Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Przemiany fazowe w metalach i stopach
Course of study:
2019/2020
Code:
MIMT-2-104-s
Faculty of:
Metals Engineering and Industrial Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Kozieł Tomasz (tkoziel@agh.edu.pl)
Module summary

Moduł pozwala na opanowanie wiedzy w przemian fazowych zachodzących w metalach i stopach metali, ze szczególnym uwzględnieniem przemian zachodzących w warunkach nierównowagowych

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Skills: he can
M_U001 Potrafi wykorzystać dane eksperymentalne do wyznaczania parametrów kinetyki przemian fazowych IMT2A_U01, IMT2A_U04 Execution of exercises,
Participation in a discussion,
Report,
Test
M_U002 Potrafi określić wpływ przechłodzenia na własności metali i stopów IMT2A_U03, IMT2A_U01, IMT2A_U04 Examination,
Test
M_U003 Potrafi skorelować wyniki badań eksperymentalnych z przemianami fazowymi zachodzącymi podczas obróbki cieplnej stopu IMT2A_U04 Execution of exercises,
Report,
Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna termodynamicze warunki zajścia różnych przemian fazowych oraz ich klasyfikację IMT2A_W03 Test results,
Execution of exercises,
Participation in a discussion,
Test
M_W002 Zna i rozumie wpływ temperatury i czasu na prędkość przemian fazowych IMT2A_W03 Execution of exercises,
Participation in a discussion,
Report,
Test
M_W003 Rozumie istotę i mechanizm podstawowych przemian fazowych IMT2A_W03 Test results,
Execution of exercises,
Participation in a discussion,
Test
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
45 30 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Skills
M_U001 Potrafi wykorzystać dane eksperymentalne do wyznaczania parametrów kinetyki przemian fazowych - + - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi określić wpływ przechłodzenia na własności metali i stopów + + - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi skorelować wyniki badań eksperymentalnych z przemianami fazowymi zachodzącymi podczas obróbki cieplnej stopu - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna termodynamicze warunki zajścia różnych przemian fazowych oraz ich klasyfikację + - - - - - - - - - -
M_W002 Zna i rozumie wpływ temperatury i czasu na prędkość przemian fazowych + + - - - - - - - - -
M_W003 Rozumie istotę i mechanizm podstawowych przemian fazowych + + - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 87 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 45 h
Preparation for classes 15 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (30h):

Podział i przykłady różnych przemian fazowych. Różnice pomiędzy termodynamiką a kinetyką przemian fazowych. Definicja siły pędnej, prędkości przemiany i energii aktywacji przemiany. Zmiana entalpii/energii swobodnej podczas przemian fazowych. Trzy sposoby określenia prędkości przemiany fazowej. Zmiana energii swobodnej związana z utworzeniem zarodka. Wyprowadzanie równań na promień krytyczny zarodka i pracę zarodkowania homogenicznego. Różnice między zarodkowaniem homogenicznym i heterogenicznym. Wyprowadzanie równań na promień krytyczny zarodka i pracę zarodkowania homogenicznego i heterogenicznego. Zarodkowanie w stanie stałym. Równania Johnsona-Mehla. Wyznaczanie wykładnika potęgowego, energii aktywacji przemiany i stałej prędkości przemiany z równania Johnsona-Mehla.
Przemiana eutektycznea. Prędkość wzrostu eutektyki. Krytyczna odległość międzypłytkowa. Omówienie różnic pomiędzy wydzielaniem z fazy ciekłej a wydzielaniem w stanie stałym. Kinetyka wzrostu ferrytu ziarnistego kontrolowanego dyfuzją węgla w austenicie. Kinetyka wzrostu ferrytu płytkowego (wzrost krawędziowy kontrolowany dyfuzją). Mechanizm i kinetyka przemiany perlitycznej. Wpływ przechłodzenia na odległość międzypłytkową i własności mechaniczne perlitu. Struktura pasmowa w stalach ferrytyczno-perlitycznych. Wpływ stopnia dyspersji wydzieleń na własności stopu. Klasyfikacja procesów wydzielania. Umacnianie wydzieleniowe duraluminium. Strefy wolne od wydzieleń. Rozpad spinodalny w stopach na osnowie Al. Mechanizm i kinetyka wydzielenia komórkowego.

Auditorium classes (15h):
  1. Strumień atomów

    Zmiana energii wewnętrznej / energii swobodnej na drodze przemiany. Wpływ przechłodzenia na strumień atomów. Przykłady procesów, w których strumień atomów nie zależy od przechłodzenia. Obliczanie stosunku strumieni atomów przy dwóch temperaturach podczas rekrystalizacji Cu.

  2. Zarodkowanie homogeniczne

    Obliczanie siły pędnej procesu krzepnięcia. Obliczanie promienia krytycznego zarodka i pracy zarodkowania homogenicznego kryształów z cieczy (Al, Pb, Fe). Wyznaczanie liczby atomów wchodzących w skład zarodka krytycznego. Obliczenie przechłodzenia wymaganego do zapoczątkowania zarodkowania homogenicznego.

  3. Zarodkowanie heterogeniczne

    Obliczanie promienia krytycznego zarodka, pracy zarodkowania oraz liczby atomów w zarodku krytycznym podczas zarodkowania heterogenicznego kryształów w cieczy. Wpływ przechłodzenia i równowagowego kąta styku na wielkość promienia krytycznego, pracę zarodkowania oraz ilość atomów w zarodku krytycznym.

  4. Równanie Johnsona-Mehla

    Obliczanie energii aktywacji przemiany przy znanych czasach do uzyskania danego ułamka przemiany przy dwóch temperaturach (przemiana izokinetyczna). Obliczanie energii aktywacji przemiany z równania Johnsona-Mehla.

  5. Wykorzystanie równania Johnsona-Mehla do opisu kinetyki przemiany fazowej

    Obliczanie stałej prędkości przemiany i wykładnika potęgowego z równania Johnsona-Mehla przyznanych czasach do uzyskania ułamka przemiany dla izotermicznego rozpadu austenitu przy dwóch temperaturach. Obliczanie czasu do zakończenia przemiany na podstawie wyznaczonych stałych prędkości i energii aktywacji przemiany.

  6. Zanik periodycznej fali stężenia

    Wykorzystanie rozwiązania II prawa Ficka do opisu segregacji po krzepnięciu nierównowagowym. Obliczanie czasu wyżarzania homogenizującego wymaganego do wyrównania składu chemicznego stopu.

  7. Przemiana perlityczna

    Omówienie mechanizmu przemiany perlitycznej w stalach. Pomiar odległości międzypłytkowych w stali perlitycznej dla różnego stopnia przechłodzenia i interpretacja otrzymanych wyników. Omówienie przyczyn występowania struktury pasmowej w stalach ferrytyczno-perlitycznych.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Auditorium classes: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Auditorium classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Method of calculating the final grade:

Oceną końcową jest ocena z ćwiczeń audytoryjnych.

Do zaliczenia poprawkowego dopuszczone zostaną osoby, które uczestniczyły w minimum 80% zajęć audytoryjnych.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Prerequisites and additional requirements:

brak

Recommended literature and teaching resources:

1. Z. Kędzierski, Przemiany Fazowe w Metalach i Stopach, Wydawnictwo AGH, Kraków 1988.
2. Z. Kędzierski, Przemiany Fazowe w Układach Skondensowanych, Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, AGH Kraków 2003.
3. D.A. Porter, K.E. Easterling, M.Y. Sherif, Phase Transformations in Metals and Alloys. CRC Press 2009.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

1. T. Kozieł, Estimation of cooling rates in suction casting and copper-mould casting processes, Archives of Metallurgy and Materials, vol. 60 iss. 2A (2015), p. 767-771.
2. K. Wieczerzak, P. Bała, M. Stępień, G. Cios, T. Kozieł, The characterization of cast Fe-Cr-C alloy, Archives of Metallurgy and Materials, vol. 60 iss. 2A (2015), p. 779-782.
3. T. Kozieł, J. Latuch, S. Kąc, Structure of melt-spun Fe-Cu-Si-B-Nb alloy, Journal of Alloys and Compounds, vol. 586, (2014), p. S121-S125.
4. T. Koziel, J. Latuch, A. Zielinska-Lipiec: Structure of the amorphous-crystalline Fe66Cu6B19Si5Nb4 alloy obtained by the melt-spinning process, Archives of Metallurgy and Materials, vol. 58, 2013, pp. 601- 605.
5. A. Zielinska-Lipiec, T. Kozieł, A. Czyrska-Filemonowicz, VM12 steel for advanced power generation plants – metrology of the precipitates by electron microscopy, Solid State Phenomena, vol. 186, 2012, p. 283-286.
6. A. Zielińska-Lipiec, T. Kozieł, A. Czyrska-Filemonowicz: Quantitative characterisation of the microstructure high chromium steel with boron for advanced steam power plants, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, vol. 43, 2010, p. 200-204.

Additional information:

brak