Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Właściwości materiałów i techniki badawcze
Tok studiów:
2017/2018
Kod:
OM-2-103-OD-s
Wydział:
Odlewnictwa
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Odlewnictwo
Kierunek:
Inżynieria Procesów Odlewniczych
Semestr:
1
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Olejnik Ewa (eolejnik@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Tęcza Grzegorz (tecza@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Moduł umożliwia zdobycie wiedzy w zakresie właściwości metali oraz metod ich badań. Student potrafi zbadać mikrostrukturę, skład chemiczny, właściwości mechaniczne, użytkowe oraz technologiczne.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student zna podstawowe grupy materiałów inżynierskich i potrafi je ogólnie scharakteryzować. Zna szczegółowo metody badania właściwości mechanicznych i użytkowych stopów odlewniczych. Potrafi wymienić i opisać właściwości technologiczne badane w odlewnictwie. Potrafi wymienić i scharkateryzować metody obrazowania materiałów. Zna metody badawcze umożliwiające analizę składu chemicznego i fazowego materiałów. M2A_W18 Egzamin
Umiejętności
M_U001 Potrafi zbadać podstawowe własciwościwości mechniczne stopów odlewniczych. Umie przeprowadzić odlewnicze próby technologiczne. Potrafi wyznaczyc oporność właściwą metali i stopów. Potrafi dobrać stopy odlewnicze do wybranych zastosowań. M2A_U21, M2A_U20 Sprawozdanie
M_U002 Potrafi wykonać obliczenia zwiazane z wyznaczneim właściwości mechnicznych stopów. M2A_U20 Sprawozdanie
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi pracować w zespole i rozwiązywać probelmy związane z doborem odpowiednich na dany elemnt konstrukcjny materiałów odlewanych. M2A_K02 Kolokwium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student zna podstawowe grupy materiałów inżynierskich i potrafi je ogólnie scharakteryzować. Zna szczegółowo metody badania właściwości mechanicznych i użytkowych stopów odlewniczych. Potrafi wymienić i opisać właściwości technologiczne badane w odlewnictwie. Potrafi wymienić i scharkateryzować metody obrazowania materiałów. Zna metody badawcze umożliwiające analizę składu chemicznego i fazowego materiałów. + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi zbadać podstawowe własciwościwości mechniczne stopów odlewniczych. Umie przeprowadzić odlewnicze próby technologiczne. Potrafi wyznaczyc oporność właściwą metali i stopów. Potrafi dobrać stopy odlewnicze do wybranych zastosowań. - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi wykonać obliczenia zwiazane z wyznaczneim właściwości mechnicznych stopów. + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi pracować w zespole i rozwiązywać probelmy związane z doborem odpowiednich na dany elemnt konstrukcjny materiałów odlewanych. + - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Podział materiałów inżynierskich i kryteria ich doboru

    Klasyfikacja podstawowych grup materiałów inżynierskich wraz z ogólną charakterystyką ich właściwości mechanicznych i użytkowych.
    Szczegółowe omówienie grup stopów odlewniczych oraz obszary ich aplikacji.
    Klasyfikacja kryteriów doboru materiałów inżynierskich.
    Omówienie obszarów zastosowanie podstawowych grup materiałów inżynierskich z uzasadnieniem kryteriów ich doboru.
    Określanie współczynnika bezpieczeństwa konstrukcji odlewanych oraz podstawowe błędy przy ich projektowaniu.

  2. Właściwości mechniczne i użytkowe stopów odlewniczych oraz metody ich wyznaczania

    Właściwości użytkowe i metody ich wyznaczania.
    Odporność na korozję w agresywnych środowiskach.
    Korozja nisko i wysokotemperaturowa.
    Omówienie wpływu dodatków stopowych na poprawę odporności na korozję nisko i wysokotemperaturową w wybranych grupach stopów odlewniczych.
    Metody określania odporności na zużycie ścierne.
    Omówienie wpływu dodatków stopowych na poprawę odporności na zużycie ścierne w wybranych grupach stopów odlewniczych.

  3. Właściwości technologiczne w odlewnictwie

    Charakterystyka podstawowych prób technologicznych. Próby lejności, skurczu, tłoczności, zginania, spęczniania.

  4. Metody charakteryzowania materiałów stosowanych w odlewnictwie

    Klasyfikacja metod charakteryzowania materiałów.
    Podział metod badawczych umożliwiających analizę struktury, składu chemicznego oraz obrazu materiałów inżynierskich.

  5. Omówienie zasad i metod obrazowania

    Wskazanie wybranych metod umożliwiających obrazowanie, w tym mikroskopia świetlna, skaningowa i transmisyjna.
    Metody generowania narzędzi umożliwiających obrazowanie, w tym fotony i elektrony oraz ich oddziaływanie z materiałem badanym.

  6. Podstawowe metody umożliwiające analizę struktury i składu chmicznego matriałów

    Charakterystyka metod badania struktury materiałów.
    Metody generowanie źródła i analiza jego wyników oddziaływanie z materią. Przykłady obszarów zastosowanie metod badania struktury, w tym metody powierzchniowe i objętościowe oraz transmisyjne.

  7. Podstawowe metody umożliwiające analizę składu chmicznego matriałów

    Charakterystyka metod umożliwiających badanie składu chemicznego makroskopowo i w mikroobszarze. Metody generowanie źródła wzbudzenia i analiza jego wyników oddziaływanie z materią. Przykłady obszarów zastosowanie metod badania składu chemicznego.

Ćwiczenia laboratoryjne:
  1. Ocena właściwości mechanicznych wybranych stopów odlewniczych.

    Na podstawie wyników otrzymanych w wybranej próbie, w określonych warunkach(np. w próbie rozciągania przy temperaturze 800 st. C), wyznaczenie podstawowych właściwości mechanicznych wybranego stopu.

  2. Badania mikroskopowe i makroskopowe klasycznych materiałów odlewanych.Badania mikrotwardości oraz charakterystyka fraktograficzna stopów.

    Na podstawie obrazów makro i mikroskopowych określenie widocznych składników strukturalnych. Określenie wpływu obróbki cieplnej na zmiany mikrostruktury.
    Różnica mikrotwardości poszczególnych składników mikrostruktury. Ocena fraktograficzna na przykładzie połączenia spawanego.

  3. Zmiana mikrostruktury stali po nawęglaniu. Obróbka cieplno-chemiczna stali.

    Wpływ obróbki cieplno-chemicznej na zmianę mikrostruktury po nawęglaniu. Inne metody powierzchniowe poprawy odporności na zużycie. Stale przeznaczone do obróbki cieplno-chemicznej.

  4. Odporność na zużycie ścierne wybranych gatunków staliw i żeliw. Porównanie zużycia materiałów w próbie Millera.

    Gatunki stali i żeliw odpornych na zużycie ścierne w warunkach ścierania piaskiem.
    Podstawy opracowania wyników z próby.
    Porównanie zużycia wybranych przez grupę laboratoryjną materiałów.
    wpływ obróbki cieplnej na wielkość zużycia staliwa.

  5. Wyznaczanie i porównanie korozji wysokotemperaturowej wybranych stopów odlewniczych.

    Na podstawie wyników uzyskanych podczas ćwiczenia wyznaczenie odporności na działanie wysokiej temperatury wybranych stopów.
    Stopy o szczególnych właściwościach stosowane w przemyśle chemicznym i petrochemicznym. Rozwój stopów, mikrododatki, właściwości przy temperaturze pracy (900 st. C). Określenie składników strukturalnych, morfologia (i jej zmiana) wydzieleń w obecności modyfikatorów.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 58 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w wykładach 15 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 15 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 4 godz
Przygotowanie do zajęć 7 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 17 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena
1. Ocena końcowa z przedmiotu jest obliczana na podstawie średniej ważonej ocen z laboratoriów oraz wykładów z wagą:
wykład – 50 %
ćwiczenia laboratoryjne – 50 %.
2. Ocena z ćwiczeń laboratoryjnych zostanie obliczona na podstawie średniej ważonej wyników: kolokwiów, sprawozdań oraz aktywności podczas zajęć.
Waga ocen:
kolokwium – 70 %
sprawozdanie – 30 %

3. Ocena z wykładu to ocena z pisemnego i/lub ustnego egzaminu.
4. Przewiduje się 2 terminy zaliczeń poprawkowych odpowiednio dla wykładu i ćwiczeń laboratoryjnych.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości studenta.
W przypadku nieobecności studenta wynikłej z choroby (zwolnienie lekarskie) lub innej przyczyny losowej (dokument to potwierdzający lub ustne uzasadnianie), student jest zobowiązany nadrobić powstałe zaległości. W przypadku ćwiczeń laboratoryjnych przewiduje się 2 terminy zajęć podczas, których będzie możliwość odrabiania ćwiczeń. W przypadku wykładów prowadzący poda literaturę obejmującą obszar merytoryczny zaległości. W przypadku trudności z opanowaniem materiału student może konsultować się z prowadzącym w celu przyswojenia wiedzy.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Wiedza ogólna z zakresu inżynierii materiałowej, krystalografii oraz odlewnictwa.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, Inżynieria Materiałowa, Tom 1, Wydawnictwo Galaktyka, Łódź 2011.
2. Cz. Podrzucki, Żeliwo, Tom I, Tom II, Wydawnictwo ZG STOP, Kraków 1991.
3. J.W. Wyżkowski, E. Pleszakow, J. Sieniwaski, Odkształcanie i pękanie metali, Wydawnictwao Nuakowo-Techniczne, Warszawa 1999.
4. Z. Stradomski, Mikrostruktura w zagadnieniach zużycia staliw trudnościeranlnych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Częstochowa 2010.
5. J. Głownia, B. Kalandyk, G. Furgał, Charakterystyka odlewów ze stali stopowych, AGH Uczelniane Wydawnictwa Nukowe, Kraków 1999.
6. R. W. Kelsall, W. Hamley, M. Geoghegan, Nanomateriały, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008.
7. Ciszewski Andrzej :ćwiczenia laboratoryjne z materiałoznawstwa. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej 2006.
8. K. Przybyłowicz: „Metaloznawstwo”, WNT, W-wa, 2003, 2007
9. L. A Dobrzański: „Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach”, WNT, W-wa, 199
10. Głownia J., Kalandyk B., Zapała R., Sobula S., Tęcza G., Malatyńska P., Telejko I., Brzeziński M.: „Charakterystyka stali na odlewy”. Cz. I – „Wytapianie stali na odlewy w piecu łukowym”. Cz. II – „Właściwości staliwa w warunkach pracy odlewów”. Wyd. AGH, Kraków 2010.
11. Jerzy J. Sobczak: Poradnik Odlewnika. Odlewnictwo Współczesne. Tom 1 materiały. Wydawnictwo Stowarzyszenia Technicznego Odlewników Polskich, Kraków, grudzień 2013.;
Dodatkowa literatura podana zostanie na wykładach na dany temat.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1) Tęcza G.: „Charakterystyka połączeń spawanych w modyfikowanym staliwie Cr-Ni-Nb odlewanym odśrodkowo”. Przegląd Odlewnictwa nr 6, 2007, s. 12-16.
2) Tęcza G., Głownia J, Rąpała M, Stańczak S.: „Zjawisko segregacji w grubościennych odlewach ze staliwa Hadfielda”. Przegląd Odlewnictwa nr 1-2, 2008, s. 10-15.
3) Tęcza G, Głownia J.: „Wpływ modyfikacji staliwa Cr-Ni-Nb odlewanego odśrodkowo na kształtowanie plastyczności w wysokich temperaturach”. Archives of Foundry Engineering, Volume 8, Issue 4/2008, p. 209-212.
4) Tęcza G., Zapała R., Kawalec M.: „Rola Ti, Zr i Ce w kształtowaniu odporności na nawęglanie staliwa Cr-Ni-Nb”. Archives of Foundry Engineering, Volume 8, Special Issue 3/2008, p. 144-148.
5) Sobula S., Tęcza G., Rąpała M., Stańczak S., Głownia J.: „Efekty przesycania staliwa Hadfielda w polimerach”. Przegląd Odlewnictwa nr 7-8, 2008.
6) Sobula S., Tęcza G., Głownia J.: „Odporność na zużycie staliwa niskostopowego z zawartością austenitu szczątkowego”. XXXII Konferencja Naukowa z okazji Ogólnopolskiego Dnia Odlewnika 2008: „Nowoczesne technologie w odlewnictwie”, Kraków, grudzień 2008, s. 163-168.
7) Sobula S., Rąpała M., Tęcza G., Głownia J.: „Staliwo z granicą plastyczności powyżej 1300MPa porównywalne z okuwkami”. Przegląd Odlewnictwa nr1-2, 2009,
s.102-106.
8) Sobula S., Tęcza G.: „Stabilizacja mikrostruktury staliwa Hadfielda w podwyższonej temperaturze w obecności chromu”. Przegląd Odlewnictwa nr 3, 2009, s. 132-137.
9) Tęcza G., Zapała R.: „Kształtowanie plastyczności i wytrzymałości w maksymalnej temperaturze pracy staliwa Cr-Ni-Nb odlewanego odśrodkowo przez modyfikację składu chemicznego”. Przegląd Odlewnictwa nr 1-2, 2009, s. 120-124.
10) Tęcza G., Sobula S: „Zmiany ilości węglików w strukturze kolumnowej i równoosiowej rur odlewanych odśrodkowo ze staliwa 32Ni-25Cr-Nb wywołane jego modyfikacją”. Metallurgy and Foundry Engineering MaFE, Wyd. AGH, vol. 37 no. 2, 2011, s. 179–184.
11) Sobula S., Dąbal B., Tęcza G., Wajda W.: „Właściwości staliwa L20HGSNM modyfikowanego borem i tytanem”. Przegląd Odlewnictwa nr 3-4, 2012, s. 136-138.
12) Tęcza G.: „Właściwości mechaniczne i struktura rur odlewanych odśrodkowo ze staliwa 32Ni-25Cr-Nb, po modyfikacji cerem”. Inżynieria Materiałowa nr 1, 2013, s. 43-49.
13) Sobula S., Tęcza G., Krasa O., Wajda W.: „Modyfikacja staliwa niskostopowego Cr-Mn-Si-Ni-Mo borem, tytanem i MZR”. Archives of Foundry Engineering. Polish Academy of Sciences. Commission of Foundry Engineering, vol. 13 spec. iss. 3, 2013, s. 153–156.
14) Tęcza G., Sobula S.: „Effect of heat treatment on change microstructure of cast high-manganese hadfield steel with elevated chromium content”. Archives of Foundry Engineering. Polish Academy of Sciences. Commission of Foundry Engineering, vol.14 (3), 2014, s. 67–70.
15) Kalandyk B., Tęcza G., Zapała R., Sobula S.: „Cast high-manganese steel – the effect of microstructure on abrasive wear behaviour in Miller test”. Archives of Foundry Engineering. Polish Academy of Sciences. Commission of Foundry Engineering, vol. 15 iss. 2, 2015, s. 35–38.

Informacje dodatkowe:

Student ma możliwość skorzystania z konsultacji, które odbywają się wg. harmonogramu prowadzących – KOS, IVp.

Osoby chcące dodatkowo, poza zakresem objętym w module, pogłębić swoją wiedzę z przedmiotu zapraszam do włączenia się w realizacje prac badawczych w ww tematyce, głównie w zakresie materiałów odpornych na zużycie.