Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Materiały narzędziowe
Course of study:
2019/2020
Code:
MIMT-2-212-s
Faculty of:
Metals Engineering and Industrial Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż, prof. AGH Bała Piotr (pbala@agh.edu.pl)
Module summary

Wykłady obejmują materiały narzędziowe na osnowie żelaza, węglikostale, cermetale, węgliki spiekane oraz ceramiczne materiały narzędziowe ich charakterystyki i mechanizmy zużycia.

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 Umie zaprojektować lub dobrać materiał na narzędzia w zakresie składu chemicznego, obróbki cieplnej i mikrostruktury IMT2A_U04 Examination,
Execution of laboratory classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna najważniejsze materiały stosowane na narzędzia i ich klasyfikację. IMT2A_W03 Examination,
Execution of laboratory classes
M_W002 Zna podstawowe charakterystyki stali narzędziowych. IMT2A_W03 Examination,
Execution of laboratory classes
M_W003 Ma wiedzę o roli mikrostruktury w kształtowaniu własności materiałów narzędziowych IMT2A_W03 Examination,
Execution of laboratory classes
M_W004 Zna wpływ pierwiastków stopowych na własności stali i stopów. IMT2A_W03 Examination,
Execution of laboratory classes
M_W005 Zna podstawowe mechanizmy zużywania się narzędzi. IMT2A_W03 Examination,
Execution of laboratory classes
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
56 28 0 28 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 Umie zaprojektować lub dobrać materiał na narzędzia w zakresie składu chemicznego, obróbki cieplnej i mikrostruktury + - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna najważniejsze materiały stosowane na narzędzia i ich klasyfikację. + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna podstawowe charakterystyki stali narzędziowych. + - - - - - - - - - -
M_W003 Ma wiedzę o roli mikrostruktury w kształtowaniu własności materiałów narzędziowych + - + - - - - - - - -
M_W004 Zna wpływ pierwiastków stopowych na własności stali i stopów. + - - - - - - - - - -
M_W005 Zna podstawowe mechanizmy zużywania się narzędzi. - - + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 133 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 h
Preparation for classes 30 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 10 h
Realization of independently performed tasks 30 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (28h):

1. Wprowadzenie, materiały narzędziowe wytwarzane metodą konwencjonalną, materiały narzędziowe spiekane.
2. Klasyfikacja stali narzędziowych. Podstawowe charakterystyki stali narzędziowych: twardość, dopuszczalność.
3. Odporność na ścieranie, wytrzymałość, odporność na pękanie, hartowność (zasada wystarczającej hartowności).
4. Rola mikrostruktury: rola wielkości ziarna, rola austenitu szczątkowego.
5. Stabilizacja austenitu szczątkowego, problematyka wydzieleń wtórnych węglików, przemiany fazowe przy odpuszczaniu stali narzędziowych.
6. Wpływ pierwiastków stopowych na przemiany przy odpuszczaniu stali narzędziowych, parametr J.H. Hollomona i L.D. Jaffe, problematyka odpuszczania wstępnego.
7. Wpływ węglików nierozpuszczonych, wpływ wtrąceń niemetalicznych.
8. Rola składu chemicznego. Stale narzędziowe wg norm europejskich (PN-EN). Wpływ pierwiastków stopowych na własności stali i stopów żelaza, stale narzędziowe niestopowe i stopowe do pracy na zimno, stale narzędziowe do pracy na gorąco, stale szybkotnące.
9. Wprowadzenie w problematykę spiekanych stali szybkotnących, węglików spiekanych, spiekanych węglikostali.
10. Węgliki spiekane: metody wytwarzania, gatunki, własności, kierunki rozwoju.
11. Warstwy powierzchniowe nanoszone na węgliki spiekane, własności węglików spiekanych z naniesionymi warstwami, cermetale narzędziowe, ceramiczne materiały narzędziowe.
12. Supertwarde materiały narzędziowe: azotek krzemu Si3N4, węglik krzemu SiC, węglik boru B4C, regularny azotek boru BN, diament.
13. Mechanizmy zużywania się narzędzi. Zużycie cierne: ścierne, adhezyjne (problem nalepień), zmęczeniowe, efekt Rebindera.
14. Problematyka warstwy wierzchniej: tribologia nisko- i wysokotemperaturowa, tarcie ślizgowe, tarcie toczne, tarcie wewnętrzne, warstwa Beilby’ego, biała warstwa, ciemna warstwa.
15. Przykłady zużywania się warstwy wierzchniej narzędzi.

Laboratory classes (28h):

1. Badania rozszerzalności liniowej materiałów narzędziowych
2. Badania stali narzędziowych niestopowych i stopowych do pracy na zimno
3. Stale narzędziowe stopowe do pracy na gorąco
3 a. Badania wpływu składu chemicznego na własności stali narzędziowych stopowych do pracy na gorąco
3 b. Opracowanie i badanie wpływu obróbki cieplnej na własności stali narzędziowych stopowych do pracy na gorąco
3 c. Badania własności mechanicznych i mikrostruktury stali narzędziowych stopowych do pracy na gorąco
4. Badania stali szybkotnących
5. Analiza mechanizmów zużycia materiałów narzędziowych
6. Badania zmian warstwy wierzchniej narzędzi po eksploatacji

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. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Method of calculating the final grade:

Ocena z egzaminu jest oceną końcową z przedmiotu.

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. Blicharski M.: Inżynieria materiałowa. Stal. WNT Warszawa 2010
2. Przybyłowicz K.: Inżynieria stopów żelaza, Kielce, Wyd. Pol. Świętokrzyskiej 2008r.
3. E. Żmihorski: Stale narzędziowe i obróbka cieplna narzędzi. WNT, Warszawa 1970 r.
4. Krauss G.: Steels: Heat Treatment And Processing Principles, ASM International, Second Edition 1990r.
5. Malkiewicz T.: Metaloznawstwo stopów żelaza. Wyd. PWN. Warszawa – Kraków 1976r.

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

1. BAŁA P., Pacyna J., Dziurka R.: The kinetics of phase transformations in new 35CrNiMo12−6−10 hot work tool steel. Metal 2014: 23 international conference on Metallurgy and materials: May 21÷23 2014, Brno, Czech Republic: conference proceedings, Ostrava TANGER Ltd., 2014, s. 65–66.
2. Wieczerzak K., BAŁA P., Stępień M., Cios G.: Microstructural and microchemical characterization of Ni-Ta-Al-Cr-C coating layer on austenitic stainless steel AISI 310. Surface and Coatings Technology, 2015 vol. 280, s. 110–121.
3. BAŁA P., Pacyna J.: Kinetyka przemian fazowych przy odpuszczaniu w stalach szybkotnących HS18-0-1 i HS6-5-2. Materiały konferencyjne XXXI Szkoły Inżynierii Materiałowej Kraków – Krynica 7 –10 X 2003, s.181÷186.
4 BAŁA P., Pacyna J.: Wpływ szybkości nagrzewania podczas odpuszczania na temperaturę początku przemiany austenitu resztkowego w stalach szybkotnących HS18-0-1 i HS6-5-2. Materiały konferencyjne XXXII Szkoły Inżynierii Materiałowej Kraków – Krynica 28 IX – 01 X 2004, s.219÷224.
5. BAŁA P., Pacyna J.: Kinetyka przemian fazowych przy odpuszczaniu w stali nadeutektoidalnej 1,22%C. Materiały konferencyjne XXXII Szkoły Inżynierii Materiałowej Kraków – Krynica 28 IX – 01 X 2004, s.225÷230.
6. BAŁA P., Pacyna J.: Kinetyka przemian fazowych przy nagrzewaniu ze stanu zahartowanego nowej stali narzędziowej do pracy na gorąco. Inżynieria Materiałowa nr 1, 2007, s.18÷20.
7. BAŁA P., Pacyna J., Krawczyk J.: The kinetics of phase transformations during the tempering of HS6-5-2 high-speed steel. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, vol.18, 2006, s.47÷50.
8. BAŁA P., Pacyna J., Krawczyk J.: The kinetics of phase transformations during the tempering of HS18-0-1 high-speed steel. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, vol.19, 2006, s.19÷25.
9. BAŁA P., Pacyna J.: Wpływ wstępnego odpuszczania na odporność na pękanie stali szybkotnącej HS18-0-1. Materiały konferencyjne XXXV Szkoły Inżynierii Materiałowej Kraków – Krynica 25 – 28 IX 2007, s.30÷33.
10. BAŁA P., Krawczyk J.: Weryfikacja technologii obróbki cieplnej matryc wykonanych ze stali W360. Materiały konferencyjne XXXV Szkoły Inżynierii Materiałowej Kraków – Krynica 25 – 28 IX 2007, s.34÷39.
11. BAŁA P., Pacyna J.: The influence of pre – tempering on the mechanical properties of HS18-0-1 high speed steel. Archives of Materials Science and Engineering, vol. 28, 2007, s.581÷584.
12. BAŁA P., Pacyna J.: The influence of pre – tempering on the mechanical properties of HS6-5-2 high speed steel, Archives of Metallurgy and Materials, nr 3, vol. 53, 2008, s.795÷802.
13. BAŁA P., J. Pacyna: The influence of kinetics phase transformation during tempering on the mechanical properties of HS6-5-2 steel, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, vol. 28, 2008, s.123÷130.
14. BAŁA P., Krawczyk J., Hanc A.: The Mössbauer spectroscopy studies of ε to cementite carbides transformation during tempering of high carbon tool steel, Archives of Materials Science and Engineering, vol. 32, 2008, s. 95÷98.
15. BAŁA P., Pacyna J.: The kinetics of phase transformations during tempering of the new hot working tool steel designed for a large size forging dies. Steel Research International, Spec. ed. Metalforming 2008, vol. 2, s.407÷413.
16. BAŁA P., Pacyna J.: Wpływ wstępnego odpuszczania na odporność na pękanie stali szybkotnącej HS6-5-2. Materiały konferencyjne XXXVI Szkoły Inżynierii Materiałowej Kraków – Krynica 23 – 26 IX 2008, s.32÷35.
17. BAŁA P., Krawczyk J.: Kinetyka przemian fazowych przechłodzonego austenitu w stali narzędziowej do pracy na gorąco. Materiały konferencyjne XXXVI Szkoły Inżynierii Materiałowej Kraków – Krynica 23 – 26 IX 2008, s.27÷31.
18. Krawczyk J., BAŁA P.: Optimalization of heat and thermo-chemical treatment of 50CrMoV18-30-6 steel for hot forging dies, Archives of Metallurgy and Materials, Nr 1, vol 54, 2009, s.233÷239.
19. BAŁA P.: The kinetics of phase transformations during tempering of tool steels with different carbon content, Archives of Metallurgy and Materials, Nr 2, vol. 54, 2009, s.491÷498.
20. Krawczyk J., BAŁA P.: Effect of heat treatment on properties of hot-work tool steel, Metal 2009: 18th International conference on Metallurgy and materials: May 19th–21st 2009, Hradec nad Moravici, Czech Republic: Conference Proceedings Tanger LTD., 2009, s.31.
21. BAŁA P., Krawczyk J.: Transformations during quenching and tempering of hot-work tool steel, Metal 2009: 18th International conference on Metallurgy and Materials: May 19th–21st 2009, Hradec nad Moravici, Czech Republic: conference proceedings Tanger LTD, 2009, s.32.
22. BAŁA P.: New tool materials based on Ni alloys strengthened by intermetallic compounds with a high carbon content, Archives of Materials Science and Engineering, nr 1, vol. 42, 2010, s.5÷12.
23. BAŁA P.: New tool materials based on Ni alloys strengthened by intermetallic compounds, Inżynieria Materiałowa, vol. 3, 2010, s.633÷636.
24. Krawczyk J., Pacyna J., BAŁA P., Skrzypek T., Kokosza A.: Kinetics of phase transformations of undercooled austenite in tool steels of a different chromium content, Inżynieria Materiałowa, vol. 3, 2010, s.247÷251.
25. BAŁA P., Pacyna J., Krawczyk J.: The microstructure changes in high-speed steels during continuous heating from as-quenched state, Kovové Materiály – Metallic Materials, nr 2, vol. 49, 2011, s.125÷130.
26. BAŁA P.: Influence of solution heat treatment on the microstructure and hardness of the new Ni based alloy with a high carbon content, Archives of Materials Science and Engineering, nr 1, vol. 45, 2010, s.40÷47.
27. Pawłowski B., BAŁA P., Dziurka R., Krawczyk J.: Effect of microstructural banding in hot-work tool steel on thermal expansion anisotropy, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering; 2013 vol. 56 iss. 1, s. 14–19.

inne artykuły prowadzących zajęcia związane z tematyką wykładu dostępne pod adresem:
http://www.bpp.agh.edu.pl/

Additional information:

Egzamin w formie ustnej.