636-2005/02 – Základy tepelného zpracování (ZaklTZ)
| Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Petra Váňová, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Petra Váňová, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | 2022/2023 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
- Definovat význam a rozdělení tepelných zpracování kovových materiálů;
- Charakterizovat základní rovnovážná tepelná zpracování ocelí – žíhání;
- Objasnit základní nerovnovážná zpracování ocelí – kalení a popouštění;
- Popsat procesy oxidace a oduhličení během tepelného zpracování ocelí;
- Rozlišit a definovat základní postupy termochemického zpracování ocelí;
- Charakterizovat hlavní tepelná zpracování litin a neželezných kovů;
- Srovnat strukturu a vlastnosti kovových materiálů po tepelném zpracování;
- Navrhnout vhodné tepelné zpracování pro vybraný typ materiálu.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Základy tepelného zpracování kovových materiálů, vztah k užitným vlastnostem.
Principiální informace o fázových přeměnách v pevném stavu – difúzní, bezdifúzní, částečně difúzní. Systém Fe-C, údaje o fázových přeměnách, diagramy IRA, ARA. Rovnovážná vs nerovnovážná tepelná zpracování ocelí. Základní druhy žíhání oceli. Kalení a popouštění ocelí. Základy chemicko-tepelného zpracování ocelí (cementace, nitridace). Principy tepelného zpracování litin, neželezných kovů.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
PÍŠEK, F., et al. Nauka o materiálu. I, Nauka o kovech. 2. rozš. a zcela přeprac. vyd. Praha: Academia, 1975.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžné ověření studijních výsledků:
prezenční forma studia - 1 písemný testy, 3 programy zpracované v průběhu semestru;
kombinovaná forma studia - 1 semestrální projekt.
Závěrečné ověření studijních výsledků:
prezenční i kombinovaná forma studia - ústní, popř. písemná zkouška.
E-learning
LMS Moodle
Další požadavky na studenta
Nejsou další zvláštní požadavky.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Význam tepelných zpracování, základní rozdělení – tepelná, chemicko - tepelná, termomechanická zpracování; rovnovážná – nerovnovážná tepelná zpracování.
2. Diagram železo – uhlík, přeměny austenitu při ochlazování – přeměna řízená difúzí – ferit, perlit atd., přeměna řízená difúzí a smykem – bainit, přeměna řízená smykem – martenzit (princip, průběh, vlastnosti fází nebo strukturních složek).
3. Diagramy izotermického rozpadu austenitu (IRA), diagramy anizotermického rozpadu austenitu (ARA) – princip, konstrukce, použití.
4. Nežádoucí děje při tepelném zpracování ocelí – oxidace ocelí - vliv teploty a času, základní reakce pro oxidaci ocelí; oduhličení oceli – základní reakce; ochranné atmosféry – princip, základní druhy ochranných atmosfér.
5. Žíhání oceli bez překrystalizace – žíhání na snížení pnutí, rekrystalizační žíhání, žíhání na měkko – důvody, princip, průběh – režim, vlastnosti oceli po provedeném tepelném zpracování.
6. Žíhání oceli s překrystalizací – normalizační žíhání, homogenizační žíhání - důvod, princip, průběh – režim, vlastnosti oceli po provedeném tepelném zpracování.
7. Zušlechťování oceli – kalení a popouštění, obecně - důvod, princip, průběh – režim, základní pojmy – kalitelnost, prokalitelnost; zkoušky prokalitelnosti – „U“ křivky, Jominyho zkouška prokalitelnosti.
8. Kalicí média, srovnání – voda, olej, vodné roztoky polymerů, vzduch, roztavené soli, atd.; používaná kritéria – Grosmannův faktor, křivky drasticity; základní etapy při kalení oceli do vody (oleje).
9. Technologické postupy kalení – důvody; přímé kalení, lomené kalení voda – olej, termální kalení, izotermické zušlechťování (průběh, vlastnosti oceli po provedeném tepelném zpracování); popouštění oceli – důvod, základní etapy (děje) při popouštění ocelí, vlastnosti oceli po popouštění.
10. Pnutí při kalení oceli – rozdělení pnutí z hlediska velikosti objemu, v němž pnutí působí – makroskopické, mikroskopické, submikroskopické pnutí; rozdělení pnutí z hlediska existence fázové přeměny – tepelné, strukturní pnutí; průběh tepelných pnutí při kalení válcového tělesa; průběh tepelných a strukturních pnutí při kalení válcového tělesa; kritické údobí z hlediska možného vzniku kalicích trhlin.
11. Chemicko-tepelné zpracování ocelí: základní děje – disociace, adsorpce, absorpce, difúze; důvody – proč se chemicko-tepelné zpracování provádí; cementace – základní reakce, průběh, vlastnosti cementovaných ocelí, výběr ocelí pro cementaci; nitridace – základní reakce, průběh, vlastnosti, výběr oceli pro nitridaci; srovnání chemického složení ocelí pro cementaci a nitridaci; srovnání vlastností cementovaných a nitridovaných vrstev.
12. Tepelné zpracování litin: základní rozdělení litin – bílé litiny, grafitické litiny – šedé, tvárné, temperované litiny; hlavní tepelná zpracování litin (rozdíly oproti ocelím); temperování litiny – důvod, princip, výsledná struktura a vlastnosti.
13. Tepelná zpracování neželezných kovů – precipitační vytvrzování, princip, základní etapy, vlastnosti slitin po precipitačním vytvrzování, příklady v soustavách na bázi Al a Cu.
Cvičení:
1. Seznámení s náplní cvičení, odbornou literaturou, bezpečností práce.
2. Základní charakteristiky tepelných zpracování, vliv materiálu, rovnovážná - nerovnovážná tepelná zpracování.
3. Ohřev ocelí - hlavní zásady ohřevu, stanovení základních charakteristik ohřevu.
4.-5. Prokalitelnost ocelí - základní pojmy hlavní způsoby stanovení prokalitelnosti: experimentálně - U-křivky, Jominyho zkouška; výpočtem. Program č. 1. Prezentace výsledků.
6. Využití diagramů IRA a ARA v praxi tepelného zpracování, příklady diagramů pro uhlíkové, nízko- a středně legované oceli; práce s diagramy, určení kritických rychlostí ochlazování, odhad mikrostruktur aj. Program č. 2. Prezentace výsledků.
7.-8. Konstrukce ARA diagramů ocelí - způsoby získání ARA diagramů, princip dilatometrických měření, ochlazovací křivky, využití strukturního rozboru. Program č. 3. Prezentace výsledků.
9. Chemicko-tepelné zpracování - cementace, rovnováha v systémech CO/CO2, CH4/H2.
10.-11. Komplexní návrh tepelného zpracování součástí daných rozměrů z materiálu dané jakosti s cílem dosáhnout zadaných vlastností.
12. Exkurze do provozu s tepelným zpracováním.
13. Zhodnocení cvičení a zápočet.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky