Materi´aly(18MTY) Zimn´ ı semestr 2018/2019 pˇ redn´ aˇ sky: Ing. Jaroslav Valach, Ph.D. cviˇ cen´ ı: Ing. Jan Falta, Ing. Petr Koudelka, Ing. Michaela Neuh¨ auserov´ a http://mech.fd.cvut.cz/education/bachelor/18mty/download/18MTY_sylabus_2018.pdf 1 N´ aplˇ n pˇ redmˇ etu • Mechanick´ e vlastnosti materi´ al˚ u, • z´ akladn´ ı zkouˇ sky mechanick´ ych vlastnost´ ı materi´ al˚ u, • hlavn´ ı tˇ r´ ıdy materi´ al˚ u, • vliv zpracov´ an´ ı na uˇ zitn´ e vlastnosti materi´ alu, • defektoskopie, • degradaˇ cn´ ı mechanismy v materi´ alech. 2 C´ ıle Absolvent z´ ısk´ a z´ akladn´ ı pˇ rehled o technicky v´ yznamn´ ych materi´ alech (kovy, polymery, ke- ramika a kompozity) zaloˇ zen´ y na konzistentn´ ım v´ ykladu od atom´ arn´ ıch vazeb po praktick´ e postupy pˇ ri technick´ em zpracov´ an´ ı a v´ yrobˇ e materi´ al˚ u v rozsahu z´ akladn´ ıho kurzu nauky o materi´ alu. Porozum´ ı hlavn´ ım mechanick´ ym vlastnostem materi´ al˚ u d˚ uleˇ zit´ ym pro inˇ zen´ yrskou praxi a bude sezn´ amen se zp˚ usobem jejich mˇ eˇ ren´ ı prostˇ rednictv´ ım hlavn´ ıch zkouˇ sek mecha- nick´ ych vlastnost´ ı, s nimiˇ z se t´ eˇ z prakticky sezn´ am´ ı. 3 Literatura V. Machek: Struktury kovov´ ych materi´ al˚ u. 1. ˇ c´ ast. Vydavatelstv´ ı ˇ CVUT 2013 V. Machek: Vlastnosti a zkouˇ sen´ ı kovov´ ych materi´ al˚ u. 2. ˇ c´ ast. Vydavatelstv´ ı ˇ CVUT 2014 V. Machek: Speci´ aln´ ı kovov´ e materi´ aly. 3. ˇ c´ ast. Vydavatelstv´ ı ˇ CVUT 2014 V. Machek: V´ yroba a zpracov´ an´ ı ocel´ ı a litin. 4. ˇ c´ ast. Vydavatelstv´ ı ˇ CVUT 2014 J. Pluhaˇ r: Nauka o materi´ alu: laboratorn´ ı cviˇ cen´ ı. Vydavatelstv´ ı CVUT 1988 W.D. Callister, Jr.: Materials science and engineering: an introduction. John Wiley & Sons 2000 Pt´ aˇ cek L. a kol.: Nauka o materi´ alu I., CERM, ISBN 80-7204-283-1 4 Pl´ an pˇ redn´ aˇ sek 1. Mechanick´ e vlastnosti materi´ al˚ u, mechanick´ e zkouˇ sky, vliv materi´ al˚ u na spoleˇ cnost, epo- chy lidstva urˇ cen´ e pˇ revl´ adaj´ ıc´ ım materi´ alem, pokroˇ cil´ e materi´ aly – chytr´ e, ” samol´ eˇ civ´ e“ materi´ aly. 1
Transcript
Materialy (18MTY)
Zimnı semestr 2018/2019
prednasky: Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.
cvicenı: Ing. Jan Falta, Ing. Petr Koudelka, Ing. Michaela Neuhauserova
Absolvent zıska zakladnı prehled o technicky vyznamnych materialech (kovy, polymery, ke-ramika a kompozity) zalozeny na konzistentnım vykladu od atomarnıch vazeb po praktickepostupy pri technickem zpracovanı a vyrobe materialu v rozsahu zakladnıho kurzu nauky omaterialu. Porozumı hlavnım mechanickym vlastnostem materialu dulezitym pro inzenyrskoupraxi a bude seznamen se zpusobem jejich merenı prostrednictvım hlavnıch zkousek mecha-nickych vlastnostı, s nimiz se tez prakticky seznamı.
3 Literatura
V. Machek: Struktury kovovych materialu. 1. cast. Vydavatelstvı CVUT 2013V. Machek: Vlastnosti a zkousenı kovovych materialu. 2. cast. Vydavatelstvı CVUT 2014V. Machek: Specialnı kovove materialy. 3. cast. Vydavatelstvı CVUT 2014V. Machek: Vyroba a zpracovanı ocelı a litin. 4. cast. Vydavatelstvı CVUT 2014J. Pluhar: Nauka o materialu: laboratornı cvicenı. Vydavatelstvı CVUT 1988W.D. Callister, Jr.: Materials science and engineering: an introduction. John Wiley & Sons 2000Ptacek L. a kol.: Nauka o materialu I., CERM, ISBN 80-7204-283-1
4 Plan prednasek
1. Mechanicke vlastnosti materialu, mechanicke zkousky, vliv materialu na spolecnost, epo-chy lidstva urcene prevladajıcım materialem, pokrocile materialy – chytre,
2. Struktura materialu – atomy a valencnı elektronove orbity, Mendelejevova periodickasoustava prvku, elektronegativita, vazebne sıly (kovove, kovalentnı, iontove a molekulove).
3. Rekapitulace zakladnıch skupenstvı, krystalicka a amorfnı struktura, poruchy mrızky,elasticka a plasticka deformace, krehky a tvarny lom.
4. Tuhe roztoky, difuze, termodynamika, binarnı fazove diagramy, homogennı a heterogennıkrystalizace, velikost zrn, dosahovanı maximalnı pevnosti materialu rızenım jejich struk-tury, precipitace, segregace.
5. Ocel a litina, jejich struktury a faze, tepelne zpracovanı – kalenı a popoustenı, zıhanı,tepelne mechanicke zpracovanı ocelı.
6. Vyznamne faze a body v Fe-C diagramu, logika EN systemu vysvetlena na ucelu aodlisnostech jednotlivych skupin ocelı. Specialnı kovove materialy pro automobilovy aletecky prumysl.
1. Seznamenı s podmınkami udelenı zapoctu, seznamenı s pravidly BOZP pro Laboratorexperimentalnı mechaniky CVUT FD, uvod do mechanickych zkousek pro urcovanı vlast-nostı materialu, struktura a formalnı uprava laboratornıho protokolu.
5. Struktury kovovych materialu – pocetnı prıklady na slozenı slitin, procvicenı uloh narozpady tuhych roztoku.
6. Rezerva, konzultace laboratornıch protokolu.
2
6 Organizace cvicenı v Laboratori experimentalnı mechaniky
• Zmena termınu cvicenı nenı mozna, studenti mohou navstevovat cvicenı pouze podle svehorozvrhu. Studenti opakujıcı predmet 18MTY si mohou svobodne zvolit termın cvicenı,ktery jim vyhovuje.
• Pro merenı se studenti rovnomerne rozradı do nejvyse sesti laboratornıch skupin, rozdelenıoznamı vyucujıcımu na konci prvnıho cvicenı. V prıpade rozpadnutı laboratornı skupiny(ve skupine zustane pouze jeden student) student neprodlene tuto situaci oznamı svemucvicıcımu, ktery zalezitost individalne vyresı.
• Laboratornı skupina zpracuje pred cvicenım pısemnou prıpravu, ktera bude obsahovatstrucny (nejvyse 75 slov) popis principu merenı, seznam prımo merenych velicin (vc. jed-notek), seznam neprımo merenych velicin (uvedeno v zadanı laboratornı ulohy) a vztahynutne pro vypocet.
• Na zacatku cvicenı bude laboratornı skupina po kontrole pısemne prıpravy uvedena k merıcımupracovisti a zacne podle navodu k uloze s prıpravou merenı.
• Behem merenı je treba dbat pokynu vyucujıcıho, aby byla zajistena bezpecnost pracea zaroven aby se predeslo poskozenı vybavenı laboratore.
• Kroky, k jejichz provedenı je potreba vyslovny souhlas vyucujıcıho, jsou v kazdemnavodu zvlast’ zdurazneny.
• Na konci merenı predlozı laboratornı skupina list s namerenymi hodnotami vyucujıcımuk potvrzenı.
• Studenti opakujıcı predmet 18MTY, kterı pri prvnım zapisu predmetu zıskali zapocet,nemusı znovu absolvovat laboratornı merenı, ale vypracujı mısto nich dalsı dve samostatneulohy. Zadanı techto uloh si studenti vyzadajı od sveho cvicıcıho.
Na strance http://mech.fd.cvut.cz/education/bachelor/18mty/download/mty1-laboratorni-uloha-1-tahova-zkouskanaleznete take vzorove vyhodnocovacı skripty pro vypocetnı prostredı MatLab a Octave, kteremuzete pouzıt pri zpracovanı laboratornıch protokolu.
6.2 Harmonogram laboratornıch cvicenı
Kazda studijnı skupina bude rozdelena na sest laboratornıch skupin, od jejichz cısla se budeodvıjet, v jakem poradı budou merit jednotlive laboratornı ulohy. Harmonogram je uvedenv tabulce 1.
Laboratornı skupiny 1, 2, a 3 zacınajı merenı v cas zacatku cvicenı podle rozvrhu, laboratornıskupiny 4, 5 a 6 zacınajı merenı o 45 min pozdeji.
Tabulka 1: Harmonogram merenı podle laboratornıch skupin
7 Podmınky udelenı zapoctu
1. Aktivnı ucast na cvicenıch dle pozadavku cvicıcıho (nejvyse dve absence).
2. Odevzdanı vsech zadanych laboratornıch uloh a samostatnych uloh v podobe, kterouvyucujıcı schvalı jako uplnou a spravnou.
• Zadanı uloh spolu s navody a pokyny k jejich vypracovanı jsou uvedeny v prıloze A.
3. Splnenı vsech podmınek zapoctu nejpozdeji do 18. 1. 2019.
4
8 Zkouska
8.1 Organizace zkousky
1. Zıskanı zapoctu je nutnou podmıkou pro moznost prihlasenı se na zkousku (bez udelenehozapoctu system KOS prihlasenı na zkousku neumoznı).
2. Zkouska se sklada z pısemne a ustnı casti. Pro postup k ustnı casti je potrebne splnitpodmınky pısemne casti. V prıpade prokazanı zakladnıch neznalostı v prubehu ustnı castizkousky je vysledek zkousky hodnocen jako F - nedostatecny bez ohledu na bodovy ziskv pısemne casti.
3. Vzhledem k velkemu poctu studentu predmetu 18MTY je zkouska casove narocna. Jeproto nutne vyhradit si na zkousku cely den - nenı mozne splnit jakekoli konkretnı casovepozadavky na konanı ustnı casti zkousky.
4. Omluvu ze zkousky ze zvlast’ zavaznych duvodu (po uplynutı doby odhlasovanı v systemuKOS) resı pouze manazer pro pedagogickou cinnost, Ing. Jitka Reznıckova, CSc. ([email protected]).
8.2 Pısemna cast
Pısemna cast zkousky se bude skladat ze 3 prıkladu a 8 teoretickych otazek. Prıkladystudent zpracuje vcetne vsech pouzitych postupu a uvede vysledky. U prıkladu je hodnocenaspravnost vysledku i postup resenı. Maximalnı bodovy zisk z 1 prıkladu jsou 4 body. Na kazdouz teoretickych otazek student odpovı strucne a vystihne hlavnı informace k dotazovanemutematu. Maximalnı bodovy zisk z 1 teoreticke otazky je 1 bod. Maximalnı bodovy zisk z pısemnecasti zkousky je tedy: 3× 4 + 8× 1 = 20 bodu. Na vypracovanı pısemne casti zkousky budemıt student cas 90 minut. Tematicke okruhy pro pısemnou a ustnı cast zkousky jsou uvedenyv prıloze B
8.2.1 Orientacnı hodnocenı pısemne casti
Pısemna cast zkousky bude hodnocena dle Tabulky 2.
Proved’te statickou zkousku tahem a vyhodnot’te namerena data. Urcete mez pevnosti, mezkluzu, taznost a Younguv modul pruznosti. Pro zkousku pouzijte pomerovou dlouhou zkusebnıtyc.
A.1.1 Mericı zarızenı a pomucky
• Zatezovacı stolice Instron 6300 (ovladacı software Series IX)
• Na vzorku vyznacte pocatecnı delku, ktera odpovıda dlouhe tyci.
• Upevnete vzorek do celistı zatezovacı stolice.
• Pozadejte vyucujıcıho o spustenı testu.
• Ulozte zaznam z merenı.
• Zmerte delku vzorku po pretrzenı.
A.2 Laboratornı uloha 2
Proved’te zkousku tvrdosti podle Vickerse, vyhodnot’te Vickersovu tvrdost a spravne ji zapiste.Na zadanem vzoku proved’te 10 merenı, z obdrzenych vysledku stanovte prumer a smerodatnouodchylku.
A.2.1 Postup merenı
• Zapnete osvetlenı mikroskopu tvrdomeru.
• Vlozte zadany vzorek na stolek tvrdomeru.
• Otacenım rucnıho kola nastavte vysku stolku tak, aby byl na matnici videt zaostrenyobraz.
Proved’te a vyhodnot’te razovou zkousku v ohybu. Test proved’te na vzorku o pokojove teplotea na vzorku zchlazenem mrazicım sprejem. Pro oba vzorky urcete narazovou praci a vypoctetevrubovou houzevnatost. Vysledky spravne zapiste.
A.3.1 Mericı zarızenı a pomucky
• Charpyho kladivo
• Posuvne merıtko
• Mrazicı sprej
A.3.2 Postup merenı
• Zmerte rozmery vzorku potrebne k vyhodnocenı zkousky a zakotujte je do nacrtku vdomacı prıprave.
• Umıstete zkouseny vzorek na podpory Charpyho kladiva.
• Nastavte rucku cıselnıku do nulove polohy.
• Na pokyn vyucujıcıho vyzdvihnete kladivo a zajistete zapadku.
• Pozadejte vyucujıcıho o uvolnenı zapadky kladiva.
Urcete teoretickou hustotu materialu zadaneho v tabulce 3. Potrebne vlastnosti daneho prvkuzıskejte z duveryhodneho zdroje (uved’te citaci). Vlastnosti krystalicke mrızky, na kterychteoreticka hustota zavisı, se menı s teplotou. Uved’te proto, pro jakou teplotu Vami nalezenehodnoty platı.
leden Ni kveten Al zarı Vunor Au cerven Cr rıjen Mo
brezen Ir cervenec Pb listopad Agduben Pd srpen W prosinec Li
Tabulka 3: Prvky pro ulohu 4
A.5 Samostatna uloha 5
Napiste, ktere faze jsou prıtomne ve slitine z diagramu na obrazku 6 o chemickem slozenızadanem vzorcem 1 a teplote zadane vzorcem 2. Dale urcete vzajemny pomer techto fazı vtuhem roztoku pri danem chemickem slozenı a teplote (pouzijte pakove pravidlo). Rovnez urceteprumernou hustotu tuheho roztoku s danym chemickym slozenım pri normalnı teplote. Uvazujte,ze rozlozenı fazı a prvku v nich je v celem uvazovanem objemu homogennı. Hustoty dılcıchprvku Sn a Pb naleznete v duveryhodnem zdroji a uved’te na nej citaci. Obrazek k dalsımuzpracovanı naleznete ke stazenı na: http://mech.fd.cvut.cz/education/bachelor/18mty/download/mty-samostatna-uloha-5/.
