Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Nauka o materiałach I
Tok studiów:
2016/2017
Kod:
MME-1-208-s
Wydział:
Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Metalurgia
Semestr:
2
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Zielińska-Lipiec Anna (alipiec@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. dr hab. inż. Zielińska-Lipiec Anna (alipiec@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student ma uporządkowaną wiedzę dotyczącą budowy materiałów. ME1A_W23 Kolokwium
M_W002 Student posiada podstawowe wiadomości o związkach między składem chemicznym a właściwościami fizycznymi i mechanicznymi materiałów. ME1A_W23, ME1A_W12 Kolokwium
M_W003 Student posiadać podstawowe wiadomości o metodach kształtowania własności materiałów. ME1A_W23, ME1A_W12 Kolokwium
Umiejętności
M_U001 Student umie projektować procesy technologiczne potrzebne do kształtowania mikrostruktury i właściwości materiałów. ME1A_U03, ME1A_U13 Kolokwium
M_U002 Student umie rozwiązać proste zadanie inżynierskie polegające na doborze materiału do określonych zastosowań. ME1A_U04, ME1A_U13 Kolokwium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student ma uporządkowaną wiedzę dotyczącą budowy materiałów. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student posiada podstawowe wiadomości o związkach między składem chemicznym a właściwościami fizycznymi i mechanicznymi materiałów. + + - - - - - - - - -
M_W003 Student posiadać podstawowe wiadomości o metodach kształtowania własności materiałów. + + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student umie projektować procesy technologiczne potrzebne do kształtowania mikrostruktury i właściwości materiałów. + + - - - - - - - - -
M_U002 Student umie rozwiązać proste zadanie inżynierskie polegające na doborze materiału do określonych zastosowań. - + - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Wprowadzenie do nauki o materiałach – rozwój materiałów w poszczególnych okresach cywilizacyjnych, Podział materiałów technicznych.

    Rozumienie świata materialnego na przestrzeni wieków, podstawowe zasady dla współczesnej nauki o materiałach, sztuka inżynierska, materiały ich rozwój w poszczególnych okresach cywilizacyjnych, wpływ na rozwój gospodarki i techniki.
    Podstawowa charakterystyka różnych grup materiałów. Klasyfikacja materiałów oparta na sposobie uporządkowania atomów (metale, polimery, ceramiki, kompozyty i materiały komórkowe).

  2. Zależność między procesem wytwarzania, strukturą i własnościami

    Właściwości materiałów zależne od budowy fazowej – mechaniczna stabilność ciała stałego, statystyczna stabilność ciała stałego, Własności zależne od mikrostruktury. Zależność właściwości od czynników zewnętrznych.

  3. Budowa materiałów

    Krótkie przypomnienie budowy atomu, cząsteczki, rodzaju wiązań między atomami: jonowe, kowalencyjne, Van der Waalsa, metaliczne. Pojęcie kryształu, typy symetrii, sieć przestrzenna. Układy krystalograficzne metali, materiałów ceramicznych. Polimorfizm i alotropia. Ciała amorficzne.

  4. Rzeczywista struktura kryształów

    Defekty struktury krystalicznej: punktowe (wakancje, atomy międzywęzłowe, atomy substytucyjne) liniowe, (dyslokacje, wektor Burgersa, ruch dyslokacji, oddziaływanie między dyslokacjami, powstawanie i rozmnażanie dyslokacji) powierzchniowe (granice wąskokątowe, szerokokątowe, międzyfazowe)

  5. Fazy występujące w metalach

    Roztwory stałe (graniczne, ciągłe). Fazy pośrednie (międzymetaliczne, roztwory stałe wtórne, nadstruktury) Fazy międzywęzłowe o strukturze prostej i złożonej (węgliki, azotki, borki itp.). Własności mechaniczne poszczególnych faz.

  6. Równowaga faz

    Pojęcia podstawowe: składniki układu, parametry i funkcje termodynamiczne. Równowaga termodynamiczna. Reguła faz Gibbsa, Układ równowagi jednoskładnikowy.

  7. Układy równowagi fazowej

    Sposób konstrukcji układów dwuskładnikowych, krzywe chłodzenia, reguła dźwigni. Dwuskładnikowe wykresy równowagi fazowej (z nieograniczoną rozpuszczalnością, z eutektyką, tworzące roztwory stałe, z ograniczoną rozpuszczalnością w stanie stałym i w stanie ciekłym, brakiem rozpuszczalności w stanie ciekłym i w stanie stałym itd), trójskładnikowe wykresy fazowe. Powiązanie właściwości fizycznych z budową krystaliczną i mikrostrukturą.

  8. Układ żelazo-cementyt

    Omówienie na przykładzie układu żelazo – cementyt przemian : alotropowej, eutektoidalnej.

  9. Właściwości fizyczne

    Przewodnictwo elektryczne, własności magnetyczne, przewodnictwo cieplne, rozszerzalność cieplna.

  10. Właściwości mechaniczne materiałów –cz. I

    Stan naprężeń. Odkształcenie. Mechanizmy odkształcenia materiałów, Wytrzymałość mechaniczna materiałów – umocnienie odkształceniowe, roztworowe, wydzieleniowe, granicami ziarn. Sposób charakteryzowania i pomiaru.

  11. Właściwości mechaniczne materiałów –cz. II

    Zmiany strukturalne wywołane odkształceniem na zimno. Wyżarzanie materiałów odkształconych na zimno. Odkształcenie plastyczne na gorąco. Podstawowe mechanizmy pełzania materiałów – mapa odkształcenia plastycznego. Zmęczenie materiałów nisko i wysokocyklowe.

  12. Przemiany fazowe- cz. I

    Klasyfikacja przemian fazowych. Kinetyka przemian fazowych. Siła pędna przemiany. Mechanizm zarodkowania – zarodkowanie koherentne, niekoherentne. Krystalizacja – struktura pierwotna.

  13. Przemiany fazowe- cz. II

    Przemiany dyfuzyjne – wydzielanie faz z przesyconych roztworów stałych. Przemiana perlitu w austenit i jej wpływ na własności stali. Przemiana eutektoidalna w stalach. Przemiana martenzytyczna.

  14. Przemiany fazowe- cz. III

    Przemiana bainityczna. Oddziaływanie podwyższonej temperatury na struktury metastabilne. Wpływ pierwiastków stopowych na proces odpuszczania.

Ćwiczenia audytoryjne:
  1. Układy równowagi faz (cz. I)

    Pojęcia podstawowe: składniki układu, stan równowagi termodynamicznej, parametry termodynamiczne, funkcje termodynamiczne, przemiana fazowa, reguła faz Gibbsa, reguła dźwigni. Omówienie układów równowagi fazowej: jednoskładnikowych, dwuskładnikowych – z nieograniczoną rozpuszczalnością w fazie stałej, z eutektyką.

  2. Struktura materiałów (cz. II)

    Struktura krystaliczna metali: kierunek i płaszczyzna sieciowa. Omówienie defektów struktury krystalicznej – punktowe, liniowe, powierzchniowe.

  3. Układy równowagi faz (cz. II)

    Omówienie układów równowagi fazowej z perytektyką, z monotektyką, z fazą międzymetaliczną. Układ żelazo-cementyt.

  4. Struktura materiałów (cz. I)

    Budowa atomu, rodzaje wiązań między atomami i ich wpływ na właściwości materiałów. Struktura krystaliczna materiałów ceramicznych. Struktura polimerów. Szkło.

  5. Kształtowanie mikrostruktury i właściwości kryształów rzeczywistych (cz. II)

    Mikrostruktura i jej składowe. Struktura odlewu, wzrost płaskiego frontu krystalizacji, wzrost dendrytyczny, rodzaje segregacji. Rodzaje roztworów stałych i faz międzymetalicznych.

  6. Kształtowanie mikrostruktury i właściwości kryształów rzeczywistych (cz. II)

    Budowa granic ziarn i faz. Kształt ziarn i cząstek faz i ich wpływ na właściwości materiałów. Omówienie mechanizmów umocnienia roztworowego i wydzieleniowego.

  7. Źródła informacji o materiałach inżynierskich, ich własnościach i zastosowaniach (3h)

    Normy PN-EN, ASTM, GOST. Klasyfikacja stali. Bazy danych, Zasady doboru materiałów inżynierskich z kartami charakterystyk.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 57 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w wykładach 28 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 14 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena z ćwiczeń audytoryjnych

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów niekończących się egzaminem).

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Staub F. (red.) Metaloznawstwo, Śląskie Wydawnictwo Naukowe, Katowice 1994
2. Prowans S., Struktura stopów, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2000
3. Blicharski M., Inżynieria materiałowa- Stal, Wyd. Naukowo Techniczne Warszawa, 2004,
4. Blicharski M. Wstęp do inżynierii materiałowej, Wyd. Naukowo Techniczne Warszawa, 1998,
5. M. Blicharski – Odkształcenie i pękanie, AGH Uczelniane Wyd. Naukowo-Dydaktyczne , Kraków 2002
6. Grabski M.W. Kozubowski J.A., Inżynieria materiałowa, Oficyna Wyd. Pol. Warszawskiej 2003
7. Dobrzański L., Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach, WNT Warszawa 1996
8. Kaczyński J. Prowans S. Podstawy teoretyczne metaloznawstwa, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1972
9. Przybyłowicz K, Blicharski M., Odkształcenie i pękanie. UWM-D, Kraków 2002
10. Ashby M.F., Jones D.R.H., Materiały inżynierskie. WNT, Warszawa 1995 (cz. I) 1996 (cz. II)
11. Pacyna J., (Red.), Ćwiczenia z materiałów metalicznych, Wyd. WMiIM, Kraków 2003
12. K. Przybyłowicz – Metaloznawstwo – WNT 2007
13. Wysiecki M. , Nowoczesne materiały narzędziowe, WNT Warszawa 1997,
14. Burakowski T, Wierzchoń T, Inżynieria powierzchni metali, WNT Warszawa 1995
15. Ćiaś A., Frydrych H., Pieczonka T, Zarys metalurgii proszków, Wyd. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1992

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Witkowska M. Ratuszek W., Ryś J, Zielińska-Lipiec A.: Faza sigma w stalach ferrytyczno – austenitycznych, Problemy współczesnej techniki w aspekcie inżynierii i edukacji, Monografia pod red. Staśko R. Mroczki K., ISBN 83-86256-70-2, Akademia Pedagogiczna im.KEN w Krakowie, Instytut Techniki, Kraków 2005, 75-79,

A. Zielińska-Lipiec, Stale stosowane w energetyce konwencjonalnej i jądrowej- wybrane zagadnienia, Wydawnictwa AGH, ISBN 978-83-7464-791-5, 2015

M. Witkowska,, A. Zielińska-Lipiec, J. Kowalska, W. Ratuszek, Microstructural changes in high-manganese austenitic Fe-Mn-Al.-C steel, Archives of Metallurgy and Materials, 59 (2014) 971-975

M. Żak-Szwed, J. Konstanty, A. Zielińska-Lipiec: Iron-base PM matrix alloys for diamond-impregnated tools, Int. J. Powder Metallurgy, 45, no 3 (2009) 36-43

Czerwiński F., Zielińska-Lipiec A.: TEM Study of a Creep- Resistant Mg-5Al-2Sr Alloy after Semisolid Modeling, Solid State Phenomena, 116-11,( 2006) 136-139

Informacje dodatkowe:

Brak