模拟试验机上以5×10-1的变形速率保温30s压缩变形50％，然后在空气中冷至室温，再进行680℃×6hac(空冷)的退火处理，再将压缩后的试样沿轴向线切割剖开，研磨抛光后用化学物质显示晶粒形貌。实验现象为：在700℃时，扁平的晶粒开始逐渐向等轴晶粒的形状变化。800℃变形的晶粒中等轴晶粒已经有少量出现，但仍然以变形拉长的晶粒为主。在900℃变形开始，晶粒突然变得细小，几乎全部为等轴晶粒，晶粒度达到ybl2级。在900℃以上．晶粒开始长大。因此，对此种钢来说，900℃左右温度进行热处理，可以提高其断裂韧性。
三、减少金属材料的应力腐蚀开裂
金属材料在拉伸应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的脆性断裂破坏称为应力腐蚀开裂。大部分引起应力腐蚀开裂的应力是由残余拉应力引起的。残余应力是金属在焊接过程中产生的。金属在加热时，以及加热后冷却处理时，改变了材料内部的组织和性能，同时伴随产生了金属热应力和相变应力。金属材料在加热和冷却过程中，表层和心部的加热及冷却速度(或时间)不一致，由于温差导致材料体积膨胀和收缩不均而产生应力，即热应力。在热应力的作用下，由于冷却时金属表层温度低于心部，收缩表面大于心部而使心部受拉应力：另一方面材料在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时，因比容的增大会伴随材料体积的膨胀，材料各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力，心部受压应力，恰好与拉应力相反。金属热处理的热应力和相变应力叠加的结果就是材料中的残余应力，正是其存在造成了应力腐蚀开裂。
举例：金属热处理中，通过控制淬火冷却速度，可以显著地控制淬火裂纹，为了达到淬火的目的，通常必须加速材料在高温段内的冷却速度，并使之超过材料的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论，这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值，故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。
3、结论
金属材料的热处理在机械零件制造中占有十分重要的地位，在金属材料加工的整个工艺流程中，如果将切削加工工艺与热处理工艺进行密切配合，将有效地提高金属零件的制造水平。
参考文献
[1]雷声，齿轮热处理变形的控制.机械工程师.2008年5期.
关键词：无机非金属材料专业；毕业论文；撰写；指导
中图分类号：G642文献标志码：A文章编号：1674-9324（2014）25-0271-02
本科毕业论文是完成本科教学计划，实现本科培养目标的重要阶段，是人才培养不可缺少的重要环节[1]。与其他专业相比，无机非金属材料专业具有如下特点：①工作量大。该专业的学生通常选题为陶瓷粉体、混凝土、纳米材料等方向，而上述材料的制备需要进行系统的实验方能获得较为理想的结果。在制得产物后，需要借助分析仪器进一步对材料的物相、形貌等进行一系列的表征，方能确认实验产物。有时还需继续研究产物的性能；②结果具有不确定性。虽然依据已有文献，可大致推断出生成产物，但在实验时往往采用新的方法或者对原有的工艺进行改进，因此实验过程是全新的，只有通过分析仪器的检测方能最终确定实验产物的实际组成及形貌，故而经常会出现实验结果与预期不尽相同的情形，需要补做实验或对数据进行深入的理论分析。无机非金属材料专业的毕业论文是完全依赖实验结果而成文的，实验结果的好坏直接决定毕业论文的质量。因此，在选题后如何开展毕业论文的实验、制得产物后如何进一步对其进行检测与表征、获得实验数据后如何进行毕业论文的撰写，是无机非金属材料专业的本科生需要重点学习和掌握的，也是指导教师需要重点把握和指导的内容。本文从高校无机非金属材料专业本科毕业论文指导的三个方面：毕业论文实验、数据分析、论文撰写分别作以介绍，并对无机非金属材料专业毕业论文撰写中常见的问题进行分析。
一、毕业论文实验
由于选题决定了整个毕业论文的方向和内容，在进行选题时，需要指导教师提供一个大致的研究方向与课题，让学生下载相关文献阅读，在短时间内对课题的可行性、可操作性进行评估，并依据自身的水平判断自己能否胜任。有的课题在设计之初就是探索性的实验，需要学生的积极配合与主动参与。如果是一个前沿性的课题，可参考的文献比较少，学生觉得开展实验有困难，则对其完成论文将是一项不小的考验和挑战。因此，需要指导教师与学生共同探讨，确立一个合适选题[2]。在对课题进行充分调研的基础上，使学生了解课题的意义与价值，熟悉国内外研究进展情况，详细掌握本课题材料的常用制备方法或者本制备方法制备过哪些材料。通过前期调研，制定符合学生和实验室情况的实验方案，并严格按照进度计划开展实验。在实验时，要求每个学生必须准备一个实验记录本，详细记录每次实验的日期、试剂及用量、使用仪器条件、实验过程、反应现象、产率等数据，以备实验结果出现问题或需要重复结果时有依据可查。应指导学生规范操作，比如使用易挥发、腐蚀性强、有毒物质必须带防护手套，并在通风橱内进行，中途不许离岗等等。只有在规范的操作下，才能得到正确的实验结果。任何一个步骤的疏漏，都会导致结果的偏差。例如，在纳米材料的制备过程中，通常应该使用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，而有个学生为了节省时间只用去离子水和无水乙醇各洗一次，当制备完样品进行检测的时候，发现反应原料残余的离子没有洗净，影响了产物的纯度，导致该学生耗费了更多的时间来补做实验，重新检测。不仅耽误了实验进度，浪费了实验试剂，同时也增加了检测费用。这一方面是由于学生态度不够认真，操作不规范导致的，另一方面也督促指导教师，需要随时把握学生实验进度，在关键的操作环节予以指导和点拨，这样才能保证前期实验结果准确，实验按照设定的计划完成。
二、数据分析
对于无机非金属材料专业来说，通常需要借助于X-射线衍射、差热―热重分析、红外光谱、扫描电镜、透射电镜等检测手段对材料进行表征。其中，前三种检测手段的数据通常是以“.CSV”格式提供的，需要使用Origin软件绘图；后两种检测手段的数据通常是以照片形式提供的，但有时由于技术原因导致照片不够清晰等，需要掌握photoshop软件的相关应用。在性能检测后，大部分实验数据都是以图表的形式体现在毕业论文中的，需要教会学生使用相应的操作软件。下面分别对各软件涉及数据处理的使用要点作以简单介绍。
1.Origin使用要点。Origin的使用教程有很多，可让学生自行下载学习。在毕业论文撰写的过程中，需要向学生强调图片格式的问题，例如做出的图片如何插入文档等。在Origin绘图后，通常会出现一个只有左侧坐标轴和下部坐标轴的图形，坐标轴刻度向轴外。大多数学生在将图插入文档时往往忽略了这一点，没有注意到图形没有四周的边框和刻度问题，直接将图片粘贴到文档里，导致图形格式不够规范。因此，需要在Origin中将坐标轴设置好。
2.HighScore使用要点。在X-射线衍射检测后，指导教师可让学生使用Origin绘出产物的谱图，并与参考文献中理论产物的数据进行比较。如果无杂峰出现，且衍射峰出峰位置、相对强度与参考文献均一致可直接认定产物；如果是未知产物，只知道物质中所含的元素，通常使用“HighScore”软件进行物相匹配，获得产物的晶相结构。在出现的一系列与产物衍射峰相匹配的卡片中，选择与理论产物最为接近的即可。若为混合物，则应逐个点击出现的卡片进行对比分析，确定衍射峰的归属。
3.Photoshop使用要点。使用扫描电镜、透射电镜检测样品后，当噪点较多或者是对焦不准确使照片不够清晰，对比度较差时，可使用Photoshop对照片进行简单处理。首先，打开图片后，选择工具栏上的“滤镜”―“杂色”―“蒙尘与划痕”（一般选默认值即可）―“好”；其次，选择工具栏上的“图像”―“调整”―“曲线”―按住曲线中间黑点进行调节，至满意为止―“好”。此外，还可用Photoshop将图片加上标尺等。
三、论文撰写
1.绪论。绪论部分需要查阅大量的参考文献，指导教师需向学生强调应查找最新的、与课题紧密相关的中文及外文文献，包括专著、资料等，查阅的资料要有学术性、前沿性、理论性。直接查阅的文献不应少于10篇，在撰写绪论部分时要紧扣论文题目，注意行文逻辑顺序，通常按如下层次撰写：①引言：介绍研究内容及其作用（意义）有何价值及应用；②国内外研究进展：该项工作（或者该项方法等）目前在国内、国外的研究进展情况，存在哪些不足或在哪些地方尚需改进；③本课题阐述：介绍该项工作目前在哪些领域进行了应用，或该方法目前已应用在哪些材料制备中；④本文的研究目的与内容。
2.材料与方法。在本科生的毕业论文中，通常可将材料与方法单列一章，详细介绍本实验使用的试剂、仪器及样品制备及检测方法。若论文研究内容较多，在制备不同条件下样品时，使用的仪器与试剂有较大变化，需要各列成章，则“材料与方法”内容可放入各章中分别介绍即可。
3.结果与讨论。此部分为整个毕业论文的核心部分，不仅是对前期实验结果的一个汇总，更能够体现本科生进行数据分析的能力。因此，需要学生考察不同条件下样品的性能进行比较，从而得出最佳条件，并将绘制好的图片放入，对其中的数据进行分析、比对。
4.结论。结论部分往往是提纲挈领的，是对整个实验结果讨论后的升华与凝练。结论部分反映出学生的论文工作是否有意义，对其他实验是否有借鉴作用。
5.摘要。论文的摘要是整个论文画龙点睛的部分，需要重点介绍：课题的意义、实验方法、实验现象、结论。通常摘要部分应该在完成前面几部分内容后最后撰写。在论文撰写过程中应力争做到“三符”：符合格式规范、符合认知顺序、符合严谨行文。
四、毕业论文撰写过程中的常见问题
1.实验记录不清。在刚开始做实验的时候，很多学生能够把实验数据记录得很好，但是随着实验的开展，由于忙于实验操作，往往就遗漏了数据的记录，导致数据记录不详尽。因此，需要指导教师反复向学生强调做好实验记录的重要性，并定期进行检查。
2.格式不够规范。格式规范的毕业论文，不仅能够准确反映论文的真实数据，同时也是学生自身综合素质的体现，很多学生的毕业论文中存在角标不规范、标题格式不正确、参考文献引用混乱等问题，因此，需要引导学生在撰写论文的过程中养成良好的习惯，认真检查每一处错误。
3.理论深度不足。通过专业课程的学习以及毕业论文实验的操作后，大部分本科生没有将各项知识融会贯通的能力，因此，在数据分析时，需要教师加大力度指导，使学生知其然知其所以然，从而加深对课题意义和价值的进一步理解。
总之，在无机非金属材料专业毕业论文撰写的过程中，需要指导教师全程指导、用心指导。高质量的本科毕业论文不仅仅反映了学生的综合能力，也体现了学校的整体教学水平。广大论文指导教师都应重视这项工作，不断积累经验，集思广益，从而推动学校教学水平的进一步提高。
参考文献：
[1]孙洁.英语专业毕业论文的撰写指导及问题探讨[J].时代文学（双月版），2007，（4）：230-231.
[关键词]无机非金属材料应用发展
中图分类号：TB321文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）04-0111-01
随着我国经济的不断的发展，各个领域对于能源的需求量不断地增大，无机非金属材料在各个行业的发展中的重要作用越来越凸显，无机非金属材料的良好的发展将对于我国经济发展有着非常重要的作用，所以要加快无机非金属材料的研究开发，为我国国民经济的发展做保障。
一、无机非金属材料行业的特点
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。
（1）在晶体结构上，无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类？材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性，以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。
（2）无机非金属材料品种和名目极其繁多，用途各异，通常把它们分为普通的和先进的无机非金属材料两大类。
普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。
特种无机非金属材料的特点是：①各具特色。例如：高匮趸物等的高温抗氧化特性；氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性；铁氧体的磁学性质；光导纤维的光传输性质等。②各种物理效应和微观现象。例如：光敏材料的光-电、热敏材料的热-电、压电材料的力-电、气敏材料的气体-电。③不同性质的材料经复合而构成复合材料。例如：金属陶瓷、高温无机涂层，以及用无机纤维、晶须等增强的材料。
（3）传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料；耐火材料与高温技术，尤其与钢铁工业的发展关系密切；各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大，用途广。其他产品，如搪瓷、磨料（碳化硅）、铸石（辉绿岩）、碳素材料、非金属矿（石棉、云母等）也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的，具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。
二、无机非金属材料行业存在的问题。
（1）基础研究和关键技术落后。我国无机非金属材料产品等级低。在传统无机非金属材料中，无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。中国的无机非金属新材料是从试制起步的，发展过程也主要是随从于型号的需要进行。由于时间、人力的限制，加之中国长期以来对基础研究重视不够，投入较少，无机非金属材料的系统的基础非常薄弱。
（2）材料性能低、品种少、生产质量不稳定。虽然中国已基本建立了无机非金属材料的研究、开发与部分产品的生产体系，但材料的品种尚不齐全，一些重要工程的关键配套材料还需进口。产品性能低、质量差的问题仍然存在，而且在进行批量生产时质量不稳定、成品率低、效益差的问题严重。
（3）制备技术落后，资源利用率低。我国无机非金属新材料工业，不但制备技术落后，而且生产能力低，生产效率低，直接影响高科技产品质量、成本、能耗等三个方面。在资源的消耗方面，水泥和陶瓷工业更为突出。由于大量的无序开采，往往未能充分利用资源，从而造成了极大的浪费。
（4）技术装备落后。我国企业现有生产线单线生产规模小，落后工艺大量存在。在建筑材料的生产过程中，需要消耗大量的能源。中国无机非金属新材料制备技术与装备明显落后，造成研制周期长、新产品发展困难，预研成果不能及时进入工程化研究，即便生产也会出现成品率低、规模小，经济效率差等问题。
三、无机非金属材料的未来发展趋势。
近些年，随着科学技术的进步，无论是传统无机非金属材料，还是新型无机非金属材料都有了一些新的发展趋势。
（1）生态与环保意识加强，建立科学的评价体系，实现可持续发展。
西方发达国家在促进传统无机非金属材料产业健康、可持续发展方面的采取了许多重要措施。世界发达国家十分重视建材工业的可持续发展与绿色评价。生态评价也成为世界可持续发展的一个重要手段。目前，许多国家正在进行“生态城市”的建设与实践，推广建筑节能技术材料，使用可循环材料等，改善城市生态系统状况。由此，提出了绿色建材、环保建材与节能建材的概念，并开展了大量的研究与实践工作。与西方发达国家相比，我国还存在很大的差距，特别是缺乏立法支持与技术标准的指导以及相应组织的管理与监督，使我国的传统无机非金属材料工业发展还有很大的提升空间。面对资源和环境对我国经济发展的严峻考验，国民经济的可持续发展战略显得愈加重要。
（2）向着节能、降耗的方向发展。
传统的无机非金属材料工业是能源消耗大户，在世界能源口益短缺的今天，如何生产节能、降耗，以及如何生产出高质量的建筑节能、保温产品是建材工业发展的重要趋势。选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式。新型墙体材料、高质量门窗、中空玻璃将大量应用。向着提高材料性能、使用寿命的方向发展。低寿命设计、大量重复建设已经严制约城市建设的发展。现代化建筑需要高性能建筑材料的支持，而提高建筑的耐久性又对建筑材料的使用寿命提出了更高的要求。
（3）单线生产能力向大型化发展。
尤论是水泥工业、玻璃工业，还是陶瓷工业，单条生产线的生产能力有大型化的趋势。生产线的大型化可以有效提高产品的质量，降低能源消耗。
（4）向着智能化方向发展。
建筑的智能化需要建筑材料的支持。随着技术的进步和生活水平的提高，建筑材料的安全性智能诊断等智能技术将更多的应用于建筑中。
（5）向着复合化、多功能化方向发展。
1）由于化学成分不达标或是焊接过程中元素烧损造成焊缝金属化学成分发生变化，或是造成焊缝组织不符合要求。会造成焊缝的力学能力下降，进一步影响接头的耐蚀性；2）焊接时常常出现氢气孔，是由于坡口清洁不到位，有余留的水分和油污或是焊接速度过快电弧过程等原因产生的；3）由于焊条角度不恰当或是电流过大等导致的焊缝边缘的凹坑，有时候未能及时填满填充金属也能造成咬边。咬边降低了金属材料的使用面积，同时减少了结构的承受抗压力，还会造成反作用力集中，形成裂缝。
2金属材料焊接中的防治措施
金属材料焊接过程中容易出现各种缺陷，由此导致金属材料质量难以保证，因此，针对金属材料焊接中的缺陷采取相应对策具有重要意义。
2.1防止裂纹的措施严格遵守焊接的相关规定，选择科学合理的焊接程序，做好对焊条的选择工作，酸碱性要分辨清楚，可将焊条放入保温箱中，防止受潮，随焊随取。还要对接口进行认真彻底的清洁，确保没有水分、油污或是锈迹残留。在焊接过程中，多采用小电流，按多层、多焊道执行，有效避免焊缝交界处产生裂纹。同时对焊缝形状系数适当提升，减小焊接的应力。
2.2防止未焊透、未熔合的措施在焊接前，正确选取坡口尺寸和角度，对于焊条直径按照规范标准进行选择。还要恰当的选择电流的大小和焊接的速度。焊接中，适当摆动运条，并且在融合过程中，集中注意力，密切注意两侧情况变化。确保一切过程按照正确的焊接技术，严格按照施工规范执行。
2.3防止夹渣的措施首先要注意焊条，如果选择酸性焊条，就要适当加大电流；如果用的是碱性焊条，就要控制电弧的长度，不能太长，因为电弧过长容易出现夹渣。还要规范确定坡口角度以及使焊接速度保持在可控范围内，不可过快。
2.4加强焊工的技能加强对焊工基本技能的培训，包括在选取所用材料以及施工环境，或是施工过程中所采取的姿势、控制等专业知识，确保在无外力作用下，焊接工作的有序进行，也能进一步减少焊接过程的缺陷。同时加强焊工的自检自控，对于不专业不合格的焊工进行培训，严格把控焊工的素质和技能达标。
2.5其他综合措施还有很多其他的综合措施，例如，密切注意施工环境，气温低于零度时，对于材质采取必要的余热措施、现场建立合理的施工清洁区、定期对于装备进行检查和修补、正确处理钨丝灯的打磨角度以及焊接停留时间、严禁管内有风穿过，将顶端进行堵塞，同时要保障施工环境时常通风，使空气湿度低于90%、以及保持氩气浓度不小于99.99%等措施。
3结论
关键词：冷脆转变，脆性断裂机理，低温脆断
1.前言
钢的低温脆性断裂是钢结构最危险的破坏形式之一，原因是断裂瞬间发生，断裂时无明显的塑性变形，而且构件破坏时其承载能力很低。实际工程中钢结构，如压力容器、船舶、桥梁等，由于低温脆性造成的脆断事故时有发生，造成巨大损失[1]。
2.低温冷脆特点及其影响因素
当温度降低到某一程度时，金属材料的冲击吸收能量明显下降并引起脆性破坏的现象称为冷脆。
金属的低温脆断具有以下特点[2]：
（1）断裂时所承受的工作应力低。
（2）脆性断裂时，裂纹的扩展速度极快，且脆断之前无任何预兆。
（3）材料脆断温度通常接近材料的韧脆转变温度。免费论文，脆性断裂机理。
(4)脆断常起源于构件自身存在缺陷处。
（5）脆性断裂的宏观断口平齐，断面收缩率小，外观上无明显的宏观变形特征。
影响金属冷脆的主要因素有以下几个方面。
（1）晶粒度当晶粒尺寸大于冷机晶粒尺寸时，结构会产生脆性断裂。因此，晶粒细化有助于提高材料抗低温脆断的能力。
（2）晶粒结构体心立方晶格金属及其合金或某些密排六方晶格金属及其合金，特别是工程上常用的中、低强度结构钢有明显的冷脆现象，而面心立方金属及其合金一般没有低温脆性现象。免费论文，脆性断裂机理。
（3）形变速率提高形变速率使材料脆性增大韧脆转变温度升高。一般中、低强度钢的韧脆转变温度对形变速率比较敏感，而高强度钢、超高强度钢则较小。
（4）板厚板厚的增加，脆性转变温度提高[3]。
（5）钢的化学成分及组织当C<0.25%热轧碳钢冲击脆性转变温度TC的经验方程[4]：
（1）
式中Nf为固溶的自由氮量（%）；P为珠光体的百分比；Si为硅的重量百分比；d为晶粒尺寸（mm）。
3.低温脆性断裂的过程及机理
钢具有强度高、塑性和韧性好等特点，这些特点保证了钢结构具有较好的工作可靠性。但是在低温的条件下，钢的塑性和韧性降低，提高了钢结构发生脆断的可能性。免费论文，脆性断裂机理。
3.1低温脆性断裂的过程
钢的脆性断裂过程大致分为三个阶段[5]：
（1）裂纹产生前的准备阶段——主要为钢晶格内部的初始塑性变形；
（2）裂纹的产生——通常为钢晶格间损伤的宏观集中表现；
（3）裂纹向整个构件界面的横向发展。
3.2材料脆性断裂理论
自二十世纪20年代开始，世界上很多学者致力于脆性破坏领域的研究，形成了很多理论流派。免费论文，脆性断裂机理。
（1）经典力学理论该理论是建立在塑性剪切和脆性断裂的基础上，能解释几乎所有与脆性断裂现象有关的影响因素；主要通过试验研究金属等多晶体材料在不同应变状态下的破坏。
（2）脆性断裂的位错理论晶体原无裂纹，在应力作用下，材料发生解理断裂的理论，即位错理论。位错理论解释了脆性裂纹的成核和长大问题。
（3）能量理论该理论从能量储存和释放的观点来解释脆性破坏。不考虑裂纹的产生，而是在构件含有裂纹的前提下研究其发展，并认为裂纹的发展是由储存在其周围的势能促成的。虽然在金属结构设计中不容许裂纹的存在，但是能量理论及其最活跃的分支——线性破坏力学，能成功地解决脆性破坏的有关问题，并在工程中应用。
4.低温脆性断裂的实验手段极其评定指标
世界各国对结构材料的低温脆性问题长期以来做了大量的研究工作，提出了不少低温脆性评定指标和试验方法。
4.1低温拉伸试验
低温拉伸试验需要一个低温环境，且在低温下材料的性能发生变化.因此，与常温拉伸试验相比，除需要设计低温箱外，其它仪器、设备及参数也需要重新设计选择[6]。
由于断面收缩率和延伸率对试样温度不敏感，国内外学术界普遍认为光滑试样低温拉伸的延性指标不能用于反映低温韧性[7]。
4.2低温冲击实验
冲击实验的实验方法有很多，在低温时常使用夏比缺口冲击（Charpynotchimpact）试验，特别是系列温度冲击实验来评定材料的低温脆性。
4.3韧脆转变温度
确定材料韧脆转变温度的标准较多，常用的有能量准则法、断口形貌准则法、侧膨胀值法等。免费论文，脆性断裂机理。
(1)能量准则法（ETT）
以某一固定能量来确定韧脆转变温度，在冲击吸收能量一温度曲线上平台与下平台区间规定百分数(n)所对应的温度，用ETTn表示。一般取最大冲击值的一半所对应的温度，或取最大冲击功与最小冲击功的平均值所对应的冲击温度为韧脆冷脆转变温度，即ETT50。
(2)断口形貌准则法（FATT）一组在不同温度下的冲击试样冲断后，对断口进行评定，在脆性断面（放射区）率一温度曲线中规定脆性断面率(n)所对应的温度，称为断口面积转化温度，用FATTn表示。一般以冲击试样断口上出现50%纤维状断口时的温度FATT50作为冷脆转变温度。此种方法的误差较大，FATT主要反映冲击断裂时裂纹扩展过程中的断口形貌在韧脆程度上的差别。缺口试样冲击值包括裂纹萌生功、裂纹扩展功；冲击值对缺口尖锐度敏感，而FATT对缺口尖锐度并不敏感[9]。FATT不能对裂纹扩展抗力以定量的评价，不同材料，当FATT温度相同时，裂纹扩展功可能相差很大。
（3）侧膨胀值法（LETT）在冲击吸收能量一温度曲线上平台与下平台区间某规定侧膨胀值所对应的温度，用LETT表示。免费论文，脆性断裂机理。
4.4评定钢材止裂韧性
日本焊接工程协会提出用Charpy-V实验来评定钢材止裂韧性问题。依据弹性断裂力学而采用的断裂力学实验；用于评定材料断裂韧性的指标有JIC、COD、KIc。J积分试验法测得的材料的延性断裂韧度，裂纹张开位移（COD）实验测得的δC,可以用于材料韧性的相对评价。
平面应变条件的断裂韧性指标KIc，可以直接用于设计计算。如果金属材料中存在一定形状、尺寸的缺陷，在外加应力作用下其应力场强度因子KI低于材料的KIc值，则是安全的。金属板材表面裂纹断裂韧度KIe值，则反映了金属板材在线弹性平面应变状态下阻止表面裂纹启裂的能力。
参考文献：
[1](苏)柯舍列夫著；吴孝隆译，工业金属材料低温机械性能手册
[2]涂铭旌低温脆断规律及机理
[3]王晓丽浅谈焊接因素对低合金结构钢冷脆性的影响
[4]日本钢铁协会，日本金属学会《钢の强韧化》
[5]王元清钢结构在低温下脆性破坏的研究
[6]张德勇、李光明DL-1低温拉伸试验装置的设计
[7]戒忠良、朱栋梁：低温脆性指标评定，1979.3
[8]金属力学及工艺性能试验方法国家标准汇编
[9]鄢文彬、涂铭旌，西安交通大学学报，1984.No.6.41-49
