Strukturalne uwarunkowania właściwości materiałów

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

semestr x- egzamin, + zaliczenie, # projekt ECTS

razem wykłady ćwiczenia laboratoria projekt seminarium

IV 60 36 / x 8 / + 16 / + 6

Podstawy Nauki o Materiałach

kierunek: inżynieria materiałowa

prof. dr hab. inż. Zbigniew Bojar

Lp. Aktywność Obciążenie w godz.

1. Udział w wykładach 36

2. Udział w laboratoriach 16

3. Udział w ćwiczeniach 8

4. Udział w seminariach

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów 50

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów 16

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń 14

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium

9. Realizacja projektu

10. Udział w konsultacjach

11. Przygotowanie do egzaminu 16

12. Przygotowanie do zaliczenia

13. Udział w egzaminie 4

godz. ECTS

Sumaryczne obciążenie pracą studenta 160 6,0

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1+2+3+4+9+10+13 84 3,0

Zajęcia powiązane z działalnością naukową 110 4,0

Zapoznanie z podstawami budowy fazowej, formy oddziaływania atomów pierwiastków składowych stopów, rozpuszczalność w stanie stałym, równowaga fazowa, typy układów równowagi i podstawowe typy struktury równowagowej, analiza układów równowagi i wnioskowanie odnośnie właściwości materiałów o zróżnicowanej strukturze, poznanie układu równowagi stopów Fe-C oraz struktury równowagowej i właściwości tych stopów w relacji do struktury, przemiany nierównowagowe w stopach żelaza z węglem, teoria i technologia obróbki cieplnej, podstawy obróbki cieplno-chemicznej, wyróżniki relacji struktury i właściwości w materiałach ceramicznych i polimerowych.

Wykład /metoda słowna z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych; interaktywny udział studentów.

1. Struktura stopów. Równowaga termodynamiczna w różnych stanach skupienia; Układy równowagi; pojęcie fazy, reguła faz Gibbsa, warunki tworzenia i cechy szczególne poszczególnych faz strukturalnych, budowa fazowa i struktura stopów. (2 godz.)

2. Przemiany fazowe w stopach izomorficznych w warunkach krystalizacji równowagowej; reguła dźwigni; wpływ składu chemicznego na segregację dendrytyczną i właściwości stopów izomorficznych. (2 godz.)

3. Kreślenie i analiza fazowa i strukturalna podwójnych stopów w układach z eutektyką; przemiana eutektoidalna. (2 godz.)

4. Układy z perytektyką, układy z fazami międzymetalicznymi, wpływ warunków krystalizacji, przemiana kongruentna; struktura stopów, a ich właściwości. (2 godz.)

5-7. Układ równowagi fazowej żelazo – cementyt. Żelazo i węgiel – charakterystyka podstawowych składników, rozpuszczalność węgla w żelazie, rys historyczny i konstruowanie układu, punkty i reakcje charakterystyczne – perytektyczna, eutektyczna i eutektoidalna, fazy równowagowe w układzie żelazo – cementyt, definicje i właściwości faz, analiza przebiegu krystalizacji stopów z poszczególnych przedziałów zawartości węgla. (6 godz.)

8. Podstawowy podział stopów żelaza na podstawie struktury i właściwości w stanie równowagi; Repetytorium i praca kontrolna: równowaga fazowa i przemiany strukturalne w tworzywach metalicznych. (2 godz.)

9, 10. Przemiany fazowe i nierównowagowa struktura stopów żelaza z węglem - teoria obróbki cieplnej. Podstawy teoretyczne obróbki cieplnej, wykres przemian przechłodzonego austenitu, przemiany fazowe podczas obróbki cieplnej, struktury nierównowagowe. (4 godz.)

11-13. Technologia obróbki cieplnej – wpływ składu chemicznego, temperatury, szybkości chłodzenia, udziału, morfologii i stopnia przesycenia faz. Podstawowe rodzaje obróbki cieplnej, praktyczne zasady i warunki wyżarzania, hartowania i odpuszczania, właściwości stali po obróbce, technologiczność i przydatność stali po obróbce cieplnej. (6 godz.)

14. Wydzielanie z przesyconego roztworu - utwardzanie wydzieleniowe i dyspersyjne. Warunki konieczne uzyskania stanu przesyconego i przebieg procesów wydzielania z przesyconego roztworu, fazy przejściowe, koherencja, mechanizmy umacniania roztworem stałym, umacniania wydzieleniowego i utwardzania dyspersyjnego. (2 godz.)

15, 16. Podstawy, parametry technologiczne oraz efekty strukturalne i użytkowe realizacji typowych procesów obróbki cieplno-chemicznej (4 godz.)

17. Wybrane zagadnienia struktury i właściwości materiałów ceramicznych – 2 godz.

18. Wybrane zagadnienia struktury i właściwości materiałów polimerowych – 2 godz.

Ćwiczenia audytoryjne: Analiza i opracowania graficzne zależności struktury i właściwości w stopach inżynierskich – praca na

danych modelowych i w oparciu o realne parametry struktury i właściwości wskazanych materiałów. Tematy ćwiczeń:

1. Rozwiązywanie zadań z zakresu opisu komórki elementarnej

2. Rozwiązywanie zadań z zakresu odkształcenia plastycznego i rekrystalizacji

3. Rozwiązywanie zadań z zakresu transportu masy w ciele stałym

4. Reguła faz i reguła dźwigni w zastosowaniu do jakościowej i ilościowej analizy udziału i składu faz w stopach.

Ćwiczenia laboratoryjne: analiza i pomiary parametrów technologicznych, strukturalnych i właściwości materiałów inżynierskich. Obejmują opis stanowiska pomiarowego, wykonanie pomiarów oraz opracowanie wyników i formułowanie wniosków. Tematy ćwiczeń:

1. Analiza budowy wybranych materiałów inżynierskich na podstawie efektów dyfrakcji rentgenowskiej

2. Elementy struktury materiałów inżynierskich rejestrowane na poziomie makro-, mikro- i submikroskopowym

3. Analiza termiczna w procesie krystalizacji metali i stopów dwuskładnikowych

4. Mechanizmy dyfuzji i doświadczenie Kirkendalla

5. Zgniot i procesy aktywowane cieplnie w metalach po odkształceniu plastycznym

6. Analiza efektywności wybranych metod umocnienia materiałów metalicznych.

7. Analiza relacji: właściwości wytrzymałościowe a podatność plastyczna różnych materiałów; wytrzymałość właściwa i sztywność właściwa materiałów.

8. Pomiary i analiza porównawcza wybranych właściwości fizykochemicznych materiałów przynależnych do każdej z podstawowych grup: metali, ceramiki i polimerów

podstawowa:

1. M. Blicharski, Inżynieria materiałowa, PWN, Warszawa 2017

2. H. Ziencik, Wprowadzenie do nauki o materiałach, Wyd. WAT, Warszawa 1991.

3. Z. Bojar, W. Przetakiewicz, H. Ziencik, Materiałoznawstwo. T.2. Metaloznawstwo, Wyd. WAT, Warszawa 1995.

4. Praca zbiorowa, Ćwiczenia laboratoryjne z materiałoznawstwa, Wyd. WAT, Warszawa 1996.

5. K. Przybyłowicz, J. Przybyłowicz, Materiałoznawstwo w pytaniach i odpowiedziach, WNT Warszawa 2004.

6. M.W. Grabski, J.A. Kozubowski, Inżynieria materiałowa, 2003, Oficyna Wyd. Pol. Warszawskiej, Warszawa 2003.

7. Materiały dostarczone przez wykładowcę.

uzupełniająca:

8. K. Przybyłowicz, Strukturalne aspekty odkształcenia metali, WNT Warszawa 2002.

9. M.F. Ashby, D.R.H. Jones, Materiały inżynierskie. T. 1 i 2, 1996, WNT Warszawa.

10. Praca zbiorowa, Kronika Techniki, Wyd. Kroniki, Warszawa 1992.

11. W. D. Callister Jr., Materials science and engineering - an introduction, John Wiley and Sons, Inc. 2007.

12. B. S .Mitchel, An introduction to materials engineering and science, for chemical and materials engineers, John Wiley and Sons, Inc. 2004

Symbol / Efekty uczenia się / Odniesienie do efektów kierunku

W1. Zna współczesne poglądy na chemiczną budowę i właściwości materii. Zna i rozumie opis reakcji chemicznych i podstawowych przemian fizykochemicznych w gazach, cieczach (roztworach), ciałach stałych i na granicy faz. Ma wiedzę w zakresie podstawowych metod badawczych i pomiarowych w odniesieniu do przemian fizyko-chemicznych. K_W04

W2. Zna podstawy teoretyczne, podstawowe pojęcia i prawa dotyczące fizyki ciała stałego. Ma wiedzę ogólną w zakresie związku zjawisk fizycznych występujących w ciałach stałych, amorficznych i krystalicznych, mono- i polikrystalicznych, izotropowych i anizotropowych, z właściwościami tych materiałów. K_W13

W3. Zna podstawy wykorzystania materiałów konstrukcyjnych: niestopowych i stopowych stali konstrukcyjnych, stali i innych stopów narzędziowych, stali specjalnych i innych stopów żelaza po przeróbce plastycznej, żeliw, staliw, stopów aluminium, miedzi, magnezu, tytanu, niklu, kobaltu, cynku oraz innych stopów specjalnych używanych w budowie maszyn i urządzeń. Jest zapoznany z przykładowymi zastosowaniami tych materiałów, tendencjami i kierunkami ich rozwoju. K_W15

U1. Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł (także anglojęzycznych); potrafi interpretować uzyskane informacje, wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie bazując na wiedzy ogólnoinżynierskiej i w szczególności wiedzy z zakresu inżynierii materiałowej. K_U03

U2. Ma wyrobioną wewnętrzną potrzebę i umiejętność ustawicznego uzupełniania i nowelizacji nabytej wiedzy poprzez samokształcenie. K_U06

U3. Potrafi dokonać identyfikacji problemu i sformułować proste zadanie inżynierskie, wybrać i zastosować metodę i narzędzie w laboratoryjnej działalności badawczej. K_U10

K1. Dostrzega potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się (poprzez studia podyplomowe, kursy) w kierunku podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych. K_K01

K2. Dostrzega ważność i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera w zakresie inżynierii materiałowej, w tym jej wpływu na środowisko, i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje w praktyce inżynierskiej.. K_K02

K2. Dostrzega i prawidłowo identyfikuje oraz rozstrzyga dylematy związane z wykonywaniem zawodu, z badaniami i działalnością inżynierską.

K_ K05

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu.

 Egzamin jest przeprowadzany w formie pisemnej i rozmowy podsumowującej.

 Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych i ćwiczeń laboratoryjnych.

 Warunek konieczny do uzyskania zaliczenia ćwiczeń: obecność na zajęciach, przygotowanie merytoryczne, wykonanie i rozliczenie wszystkich sprawozdań z realizacji zadań.

 Efekty W2-3, U1, U3, K2: sprawdzane są szczególnie w ramach ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych.

 Efekty W1-3, U1, K2-3: sprawdzane są szczególnie w ramach prac kontrolnych i pisemnej części egzaminu.

 Wszystkie efekty kształcenia łącznie: w ramach rozmowy podsumowującej egzamin.

 Wszystkie elementy prac kontrolnych w trakcie semestru i części pisemnej egzaminu są punktowane, tak jak i udzielone odpowiedzi studenta, które po zsumowaniu (w ramach danego sprawdzianu) i odniesieniu do nominalnej liczby punktów, wyznaczają procentową skuteczność przygotowania studenta w zakresie zaliczanego rygoru. Przedziały osiągniętej skuteczności odpowiedzi wskazują uzyskaną ocenę:

ocena 2 – skuteczność odpowiedzi < 50%

ocena 3 – skuteczność odpowiedzi w przedziale (50-60)%

ocena 3,5 – skuteczność odpowiedzi w przedziale (61-70)%

ocena 4 – skuteczność odpowiedzi w przedziale (71-80)%

ocena 4,5 – skuteczność odpowiedzi w przedziale (81-90)%

ocena 5 – skuteczność odpowiedzi > 90%.

Na końcową ocenę z egzaminu składają się oceny uzyskane za część pisemną i sposób prezentacji zdobytych efektów kształcenia w trakcie rozmowy podsumowującej. Do rozmowy podsumowującej egzamin dopuszczeni są studenci, którzy uzyskali, co najmniej 50% skuteczność odpowiedzi w części pisemnej egzaminu.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który posiadł wiedzę, umiejętności i kompetencje przewidziane efektami kształcenia ze skutecznością odpowiedzi egzaminacyjnych powyżej 90%, a ponadto wykazuje zainteresowanie przedmiotem, w sposób twórczy podchodzi do powierzonych zadań i wykazuje się samodzielnością w zdobywaniu wiedzy, jest wytrwały w pokonywaniu trudności oraz systematyczny w pracy.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania ze skutecznością odpowiedzi egzaminacyjnych powyżej 70%. Potrafi rozwiązywać zadania i problemy o średnim stopniu trudności.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania ze skutecznością odpowiedzi egzaminacyjnych powyżej 50%. Samodzielnie rozwiązuje zadania i problemy o niskim stopniu trudności. W jego wiedzy i umiejętnościach zauważalne są luki, które potrafi jednak uzupełnić pod kierunkiem nauczyciela.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który nie posiadł wiedzy, umiejętności i kompetencji w zakresie koniecznych wymagań, nie osiągając 50% skuteczności odpowiedzi egzaminacyjnych.

brak