Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Obróbka cieplna i cieplno-mechaniczna stopów
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
NMTN-1-412-s
Wydział:
Metali Nieżelaznych
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Materiały i Technologie Metali Nieżelaznych
Semestr:
4
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Kula Anna (kula@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W ramach przedmiotu studenci poznają zagadnienia związane ze obróbką cieplną oraz cieplno-mechaniczną materiałów metalicznych. Na wykładach zostaną przekazane podstawowe pojęcia z zakresu obróbki cieplnej i termomechanicznej, cel prowadzenia tego typu obróbek na przykładzie stopów metali żelaznych oraz nieżelaznych. Szczególna uwaga zostanie poświęcona zmianom strukturalnym i mechanicznym wywolanym działaniem podwyższonej temperatury oraz odkształcenia.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student posiada podstawowe informacje dotyczące typów struktur metalicznych oraz związku pomiędzy właściwościami i budową wewnętrzną tworzyw na bazie metali i stopów MTN1A_W04, MTN1A_W03, MTN1A_W02 Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_W002 Student posiada informacje o podstawowych technikach obróbki cieplno-mechanicznej oraz jej wpływie na strukturę oraz właściwości wytrzymałościowe MTN1A_W03, MTN1A_W02 Zaliczenie laboratorium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi zidentyfikować zmiany struktury i właściwości fizyko-chemicznych tworzyw metalicznych zachodzące w wyniku odkształcenia plastycznego i procesów obróbki cieplnej. MTN1A_U02, MTN1A_U01 Zaliczenie laboratorium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Sprawozdanie,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_U002 Student potrafi dokonać wyboru rodzaju tworzywa metalicznego oraz zabiegów obróbki cieplnej i cieplno-mechanicznej do konkretnych zastosowań technicznych. MTN1A_U11 Zaliczenie laboratorium,
Udział w dyskusji,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student rozumie znaczenie gospodarcze materiałów metalicznych MTN1A_K01 Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
60 30 0 30 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student posiada podstawowe informacje dotyczące typów struktur metalicznych oraz związku pomiędzy właściwościami i budową wewnętrzną tworzyw na bazie metali i stopów + - + - - - - - - - -
M_W002 Student posiada informacje o podstawowych technikach obróbki cieplno-mechanicznej oraz jej wpływie na strukturę oraz właściwości wytrzymałościowe + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi zidentyfikować zmiany struktury i właściwości fizyko-chemicznych tworzyw metalicznych zachodzące w wyniku odkształcenia plastycznego i procesów obróbki cieplnej. - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi dokonać wyboru rodzaju tworzywa metalicznego oraz zabiegów obróbki cieplnej i cieplno-mechanicznej do konkretnych zastosowań technicznych. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie znaczenie gospodarcze materiałów metalicznych + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 150 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 37 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 31 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):

Program wykładów:

I. Podstawowe pojęcia z zakresu obróbki cieplnej
II. Cel obróbki cieplnej w procesach przeróbki plastycznej
III. Procesy obróbki cieplnej stopów po odlewaniu
1. Homogenizacja – skutki nierównowagowej krystalizacji
a) homogenizacja stopów na bazie miedzi
b) homogenizacja stopów na bazie aluminium
c) homogenizacja stopów metali szlachetnych
IV. Procesy obróbki cieplnej, którym towarzyszą przemiany fazowe
1. Procesy umacniania wydzieleniowego
a) procesy wydzielania ciągłego i nieciągłego
b) przemiana spinodalna
c) przykłady obróbki cieplnej stopów aluminium, miedzi, srebra etc.
V. Procesy strukturalne wywołane odkształceniem i wyżarzaniem metali i stopów
1. Zmiany mikrostruktury i właściwości mechanicznych odkształconych na zimo i na gorąco metali i stopów
a) procesy związane z umocnieniem odkształceniowym i ruchem dyslokacji
b) procesy odnowy struktury w warunkach statycznych i dynamicznych (zdrowienie, rekrystalizacja pierwotna, rozrost ziarn, rekrystalizacja wtórna)
VI. Procesy strukturalne zachodzące w stalach węglowych i stopowych podczas obróbki cieplnej
1. Procesy strukturalne wywołane hartowaniem i odpuszczaniem
a) przemiana martenzytyczna
VII. Obróbka cieplno-mechaniczna
1. Niskotemperaturowa obróbka cieplno-mechaniczna (NOCM)
2. Wysokotemperaturowa obróbka cieplno-mechaniczna (WOCM)
3. Przygotowawcza obróbka cieplno-mechaniczna (POCM)

Ćwiczenia laboratoryjne (30h):
  1. Homogenizacja stopów miedzi i stopów aluminium

    Badania są prowadzone na brązie B101 oraz stopach aluminium z serii 2xxx w stanie: odlanym – cechującym się niejednorodną strukturą oraz po wyżarzaniu ujednorodniającym. Przedmiotem dyskusji są zmiany strukturalne w materiałach w wyniku obróbki cieplnej.

  2. Odkształcanie wysokotemperaturowe

    Wykonanie prób ściskania kilku metali i stopów. Obserwacja mechanicznych efektów zdrowienia dynamicznego oraz rekrystalizacji dynamicznej. Interpretacja strukturalna procesów zachodzących w podwyższonej temperaturze w związku z przebiegiem zmian naprężenia uplastyczniającego. Wpływ struktury oraz prędkości odkształcania na charakterystyki odkształcania.

  3. Procesy dynamicznego wydzielania w stopach Al

    Badania są prowadzone dla wybranego stopu na bazie aluminium. Przesycony oraz starzony stop podaje się próbie wysokotemperaturowego odkształcania w warunkach ściskania, rejestrując w odpowiednich warunkach prędkościowych efekty dynamicznego wydzielania.

  4. Przesycanie i starzenie stopów aluminium

    Materiałem badanym są stopy na bazie Al. Ćwiczenie jest wykonywane na próbkach w stanie po przesycaniu i starzeniu sztucznym. Własności mechaniczne są ocenianie w oparciu o próby rozciągania. W czasie zajęć laboratoryjnych zostaje pokazane i omówione zjawisko Portevina-Le Chateliera (PLC).

  5. Niskotemperaturowa obróbka cieplno-mechaniczna stopów Al

    Badania są przeprowadzone dla materiału na bazie Al poddanego wpierw przesycaniu, a następnie przeróbce plastycznej na zimno realizowanej np. w próbie walcowania. Po takim zabiegu próbki poddaje się procesom starzenia sztucznego. Efekty zmian właściwości rejestruje się w próbach twardości lub próbach rozciągania.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: 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:

Zaliczenie wykładów w formie kolokwium zaliczeniowego przeprowadzone na zakończenie semestru i po przekazaniu treści programowych zawartych w programie wykładów. Studentowi przysługują trzy terminy zaliczenia wykładów. Student jest dopuszczany do egzaminu po uzyskaniu pozytywnej oceny z zajęć laboratoryjnych.

Każde zajęcia laboratoryjne poruszające nową tematykę rozpoczynają się kolokwium obejmującym zagadnienia ściśle związane z tematyką zajęć laboratoryjnych. W przypadku braku pozytywnego zaliczenia kolokwium, student ma obowiązek w ciągu dwóch najbliższych tygodni poprawić negatywną ocenę. Student ma możliwość poprawy kolokwium w wyznaczonych godzinach konsultacji.
Z każdych zajęć laboratoryjnych student przygotowuje sprawozdanie, które oddaje prowadzącemu na najbliższych zajęciach laboratoryjnych.
Ocena końcowa z zajęć laboratoryjnych wyznaczana jest na podstawie oceny z kolokwium zaliczeniowego obejmującego całość tematyki zajęć laboratoryjnych oraz pozytywnej oceny ze sprawozdań:
OL = 0.5 OZ + 0.5 OS
OL – ocena z zajęć laboratoryjnych
OZ – ocena z kolokwium zaliczeniowego
OS – ocena ze sprawozdania

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Sposób obliczania oceny końcowej (OK):
OK = 0.6 * OE + 0.4 * OL

OK – ocena końcowa
OZ – ocena z egzaminu z wykładów
OS – ocena z zajęć laboratoryjnych

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

Wykłady nie są zajęciami obowiązkowymi – student może samodzielnie studiować tematykę w oparciu o dostępną literaturę tematu.

Ćwiczenia laboratoryjne są zajęciami obowiązkowymi na których sprawdzana jest lista obecności. Nieobecność na zajęciach może być usprawiedliwiona tylko w wyjątkowych sytuacjach niezależnych od studenta. Zaległości powstałe wskutek nieobecności student nadrabia poprzez uczestnictwo w zajęciach innej grupy laboratoryjnej realizującej tą samą tematykę lub poprzez samodzielne studiowanie tematyki poruszanej na zajęciach laboratoryjnych.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Zalecane podręczniki:

1. Podstawowe podręczniki z metaloznawstwa
2. “Handbook of Aluminium” G.E.Totten, D.S. MacKenzie, 2002
3. “Light alloys from traditional alloys to nanocrystals”, I. J. Polmear , 4th edition, Elsviever, UK 2006
4. “Obróbka cieplna materiałów metalowych”, Danuta Szewieczek, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 1998
5. “Metaloznawstwo i obróbka cieplna stopów odlewniczych”, A. Kosowski, Wyd. Naukowe Akapit, Kraków 2003
6. “Metaloznawstwo i obróbka cieplna” L.A. Dobrzański, Wyd. WSiP, 1993
7. “Dynamiczne proces strukturalne w metalach i stopach”, L. Błaż

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. C. Silva, A. Kula, R.K. Mishra, M. Niewczas “Grain growth kinetics and annealed texture characteristics of Mg-Sc binary alloys” Journal of Alloys and Compounds (2016), vol. 687, p. 548-561
2. L. Blaz, A. Kula “Mechaniczne i strukturalne aspekty szybkiej krystalizacji wybranych stopów aluminium”, Obróbka Plastyczna Metali; Metal Forming (2018), vol. XXIX no.1, p. 33-64
3. S. Saimoto, M.A. Singh, M.R. Langille, A. Kula, M. Niewczas “Identification of the role of Al-Fe-Mn-Si casting dispersoids in age-hardenable aluminum alloys using small angle X-ray scattering”, Materials Science and Engineering A, (2018), vol. 734, p. 51-58

Informacje dodatkowe: