dr inż. Hanna Smoleńska

MATERIAŁOZNAWSTWO

Wydział Mechaniczny,

Mechatronika, sem. I

Prowadzący :dr inż. Hanna Smoleńska –

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania, Wydz. Mechaniczny

Kontakt:hsmolens@pg.gda.pl

Żelbet, pokój nr 130

Literatura podstawowa:

1. Głowacka M., Zieliński A., (red.) Podstawy materiałoznawstwa, PolitechnikaGdańska, Gdańsk, 2011, http://www.mech.pg.gda.pl/katedra/imis/wp-content/blogs.dir/49/files/2012/05/skrypt.htm2. Głowacka M. (red.). Metalozawstwo, Politechnika Gdańska, Gdańsk, 1996 3. Przybyłowicz K.: Metaloznawstwo. WNT, Warszawa, 1992. 4. Dobrzański L.A.: Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. WNT, Warszawa, 2002. 5. Dobrzański L.A.: Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe. WNT, Warszawa, 2005. 6. Przybyłowicz K., Przybyłowicz J.: Materiałoznawstwo w pytaniach i odpowiedziach. WNT, Warszawa, 2007.

Literatura uzupełniajaca:

1. Ashby F.A., Jones D.R.: Materiały inżynierskie. Tom I i II. WNT, Warszawa, 1995. 2. Callister W.D.: Materials Science and Engineering. Wiley and Sons, 2000-2006. 3. Dobrzański L.A.: Metalowe materiały inżynierskie. WNT, Warszawa, 2004.

Materiały pomocnicze

• Skrypt do „Podstaw materiałoznawstwa”• http://www.mech.pg.gda.pl/katedra/imis/st

udenci/skrypty/• Logowanie• Login: kimis• Hasło: kimis2011

TEMATY WYKŁADÓW

1. Charakterystyka ciał stałych2. Struktura materiałów3. Defekty struktury4. Budowa stopów metali5. Układy równowagi fazowej6. Układ równowagi żelazo-węgiel7. Stopy żelaza 8. Krystalizacja materiałów metalowych9. Obróbka plastyczna tworzyw metalowych10. Obróbka cieplna tworzyw metalowych11. Właściwości materiałów12. Degradacja materiałów13. Stopy metali nieżelaznych14. Tworzywa niemetalowe

ZASADY ZALICZENIA

• Pytania typu egzaminacyjnego: http://www.mech.pg.gda.pl/katedra/imis/zmk/48-2/

• Egzamin, 3 terminy: zerowy, podstawowy i poprawkowy

• 8 do 10 pytań – 45 minut• Próg zaliczenia: 51%

• Ściąganie (w dowolnej formie) powoduje usunięcie z sali i możliwość

zdawania dopiero w terminie poprawkowym!

Co to jest materiałoznawstwo i do czego jest potrzebne?

Co to jest materiałoznawstwo i do czego jest potrzebne?Dziedzina wiedzy zajmująca się:

• badaniem składu chemicznego, struktury i właściwościmateriałów metalowych i niemetalowych

oraz • badaniem wpływu zmian składu chemicznego i struktury na

właściwości materiałów (Inżynieria materiałowa)

w celu• opracowania nowych tworzyw lub udoskonalania istniejących

tworzyw, • przewidywania wpływu ich syntezy i przetwarzania na

właściwości, • przewidywania zachowania się materiałów w czasie pracy, • rozwiązywania zaistniałych problemów materiałowych.

Trochę historii• Przełom XVIII/XIX wieku: odkrycie, ze stal jest stopem*żelaza z węglem, na podstawie eksperymentu polegającego na stopieniu tygla wykonanego z żelaza z włożonym do niego diamentem.

• Analiza chemiczna stała się główną metodą charakteryzowania metali. (Rozpatrywano związki między

składem chemicznym i technologią wykonania materiałów metalowych z podstawowymi cechami użytkowymi, takimi

jak: twardość, kruchość, plastyczność).

*Stop – tworzywo składające się z metalu stanowiącego osnowę, do którego wprowadzono co najmniej jeden pierwiastek (metal lub niemetal) w celu zmiany jego właściwości w żądanym kierunku.

Badanie „anatomii metali” - R. A. Réaumur, który w 1722 roku podjął próbę wizualnego wniknięcia w wewnętrzną budowę stopu żelaza. Jako pierwszy w świecie, badając pod mikroskopem przy powiększeniu prawdopodobnie mniejszym niż 150x „ziarno stali”, wykonał graficzny schemat wewnętrznej budowy stali, którą to budowę określił jako komórkową.

Sformułowany przez Réaumura pogląd, że obróbkę cieplna stali należy tłumaczyć zachodzącymi w niej przemianami wewnętrznymi, ukierunkował dociekania i badania metali i stopów metalicznych w następnych latach.

Budowa komórkowa stali oglądana pod mikroskopem przez Réaumura w 1722r.:M- komórki, V- pustki

� Połowa XIX wieku: powstanie nowej dyscypliny –metalografii, zajmującej się badaniem i opisywaniem mikrostruktury metali, do czego doprowadził wynalazek mikroskopu świetlnego, umożliwiającego badanie w świetle

odbitym nieprzezroczystych materiałów - (H.C. Sorby).

Przeprowadzono pierwsze badania mikrostruktury stali.

� Połowa XIX wieku: opracowanie metod charakteryzowania właściwości mechanicznych materiałów oraz procedur badań.

�Wykrycie efektów związanych z odkształceniem sprężystym i plastycznym metali.

�Pierwsze badania nad wpływem składu chemicznego materiałów i ich obróbki cieplnej na mikrostrukturę oraz związku mikrostruktury z właściwościami użytkowymi.

� Początek prac nad zjawiskiem prowadzącym do umocnienia stali podczas hartowania (koniec prac –początek I wojny światowej).

�Koniec XIX wieku: wynalezienie dokładnej metody pomiaru temperatury przy pomocy termopary (LeChatelier), co pozwoliło na wyznaczanie wykresów równowagi fazowej, przy zastosowaniu termodynamicznych zasad opracowanych przez Gibbsa. Wykresy ilustrują skład fazowy (strukturę) stopów w funkcji składu chemicznego i temperatury.

� Wykresy mają do dziś podstawowe znaczenie przy projektowaniu stopów.

� Początek XX wieku: wykształcenie się nowej dyscypliny nazwanej metaloznawstwem, której częścią składową jest metalografia.

�Metaloznawstwo zajmuje się badaniem budowy fazowej materiałów metalowych oraz zachodzących w niej przemian z punktu widzenia mikrostruktury, oraz jej relacji z technologią i właściwościami, głównie mechanicznymi.

� Początek XX wieku: odkrycie przez von Lauegodyfrakcji promieni X na sieci krystalicznej i stwierdzenie, przez Braggów, za ich pomocą, że metale mają strukturę krystaliczną.

�Włączenie krystalografii w obszar zainteresowania metaloznawstwa, co otworzyło możliwość zmiany skali rozpatrywania struktury metali.

�Lata 20. XX wieku: stworzenie podstaw elektronowej teorii metali, wiążącej podstawowe właściwości ciał stałych z zachowaniem elektronóworaz podstaw teorii defektów budowy krystalicznej. Początek stosowania strukturalnego podejścia do innych materiałów niż metale.

� Lata 40. XX wieku: wyodrębnienie nowej dyscypliny fizyki metali, a następnie jej przekształcenie w fizykę ciała stałego – w wyniku zainteresowania innymi materiałami, głównie półprzewodnikami.

� Połowa XX wieku: zastosowanie mikroskopu elektronowego, o większej zdolności rozdzielczej niż mikroskop świetlny, do badań struktury materiałów. Możliwości równoległej analizy chemicznej w mikroskalioraz identyfikacji faz.

� Początek lat 60. XX wieku: umocnienie świadomości, że w odniesieniu do różnych klas materiałów stosuje się to samo podejście oraz dla ich badania wykorzystuje się te same metody doświadczalne, co doprowadziło do wyłonienia nauki o materiałach i inżynierii materiałowej, które włączyły w swoje ramy następujące dziedziny: �metaloznawstwo, �ceramikę,� fizykochemię polimerów,� fizykę ciała stałego, �krystalografię,� chemię fizyczną �oraz elementy dyscyplin inżynierskich związanych bezpośrednio z materiałami.