Матеріалознавство та технологія матеріалів

Мета дисципліни:

Засвоєння теоретичних основ матеріалознавства, отримання знань про структуру та властивості різноманітних матеріалів, в першу чергу, працюючих при підвищених температурах, методів їх зміцнення, принципів раціонального вибору матеріалу i способів його обробки.

Завдання дисципліни:
 
- вивчення властивостей та структури матеріалів; 
- дослідження впливу різних методів зміцнювання за допомогою термічної та хіміко-термічної обробки на структуру і властивості сплавів; 
- вивчення легованих сталей, конструкційних, інструментальних та сплавів з особливими властивостями, насамперед жароміцних, а також кольорових металів та їх сплавів; 
- підготовка студентів до виконання кваліфікаційних робіт, тематика яких зв’язана з вибором матеріалів та методів їх обробки.

 Основні результати навчання
 
Виявляти,  формулювати  і  вирішувати  інженерні  завдання   у  теплоенергетиці; розуміти важливість нетехнічних (суспільство, здоров'я і безпека, навколишнє середовище, економіка і промисловість) обмежень.
Знати  і  розуміти  технічні  стандарти  і  правила  техніки  безпеки  у  сфері теплоенергетики.
Розуміти  ключові  аспекти  та  концепції  теплоенергетики,  технології виробництва, передачі, розподілу і використання енергії.
Розуміти  основні  властивості  та  обмеження  застосовуваних  матеріалів, обладнання та інструментів, інженерних технологій і процесів.
 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять

Л – лекційні заняття; ЛЗ – лабораторні заняття; СРЗ – самостійна робота здобувача вищої освіти; Кз – самостійні контрольні завдання; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації

Тематика та види навчальних занять

1 тиждень
 
Л1. Будова i властивості металів. Вступ. Мета і задачі дисципліни. Загальні властивості металів. Атомно-кристалічна будова металів. Координаційне число, анізотропія. Поліморфізм. 
СРЗ. К. 
 
 
2 тиждень
 
Л2. Дефекти реальних металів, первинна кристалізація. Точечні, лінійні, поверхневі дефекти. Вплив кількості дислокацій на міцність металів. Термодинамічні основи кристалізації. Ступінь переохолодження, його вплив на розмір зерна металу. 
ЛЗ1. Дослідження твердості металів і сплавів” Випробування на твердість просте і зручне, воно є найбільш поширеним з усіх видів механічних випробувань. Вивчаються такі методи випробування: вдавлюванням сталевої кульки; вдавлюванням алмазного конуса; вдавлюванням сталевої піраміди. 
СРЗ. К
 
3 тиждень
 
Л3. Структурні складові сплавів, засоби будування діаграм стану. Структурні складові сплавів (тверді розчини, проміжні фази постійного та змінного складу). Термічний метод будування діаграм стану, криві охолодження. Побудова діаграм з повним розчином. Правило відрізків. Геометричний образ твердого розчину. 
Кз1. Діаграма подвійних сплавів з необмеженим розчином компонентів. 
СРЗ.К.
 
4 тиждень
 
Л4. Діаграми з обмеженим розчином та проміжними фазами. Діаграми з алотропічним перетворюванням компонентів. Побудова діаграм. Геометричний образ евтектичного перетворювання. Діаграми з проміжними фазами постійного та змінного складу. Побудова діаграм. Діаграми з необмеженим розчином в рідкому та твердому стані. Діаграми з необмеженим розчином в рідкому стані та при відсутності розчину в твердому стані. Зв'язок між типом діаграм та твердістю. 
ЛЗ 2 „Мікроскопічний аналіз металів i сплавів”. Оволодіти методикою роботи на металографічних мікроскопах та технікою мікроаналізу металів та сплавів. 
ЛЗ 3. „Дослідження процесу кристалізації”. Знайомство з механізмом процесу кристалізації, його двома стадіями: 1 – зародження дрібних частинок кристалів (зародків), або центрів кристалізації; 2 – ріст зародків, впливом ступеню переохолодження на розмір зерна металу, будова металевого зливка. 
СРЗ. К
 
5 тиждень
 
Л5. Діаграма стану „Fe-Fe3C”. Залізовуглецеві сталі. Структурні та фазові складові діаграми. Класифікація сплавів за діаграмою. Білі чавуни. Вуглецеві сталі. Технічне залізо. Вплив вуглецю та домішків на властивості сталі. Класифікація вуглецевих сталей. Сталі звичайної якості. Якісні вуглецеві сталі. Інструментальні сталі. 
Кз2. Діаграма подвійних сплавів з поліморфним перетворенням. 
СРЗ. К.
 
 
6 тиждень

Л6. Чавуни. Види чавунів. Фактори, що впливають на графітизацію. Мікроструктура та властивості чавунів. Маркірування чавунів. 
ЛЗ 4. „Дослідження мікроструктур чавунів”. Залізовуглецеві сплави, які називаються чавунами. Види чавунів. Їх структура і властивості, зв’язані з кількістю вуглецю. Інші фактори, що впливають на структуру чавунів.
СРЗ. К.
 
7 тиждень
 
Л7. Сутність термічної обробки. Критичні точки. Види термічної обробки. Температура нагріву, швидкість охолодження. 
Кз3. Діаграма подвійних сплавів з витворенням хімічної сполуки. 
СРЗ. К.
 
 
8 тиждень
 
Л8. Перетворення аустеніту при нагріванні, та охолодженні. Природне зерно сталі. Дійсне зерно сталі. Перегрів сталі. Перлітне перетворення. Мартенситне перетворення. Обробка холодом. Діаграми ізотермічного перетворення для до- i заевтектоїдних сталей. 
ЛЗ 5. „Дослідження мікроструктур сталей у врівноваженому стані”. Застосування знань по фазовому складу сталей до аналізу їх мікроструктур; залежність структури залізовуглецевих сплавів від кількості вуглецю. 
МКР1. 
СРЗ. К.
 

9 тиждень
 
Л9. Практика термічної обробки. Відпалення сталі, його види, призначення. Нормалізація сталі, технологія процесу, його призначення. Технологія загартування сталі. Вибір температури нагріву. Засоби загартування. Відпускання сталі. Структури після відпускання, їх призначення. Поверхневе загартування сталі СВЧ, технологія процесу, призначення. Кз4. 1. Корозійні – стійки сталі. Інструментальні сталі. Конструкційні сталі. СРЗ. К.
 
 
тиждень
 
Л10. Хіміко-термічна обробка сталі. Цементація сталі. Азотування та дифузійне насичення металами. Структура цементового шару. Засоби цементації. Термічна обробка цементованої сталі, її призначення. Структура шару після азотування. Технологія процесу азотування. Дифузійне насичення алюмінієм. Дифузійне насичення хромом. Дифузійне насичення бором. 
ЛЗ 6. „Вивчення термічної обробки вуглецевих сталей”. Сталі, які підлягають гартуванню. Закономірностей фазових перетворювань при нагріванні та охолодженні. Вплив швидкості охолодження на фазові перетворення. Вибір температур нагрівання при гартуванні доевтектоїдних та заевтектоїдних сталей. 
СРЗ. К.

11 тиждень
 
Л11. Структура легованих сталей. Конструкційні та інструментальні сталі. Вплив легуючих елементів на критичні точки заліза. Взаємодія легуючих елементів з вуглецем в сталі. Вплив легуючих елементів на перетворення в сталі. Класифікація та маркірування легованих сталей. Характеристика конструкційних сталей. Цементовані, поліпшені, ресорно-пружинні сталі. Сталі для ріжучого інструменту. Сталі для штампового інструменту. Сталі для вимірювального інструменту. 
Кз5. Вплив легуючих елементів на термічну обробку. 
СРЗ. К.
 
 
12 тиждень

Л12. Сталі з особовими властивостями. Зносостійкі та корозійностійкі. Підшипникові сталі. Аустенітна сталь. Види корозійного зруйнування. Хромисті нержавіючі сталі. Хромонікелеві корозійностійкі сталі. 
ЛЗ 7„Жароміцні сталі”. Вивчення мікроструктури легованих сталей різних класів та нікелевого сплаву, жароміцних та жаростійких властивостей, їх термообробкою. 
СРЗ. К.

13 тиждень

Л13. Сталі для роботи при підвищених температурах. Жаростійкі і жароміцні сталі і сплави. Властивості сталей. Жароміцність, жаростійкість. Оцінка жароміцності та її підвищення. Принципова схема ядерної реакторної установи. Перлітні жароміцні сталі, їх структура, термообробка. Мартенситні жароміцні сталі, ix структура, термообробка. Аустенітні жароміцні сталі. Нікелеві, молібденові жароміцні сталі 
Кз6. Виробництво чавуну, руда, пальне, флюси. 
СРЗ. К.
 

14 тиждень
 
Л14. Мідь та її сплави. Основні властивості міді. Латуні. Бронзи. Антифрикційні матеріали. Легкі метали і сплави. Алюміній, титан та їх сплави. Основні властивості алюмінію. Силуміни, їх зміцнення. Дюралюміній, їх зміцнення. Основні властивості титану. α, α+β, β?сплави. Властивості сплавів, можливість зміцнення термообробкою. 
ЛЗ 8. „Вивчення способів зварювання”. Класифікація засобів зварювання. Вивчення основних засобів: ручне дугове зварювання. Зварювання у середовищі захисних газів. „Розрахунок основних технологічних параметрів: часу витрати електроенергії, та електродів при ручному дуговому зварюванні” Вивчення видів зварних з’єднань: стикове, торцеве, кутове, таврове.. 
СРЗ. К.

 
15 тиждень
 
Л15. Основи виробництва матеріалів. Класифікація методів отримання полуфабрикатів: обробка металів тиском, прокатка, кування, штамповка, пресування, волочіння. Основи ливарного виробництва. Основи зварювання. Класифікація методів зварювання. матеріали та обладнання для зварювання. Методи контролю зварних з’єднань. 
МКР2. 
СРЗ. К.
 
Індивідуальна робота: Не передбачано
 
 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 44 годин. 
Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лекційних занять –30 годин;
2) підготовка до практичних занять – 14 годин;
 
 
 
Процедура оцінювання
 
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та лабораторних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи. 

Модульні контрольні роботи № 1 та № 2 виконуються у дистанційній формі. Модульна робота складається з п’яти тестових завдань. Відповідь на кожне питання оцінюється максимум 5 балами. 

Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 25 балів
 
 
Семестровий модуль № 1

Кз1. Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 3 тиждень. 
Кз2. Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 5 тиждень. 
Кз3. Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 7 тиждень. 
МК1. Модульна контрольна робота – 25 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.
 
 
 
Семестровий модуль №2
 
Кз4. Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 9 тиждень. 
Кз5. Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 11 тиждень. 
Кз6. Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 13 тиждень. 
МК2. Модульна контрольна робота – 25 балів (15 тиждень).
 
 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів. 
 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
 
Підсумковим контролем з дисципліни є залік, який виставляється як сумарна оцінка за виконання елементів навчальної дисципліна не менш ніж 60%
 
 
Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. 

Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 

Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається. 

Відсутність здобувача на заліку або на контрольній роботі відповідає оцінці «0».

Складання/перескладання заліку – за встановленим деканатом розкладом. 

Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.