Nauka o materiałach

Materials science

2021Z

Kod przedmiotu47S1O-NAUKAOMA
Punkty ECTS 4
Typ zajęć Ćwiczenia laboratoryjne
Wykład
Przedmioty wprowadzające
Wymagania wstępne
Opis ćwiczeń
Opis wykładów1. Wprowadzenie do przedmiotu „Nauka o materiałach”. Główne właściwości mechaniczne materiałów konstrukcyjnych i metody badań. W2. Budowa wewnętrzna materiałów. Przemiany fazowe (eutektyczna, eutektoidalna i perytektyczna) zachodzące podczas krystalizacji i stygnięcia materiałów. Krystalizacja i klasyfikacja stopów Fe-C. Układ Fe-Fe3C – interpretacja, omówienie składników mikrostruktury. W3. Stal, staliwo, surówka. Wpływ procentowej zawartości węgla na właściwości i strukturę stali. Klasyfikacja, właściwości, mikrostruktura żeliw. Wpływ grafitu na właściwości żeliw. Oznaczanie (wg PN-EN) i zastosowanie żeliw. W4. Obróbka cieplna – podstawy teoretyczne, klasyfikacja. Przemiany podczas nagrzewania i chłodzenia stali. Wykresy CTP i ich praktyczne znaczenie. Wpływ wyżarzania, hartowania i odpuszczania na właściwości i mikrostrukturę stopów. Hartowność jako kryterium doboru materiałów inżynierskich. W5. Klasyfikacja, właściwości i oznaczanie stali niestopowych (wg PN-EN 10027). Zastosowanie stali niestopowych. Klasyfikacja, właściwości i oznaczanie stali stopowych (wg PN-EN 10027). W6. Stale stopowe narzędziowe – obróbka cieplna, zastosowanie. Stale o zwiększonej wytrzymałości i odporności na zużycie ścierne. Stale nierdzewne i kwasoodporne. W7. W8. Metale nieżelazne i ich stopy. Siluminy, durale, brązy, mosiądze. Stopy łożyskowe. Obróbka cieplno-chemiczna. Rodzaje. Nawęglanie – technologia i zastosowanie. Azotowanie utwardzające i antykorozyjne. ,ĆWICZENIA LABORATORYJNE:L1. Szkolenie bhp i wprowadzenie do przedmiotu nauka o materiałach. Omówienie warunków zaliczenia. Zasady sporządzania sprawozdań. Klasyfikacja materiałów. L2. Badanie wybranych właściwości mechanicznych materiałów konstrukcyjnych. [sala E34] Zagadnienia teoretyczne: Statyczna próba rozciągania wg PN-EN 10002-1:2004. Wykres rozciągania materiałów sprężysto-plastycznych i kruchych. Sposób wyznaczania: granicy plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie, wydłużenia, przewężenia i modułu Younga. Udarność – metoda pomiaru wg PN-EN 10045-1:1994. Twardość – statyczne metody pomiaru sposobem: Brinella (wg PN-EN 6506-1:2006), Rockwella – skala C (wg PN-EN ISO 6508-1:2002), Vickersa (wg PN-EN ISO 6507-1:1999). Metoda Leeba. L3. Metalografia. Wzorcowanie mikroskopu metalograficznego. Zagadnienia teoretyczne: Budowa mikroskopu metalograficznego. Przygotowanie próbek do badań metalograficznych. Wzorcowanie mikroskopu. Wprowadzenie do komputerowej analizy obrazu. L4.L5. Badania metalograficzne stali niestopowych. Komputerowa analiza obrazu. [sala E34] Zagadnienia teoretyczne: Wykres Fe-Fe3C - jego interpretacja. Definicja, podział stali i staliw niestopowych. Oznaczanie stali i staliw niestopowych wg PN-EN10027-1 i PN-EN 10027-2. Wpływ zawartości węgla na właściwości mechaniczne i strukturę stali. Przykłady zastosowania stali i staliw niestopowych. Zmiana struktury i właściwości stali w wyniku zgniotu. Rekrystalizacja. Reguła dźwigni. L6. Badania metalograficzne odlewniczych stopów żelaza. Surówki i żeliwa. [sala E35] Klasyfikacja surówek i żeliw. Stabilny i metastabilny układ równowagi fazowej żelazo-węgiel. Oznaczanie żeliw wg PN-EN1560:2001. Postacie węgla w żeliwie, morfologia grafitu i jej wpływ na właściwości stopów. Wpływ szybkości studzenia na strukturę żeliw. Żeliwo ciągliwe – rodzaje, otrzymywanie. Zastosowanie żeliw. L7. Badanie hartowności stali metodą Jominy’go wg PN-EN ISO 642. [sala E34] Wpływ szybkości chłodzenia na strukturę i właściwości stali. Określenie hartowności i jej miara. Struktury po hartowaniu. Wpływ pierwiastków stopowych na hartowność stali. L8. Kształtowanie struktury i właściwości stopów metali poprzez obróbkę cieplną. [sala E34] Zagadnienia teoretyczne: Klasyfikacja obróbki cieplnej. Rodzaje odpuszczania. Parametry i rodzaje hartowania. Krzywa studzenia w wodzie. Wyżarzanie: normalizujące, zupełne, niezupełne, homogenizujące, zmiękczające. Podstawowe zabiegi i parametry obróbki cieplnej. Wpływ szybkości chłodzenia na strukturę i właściwości stali. L9. Kształtowanie struktury i właściwości stali poprzez obróbkę cieplno-chemiczną. [sala E34] Zagadnienia teoretyczne: Zjawiska: dysocjacji, adsorpcji i dyfuzji. Rodzaje, cel, zastosowanie: azotowania i nawęglania, zmiany budowy strukturalnej. Parametry nawęglania i azotowania. Obróbka cieplna przed azotowaniem i po nawęglaniu. L10.L11. Badanie właściwości i mikrostruktury stali stopowych: nierdzewnych, kwasoodpornych i narzędziowych. [sala E35] Zagadnienia teoretyczne: Klasyfikacja i oznaczanie stali stopowych wg PN-EN. Dodatki stopowe i ich rola. Stale nierdzewne i kwasoodporne. Rodzaje korozji w stalach trudnordzewiejących. Wykres CTW (czas-temperatura-wrażliwość). Budowa i zasada działania potencjostatu. L12. Badania metalograficzne stopów metali nieżelaznych. [sala E35] Zagadnienia teoretyczne: Klasyfikacja, właściwości i oznaczanie stopów: Al-Si, Cu-Zn. Właściwości i zastosowanie stopów łożyskowych (babbitów). Struktura, zasada pracy i wymagania stawiane stopom łożyskowym. L13-L15. Komputerowe wspomaganie w doborze materiałów (CAMS). [sala E31] Zagadnienia: Zastosowanie programu CES EduPack 2012 jako źródła informacji o materiałach oraz narzędzia wspomagającego dobór materiałów. Zapoznanie się ze źródłami informacji o budowie, właściwościach i zasadami doboru materiałów konstrukcyjnych. Linie przewodnie na mapach właściwości materiałów. Dobór materiałów na podstawie prostych zależności wytrzymałościowych, np. jednoosiowe rozciąganie w zakresie odkształceń plastycznych.
Cel kształcenia
Literatura podstawowa1) L.A. Dobrzański, Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, Wydawnictwo Naukowo Techniczne, 2002 2) L.A. Dobrzański, Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe, Wydawnictwo Naukowo Techniczne, 2006 3) M. Blicharski, Inżynieria materiałowa. Stal, Wydawnictwo Naukowo Techniczne, 2009 4) L.A. Dobrzański, Metalowe materiały inżynierskie, Metalowe materiały inżynierskie, 2004
Literatura uzupełniająca
Uwagi