Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Nauka o materiałach II
Tok studiów:
2016/2017
Kod:
MME-1-303-s
Wydział:
Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Metalurgia
Semestr:
3
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 wiadomości o budowie materiałów metalicznych, ceramicznych, polimerów, kompozytów. ME1A_W03, ME1A_W23 Egzamin,
Kolokwium
M_W002 Student ma wiedzę na temat kształtowania żądanych właściwości materiałów metalicznych. ME1A_W23, ME1A_W12 Egzamin,
Kolokwium
M_W003 Student posiada podstawowe wiadomości o zjawiskach zniszczenia materiałów. ME1A_W23, ME1A_W12 Egzamin,
Kolokwium
Umiejętności
M_U001 Student umie projektować procesy technologiczne potrzebne do kształtowania mikrostruktury i właściwości materiałów. ME1A_U03, ME1A_U20 Zaliczenie laboratorium,
Kolokwium
M_U002 Student umie rozwiązać proste zadanie inżynierskie polegające na doborze materiału do określonych zastosowań. ME1A_U03, ME1A_U22, ME1A_U20 Zaliczenie laboratorium,
Kolokwium
M_U003 Student zna metody i urządzeń pozwalających określić podstawowe właściwości mechaniczne materiałów. ME1A_U20, ME1A_U13 Zaliczenie laboratorium,
Kolokwium
M_U004 Student potrafi przedstawić dokumentację i przygotować tekst omawiający wykonanie zadania inżynierskiego ME1A_U03 Zaliczenie laboratorium,
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 wiadomości o budowie materiałów metalicznych, ceramicznych, polimerów, kompozytów. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student ma wiedzę na temat kształtowania żądanych właściwości materiałów metalicznych. + + - - - - - - - - -
M_W003 Student posiada podstawowe wiadomości o zjawiskach zniszczenia 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. - + + - - - - - - - -
M_U003 Student zna metody i urządzeń pozwalających określić podstawowe właściwości mechaniczne materiałów. - + + - - - - - - - -
M_U004 Student potrafi przedstawić dokumentację i przygotować tekst omawiający wykonanie zadania inżynierskiego - + + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Mechanizmy zużycia i dekohezji materiałów

    Mechanizmy pękania, zużycie trybologiczne, korozja chemiczna, korozja elektrochemiczna,.

  2. Kształtowanie mikrostruktury – obróbka cieplna

    Wykresy CTP. Charakterystyka podstawowych procesów i ich wpływ na własności mechaniczne materiałów: wyżarzanie, hartowanie, odpuszczanie, utwardzanie wydzieleniowe.

  3. Kształtowanie mikrostruktury- powłoki i warstwy wierzchnie, obróbka cieplno chemiczna

    Charakterystyka podstawowych procesów obróbki powierzchniowej materiałów : Obróbki cieplno chemicznej (nawęglanie, azotowanie, chromowanie, aluminiowanie). Metody wytwarzania warstw i powłok – CVD, PVD. Rola warstw wierzchnich w modyfikacji własności mechanicznych, fizycznych i chemicznych materiałów.

  4. Charakterystyka podstawowych materiałów inżynierskich –stale Cz. I

    Wpływ pierwiastków stopowych na własności stali. Stale niestopowe. Podział wg zastosowania i własności mechanicznych. Omówienie wybranych przykładów – stale konstrukcyjne., rola mikrododatków, regulowane walcowanie,

  5. Charakterystyka podstawowych materiałów inżynierskich – stale cz. II

    Stale maszynowe o dużej zawartości węgla – stale do ulepszania cieplnego, do nawęglania, do azotowania, sprężynowe, łożyskowe

  6. Charakterystyka podstawowych materiałów inżynierskich – stale cz.III

    Stale narzędziowe – do pracy na zimno, na gorąco. Spiekane stale szybkotnące. Obróbka cieplna stali szybkotnących. Narzędziowe węgliki spiekane i cermetale. Stale odporne na korozję. Stale do pracy w podwyższonej temperaturze.

  7. Odlewnicze stopy żelaza

    Klasyfikacja. Czynniki wpływające na grafityzację. Wpływ pierwiastków stopowych na własności żeliw. Metody odlewania. Obróbka cieplna. Żeliwa stopowe i ich zastosowane.

  8. Metale nieżelazne i ich stopy.

    Omówienie podstawowych własności mechanicznych i fizycznych miedzi i aluminium oraz ich stopów. Tytan i jego stopy.

  9. Nadstopy na bazie żelaza, niklu, kobaltu. Metale wysokotopliwe

    Omówienie podstawowych własności nadstopów i ich zastosowanie na podstawie nadstopów żelaza (np. Incoloye, ODS), niklu (np. Waspaloy, Inkonele, itp.), kobaltu (np., Haynes). Podstawowe własności wolframu, molibdenu, niobu, tantalu i ich stopów. Zastosowanie stopów wysokotopliwych w gospodarce.

  10. Materiały ceramiczne i szkła

    Materiały naturalne – wyroby z gliny. Nowoczesne materiały ceramiczne. Materiały ogniotrwałe. Ceramika narzędziowa (tlenkowa, azotkowa). Szkła – ceramiki niekrystaliczne. Własności materiałów ceramicznych i szkieł. Metody wytwarzania

  11. Polimery

    Pojęcia podstawowe. Struktura polimerów,, polimeryzacja. Polimery termoplastyczne i termoutwardzalne,. Elastomery, Własności polimerów. Metody wytwarzania.

  12. Kompozyty.

    Kompozyt naturalny – drewno, Kompozyty włókniste, agregatowe. Własności kompozytów

  13. Materiały funkcjonalne

    Biomateriały – pojęcie biozgodności, przykładowe materiały ich stosowanie, Materiały dla elektroniki i telekomunikacji. Stopy z pamięcią kształtu.

  14. Przyszłość inżynierii materiałowej

    Nanotechnologie i nanomateriały. Materiały a środowisko. Komputerowe projektowanie materiałów.

Ćwiczenia audytoryjne:
  1. Wpływ odkształcenia plastycznego na własności mechaniczne metali

    Defekty sieci (punktowe, liniowe i powierzchniowe) i ich wpływ na własności metali. Mechanizm odkształcenia metali (poślizg, bliźniakowanie). Zmiany w mikrostrukturze zachodzące w wyniku odkształcenia plastycznego. Wpływ gęstości dyslokacji na własności mechaniczne. Metody badania własności mechanicznych. Proces rekrystalizacji.

  2. Układy równowagi fazowej

    Stopy i fazy, definicja fazy, składnika, układu, równowagi fazowej i termodynamicznej. Reguła faz, reguła dźwigni. Układy podwójne (z nieograniczoną rozpuszczalnością, z przemianą eutektyczną, perytektyczną, z fazami międzymetalicznymi, z przemianami w stanie stałym). Zasady opisywania dwuskładnikowych wykresów równowagi. Zastosowanie reguły faz i reguły dźwigni. Układ równowagi Fe-Fe3C (opis strukturalny i fazowy).

  3. Stale węglowe, stopowe i żeliwa

    Definicje faz i składników strukturalnych występujących w stalach. Układ równowagi Fe-Fe3C (opis strukturalny i fazowy). Krzywe chłodzenia i nagrzania stali. Podział stopów żelaza z węglem. Podział stali ze względu na zastosowanie i strukturę. Podział żeliw ze względu na formę występowania węgla (grafitu) – żeliwa białe i szare. Formy występowania grafitu w żeliwach. Klasyfikacja stali stopowych (w oparciu o skład chemiczny, zastosowanie i strukturę) Wpływ pierwiastków stopowych na przemiany alotropowe w stalach. Formy występowania pierwiastków stopowych w stalach. Wpływ pierwiastków stopowych na własności ferrytu oraz na kinetykę przemiany przechłodzonego austenitu.

  4. Przemiany fazowe w stalach.

    Przemiany w stalach (perlityczna, austenityczna, martenzytyczna i przy odpuszczaniu). Wykresy CTPc i CTPi i ich interpretacja. Klasyfikacja i zastosowanie procesów wyżarzania stali. Technologia procesu hartowania, rodzaje ośrodków chłodzących, sposoby hartowania. Definicja hartowności i sposoby jej wyznaczania. Proces odpuszczania. Krzywa dylatometryczna procesu odpuszczania i jej opis.

  5. Metale nieżelazne

    Metale nieżelazne. Miedź i jej własności. Stopy miedzi i ich podział ze względu na skład chemiczny (mosiądze, brązy, miedzionikle) oraz zastosowanie. Aluminium i jego własności. Stopy aluminium i ich podział ze względu na skład chemiczny oraz zastosowanie (siluminy i ich modyfikacja, duraluminium i jego obróbka cieplna – utwardzanie wydzieleniowe stopów aluminium). Stopy łożyskowe, stopy lutownicze i niskotopliwe, metale szlachetne.

  6. Nowoczesne materiały narzędziowe

    Spiekane stale szybkotnące. Obróbka cieplna stali szybkotnących. Narzędziowe węgliki spiekane i cermetale, Ceramika narzędziowa (tlenkowa, azotkowa).

  7. Stale żarowytrzymałe i żaroodporne.

    Wymagania stawiane stalom żarowytrzymałym i żaroodpornym. Wpływ pierwiastków stopowych na własności stali żarowytrzymałych i żaroodpornch. Stale dla energetyki konwencjonalnej.

  8. Modyfikacja mikrostruktury i własności poprzez obróbkę cieplno-chemiczna, cieplno-mechaniczną (cz. I)

    Omówienie podstawowych technologii obróbki cieplno-chemicznej (nawęglanie, azotowanie, chromowanie, aluminiowanie). Metody wytwarzania warstw i powłok – CVD, PVD.

  9. Modyfikacja mikrostruktury i własności poprzez obróbkę cieplno-chemiczna, cieplno-mechaniczną (cz. II)

    Rola warstw wierzchnich w modyfikacji własności mechanicznych, fizycznych i chemicznych materiałów. Rodzaje obróbki cieplno-mechanicznej i jej wpływ na kształtowanie mikrostruktury i właściwości mechanicznych.

  10. Klasyfikacja i identyfikacja tworzyw sztucznych

    Struktura polimerów, polimeryzacja. Polimery termoplastyczne i termoutwardzalne. Elastomery. Własności polimerów.

Ćwiczenia laboratoryjne:
  1. Analiza wpływu stopnia odkształcenia na zimno na umocnienia stali oraz wielkość ziarna po rekrystalizacji

    Badanie wpływu stopnia odkształcenia plastycznego na własności mechaniczne (pomiar twardości). Wyznaczanie temperatury rekrystalizacji. Badanie wpływu stopnia odkształcenia plastycznego na wielkość ziarna po rekrystalizacji. Technologiczne znaczenie procesu zgniotu i rekrystalizacji. Rozrost ziarna. Wpływ wielkości ziarna na własności materiałów metalicznych.

  2. Analiza termiczna i dylatometryczna

    Wykonanie krzywej dylatometrycznej dla wybranej stali. Metody wykonywania analizy termicznej stopów. Metoda dylatometryczna badań przemian fazowych. Wpływ przemian fazowych w czystym żelazie i stopach żelaza z węglem na krzywe dylatometryczne (austenityczna, perlityczna, bainityczna i martenzytyczna). Analiza krzywych dylatometrycznych dla stali podeutektoidalnej, eutektoidalnej i nadeutektoidalnej.

  3. Mikrostruktura i własności mechaniczne stali węglowych, stopowych i żeliw

    Mikroskop metalograficzny (budowa, zdolność rozdzielcza), mikroskopowe metody badania mikrostruktury metali. Analiza za pomocą mikroskopu świetlnego mikrostruktury stali w stanie wyżarzonym. Mikrostruktury stali po hartowaniu i odpuszczaniu.. Związki między strukturą a własnościami stali. Obserwacja mikrostruktury surówek i żeliw, zastosowanie, własności sposób otrzymywania.. Analiza mikrostruktury wybranych stali stopowych na przykładzie stali nierdzewnych martenzytycznych, ferrytycznych, austenitycznych. Rodzaje korozji (korozja międzykrystaliczna).

  4. Wpływ przemian fazowych zachodzących podczas obróbki cieplnej na własności mechaniczne i mikrostrukturę.

    Definicja i klasyfikacja procesów obróbki cieplnej (klasyfikacja procesów wyżarzania, hartowania i odpuszczania). Obserwacja morfologii martenzytu w stalach. Mikrostruktury stali po odpuszczaniu. Określenie własności stali po hartowaniu i odpuszczaniu. Zależność między mikrostrukturą po odpuszczaniu a własnościami mechanicznymi.

  5. Mikrostruktury i własności wybranych stopów metali nieżelaznych

    Badanie mikrostruktury wybranych stopów metali nieżelaznych. Wpływ składu fazowego na własności mechaniczne wybranych stopów.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 128 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 3 godz
Udział w wykładach 28 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 28 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 14 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Średnia ważona: 0.2*ocena z ćwiczeń audytoryjnych + 0.2*ocena z ćwiczeń laboratoryjnych + 0.6*ocena z egzaminu

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. Ciaś 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