Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Obróbka cieplna
Course of study:
2019/2020
Code:
MIMT-2-106-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:
prof. dr hab. inż. Zielińska-Lipiec Anna (alipiec@agh.edu.pl)
Module summary

W ramach modułu student zostanie zapoznany z podstawowymi metodami kształtowania mikrostruktury materiałów na drodze obróbki cieplnej, mającymi wpływ na własności mechaniczne materiałów.

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 Student potrafi ocenić przydatność danej technologii lub urządzenia do realizacji prostego zadania inżynierskiego IMT2A_U01, IMT2A_U04, IMT2A_U03 Test
M_U002 Student ma uporządkowaną wiedzę na temat podstaw teoretycznych i technologii obróbek cieplnych stosowanych dla materiałów metalicznych IMT2A_W04, IMT2A_W03, IMT2A_W01 Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student zna metody ochrony powierzchni przed utlenianiem i nawęglaniem IMT2A_W04, IMT2A_W03, IMT2A_W01 Test
M_W002 Student potrafi zaprojektować obróbkę cieplną w celu otrzymania określonych właściwości mechanicznych materiałów IMT2A_W04, IMT2A_W03, IMT2A_W01 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 0 15 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 Student potrafi ocenić przydatność danej technologii lub urządzenia do realizacji prostego zadania inżynierskiego + - + - - - - - - - -
M_U002 Student ma uporządkowaną wiedzę na temat podstaw teoretycznych i technologii obróbek cieplnych stosowanych dla materiałów metalicznych + - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna metody ochrony powierzchni przed utlenianiem i nawęglaniem + - + - - - - - - - -
M_W002 Student potrafi zaprojektować obróbkę cieplną w celu otrzymania określonych właściwości mechanicznych materiałów + - + - - - - - - - -
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 10 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 10 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Contact hours 2 h
Module content
Lectures (30h):
  1. Metaloznawcze podstawy obróbki cieplnej stopów żelaza

    Klasyfikacja przemian fazowych w stopach. Siła pędna przemiany, zarodkowanie. Układy fazowe, równowaga termodynamiczna. Przebieg przemian kontrolowanych szybkością dyfuzji.

  2. Przemiany fazowe wykorzystywane do kształtowania mikrostruktury

    Przemiany fazowe podczas nagrzewania i chłodzenia stali i ich wykorzystanie do kształtowania struktury i własności mechanicznych

  3. Wykresy CTP i ich wykorzystywanie w projektowaniu obróbki cieplnej

    Wykorzystanie wykresów CTA, CTPi, CTPc, CTPo, CTPs do ustalania mikrostruktury i dobór warunków obróbki cieplnej

  4. Grzanie materiałów i chłodzenie materiałów

    Podstawy teoretyczne procesu. Obliczanie czasu grzania. Wpływ geometrii i rozmieszczenia przedmiotów na czas grzania. Rodzaje pieców grzewczych. Ciekle ośrodki grzejne. Mechanizm chłodzenia w cieczach. Obliczanie czasu chłodzenia. Rodzaje i własności ośrodków chłodzących (stałe ciekłe, gazowe). Zastosowanie ośrodków chłodzących w aspekcie ochrony środowiska.

  5. Metody zapobiegania stratom materiałowym podczas wysokotemperaturowej obróbki cieplnej

    Rodzaje oddziaływania gazów na powierzchnie obrabianych metali. Metody zabezpieczające materiał przed utlenianiem. Zasady i metody wytwarzania atmosfer. Urządzenia do wytwarzania atmosfer

  6. Strukturalne i technologiczne aspekty procesu wyżarzania

    Aktywowany cieplnie ruch granic – proces rekrystalizacji. Ogólne zasady doboru parametrów procesów wyżarzania. Technologiczne i strukturalne aspekty różnych procesów wyżarzania dla stali i stopów

  7. Umocnienie materiałów przemianami fazowymi 1

    Pojęcie hartowności i metody jej określania. Czynniki wpływające na hartowność. Metody hartowania objętościowego i powierzchniowego. Naprężenia powstające podczas hartowania

  8. Umocnienie materiałów przemianami fazowymi 2

    Przemiany podczas odpuszcza stali węglowych i stopowych i ich wpływ na mikrostrukturę i własności. Twardość wtórna. Kruchości odpuszczania. Parametr Hollomona-Jaffe. Ulepszanie cieplne

  9. Umocnienie materiałów przemianami fazowymi 3

    Mechanizm umocnienia wydzieleniowego. Omówienie stali i stopów metali nieżelaznych i nadstopów utwardzanych wydzieleniowo – przykłady sekwencji zmian w mikrostrukturze. Wpływ parametrów procesu starzenia na własności mechaniczne. Wybrane technologie procesów

  10. Technologie obróbki cieplnej części maszyn

    Przykładowe obróbki cieple dla stali do ulepszania cieplnego, stali sprężynowych. Dobór obróbki dla określonych części maszyn – kół zębatych, łożysk, odkuwek. Technologiczność części maszyn z punktu widzenia obróbki cieplnej

  11. Technologie obróbki cieplnej narzędzi

    Ogólne zasady obróbki cieplnej narzędzi. Technologie obróbki cieplnej narzędzi w zależności od pracy narzędzia i wybranego gatunku stali. Obróbka cieplna stali szybkotnących

  12. Technologie obróbki stosowane dla stali o specjalnych własnościach

    Wybrane technologie obróbek cieplnych stosowanych dla stali o specjalnych własnościach np.; transformatorowych, stali nierdzewnych austenitycznych, martenzytycznych utwardzanych wydzieleniowo. Obróbka cieplna złączy spawanych.

  13. Obróbka cieplno-mechaniczna

    Omówienie technologii nisko i wysokotemperaturowa. Walcowanie regulowane, Walcowanie normalizujące. Rola obróbki cieplnej przy produkcji blach i taśm ze stali IF, BH. Dual phase, TRIP.

  14. Obróbka cieplna w kształtowaniu własności stopów metali nieżelaznych i nadstopów. Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

    Wybrane technologie obróbki cieplnej stopów aluminium, miedzi, niklu, tytanu. Kontrola jakości półfabrykatów hutniczych w stanie dostawy. Wady hartowania i odpuszczania. Wady obróbki cieplno-chemicznej

  15. Obróbka cieplno-chemiczna

    Ogólne zasady obróbki cieplno-chemicznej. Typy ośrodków przeznaczonych do obróbki cieplno-chemicznej. Dyfuzyjne nasycanie pierwiastkami niemetalicznymi (nawęglanie, azotowanie, borowanie). Dyfuzyjne nasycanie pierwiastkami metalicznymi (tytanowanie, chromowanie, aluminiowanie)

Laboratory classes (15h):
  1. Atmosfery ochronne

    Metody ochrony powierzchni przed utlenianiem i odwęglaniem. Rodzaje atmosfer ochronnych. Określanie wpływu ciśnienia cząstkowego tlenu, dwutlenku węgla, tlenku węgla, pary wodnej na kierunek przebiegu reakcji chemicznych. Analiza wpływu pierwiastków stopowych na utlenianie w podwyższonych temperaturach

  2. Metody wyżarzania stali

    Omówienie podstawowych technologii wyżarzania i ich wpływu na właściwości stali. Przeprowadzenie wyżarzania zmiękczającego na właściwości (twardość) stali narzędziowych

  3. Hartowność stali

    Wykonanie próby Jominy’ego i pełna analiza uzyskanych wyników. (określenie średnicy krytycznej, idealnej średnicy krytycznej, rozkładu twardości na przekroju pręta hartowanego w danym ośrodku)

  4. Umocnienie wydzieleniowe stopów

    Omówienie technologicznych aspektów procesu umocnienia wydzieleniowego. Przeprowadzenie procesu starzenia w duralach i stali maraging – określenie czasu potrzebnego do uzyskania maksimum twardości.

  5. Obróbka cieplno-chemiczna

    Przeprowadzenie nawęglania w proszkach. Pomiar grubości warstwy nawęglanej. Określenie współczynnika dyfuzji węgla i energii aktywacji. Omówienie obróbki cieplnej po nawęglaniu. Proces azotowania i jego wpływ na właściwości i mikrostrukturę

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.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
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: Yes
    – 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.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu.
Method of calculating the final grade:

Średnia ocen z laboratorium

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. Poradnik inżyniera- obróbka cieplna pod red W. Lutego, WNT Warszawa 1977
2. Dobrzański L., Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach, WNT Warszawa 1996
3. Pacyna J., (Red.), Ćwiczenia z materiałów metalicznych, Wyd. WMiIM, Kraków 2003
4. Strony www

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

E. Bączek, A. Zielińska-Lipiec: Wpływ regeneracyjnej obróbki cieplnej na mikrostrukturę i właściwości stali P91 W: Innowacyjne technologie wytwarzania, Monografia, artykuły napisane z okazji „II Międzynarodowej Konferencji Innowacyjne Technologie Wytwarzania”. 2012, S. 403–410

A. Ziewiec, Ed.Tasak, A. Zielińska-Lipiec A, K. Ziewiec, A.Bochowski, J.Kowalska: The influence of rapid solidification and temperature of the solution treatment on the microstructure of the 17Cr-9Ni-3Mo precipitation hardened steel, Journal of Alloys and Compounds, 615 (2014) 627-932

P. Matusiewicz, W. Ratuszek, A. Zielińska-Lipiec A, Recrystallization of ferrite in spheroidite of {Fe-0.67%C} steel, Archives of Metallurgy and Materials, Polish Academy of Sciences. Committee of Metallurgy. Institute of Metallurgy and Materials Science, 56, (2011) 63–69

B. Sarapata, A. Zielińska-Lipiec A, C. Vahlas, Microstructure of {Al-Cu} thin film deposited by MOCVD, Inżynieria Materiałowa, 31 (2010) 386–389

W.J Kaluba, T Kaluba, A. Zielińska-Lipiec: Morphological evolutions in steels during continuous rapid heating, Materials Science Forum, 539–543 (2007) 4669–4674

Kąc S. Kusiński J., Zielińska-Lipiec A. Radziszewska A., Woźniak E.: Elektronomikroskopowe badania struktury warstw wierzchnich stali SWV9 po laserowym hartowaniu przetopieniowym, Nowoczesne technologie w inżynierii powierzchni III ogólnopolska konferencja naukowa, Lódź-Spała, 3-6 październik 2006, Inżynieria Materiałowa, (2006) 1053-1056,

Additional information:

None