Degradační procesy ve strojírenských materiálech (FSI-EDE)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMVI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem uvedeného kurzu je seznámit studenty s problematikou výrobních a provozních degradací strojírenských materiálů na takové úrovni, aby byli schopni posoudit vliv použitých technologií a podmínek exploatace na vlastnosti materiálů součástí a konstrukcí.
Výstupy studia a kompetence:
Daný kurs umožní studentům získat základní informace o provozních a výrobních degradacích strojírenských materiálů. Studenti se naučí pohlížet na materiál jako na chemicky a strukturně heterogenní těleso, jehož stavy mohou být výrazně ovlivňovány podmínkami exploatace.
Prerekvizity:
Znalosti matematiky a fyziky na úrovni základních kurzů probíhajících na vysokých školách technického a přírodovědeckého zaměření. Základní znalosti z oboru materiálového inženýrství a souvisejících výrobních technologií (metalurgie, slévárenství, tváření, svařování). Dále se předpokládá znalost těchto experimentálních metod: metalografie, rastrovací a transmisní elektronová mikroskopie, rtg. spektrální mikroanalýza (EDS, WDS).
Obsah předmětu (anotace):
Kurs "Degradační procesy ve strojírenských materiálech" by měl seznámit studenty se základními mechanismy výrobní a provozní degradace vlastností strojírenských materiálů, zejména ocelí a ostatních kovů. Získané znalosti umožní přesněji určit mezní stav a efektivněji využít používané materiály na straně jedné a kvalifikovaně odhadnout příčiny porušení na straně druhé.
Výrobní degradace (metalurgie, čistota, chemická a strukturní heterogenita a vlivy svařování jako příklad vlivu vlastního technologického procesu). Problematika výrobních degradací bude doplněna o přehled vad vyskytujících se v odlitcích, tvářených polotovarech a ve svarových spojích
Provozní degradace (koroze vodíková křehkost, opotřebení, radiační zkřehnutí, strukturní stabilita - podstata, vliv především na mechanické vlastnosti, metody zkoušení resp. hodnocení).
Metodika analýz příčin poruch strojních částí, včetně praktických příkladů
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky pro udělení zápočtu: Presence ve cvičeních, prokázání základních znalostí probírané tematiky v průběhu cvičení při řešení příkladů, či modelových problémů.
Zkouška. Zkouškou jsou prověřovány znalosti pojmů, definic a podstaty probrané tematiky. Důraz je kladen na ověření schopnosti aplikovat získané znalostí. Zkouška je ústní, v případě třetího termínu písemná i ústní.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Kontrolovanou výukou je účast na cvičení, presenci vede cvičící V případě zjištění základních neznalostí a v případě neomluvené absence cvičící zadá téma samostatné písemné práce.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Fraktografie kovových materiálů (základní mechanismy, některé typy defektních lomů).
2. Vliv metalurgie na vlastnosti ocelí.
3. Čistota a její vliv na vlastnosti materiálů.
5. Chemická a související strukturní heterogenita.
6. Výrobní a provozní degradace svarových spojů, strukturní stabilita
7. Vady odlitků a svarových spojů
8. Vady tvářených polotovarů.
9. Poškození vyvolaná korozí
10. Vodíková křehkost.
11. Poškození způsobená radiací.
12. Opotřebení materiálů.
13. Analýzy příčin poruch strojních částí.
    Cvičení 1. Fraktografie - základní mechanismy porušování.
2. Fraktografie - některé typy defektních lomů.
3. Desoxidace ocelí hliníkem (bodliny, lasturové lomy, typy sulfidických vměstků).
4. Dendritická segregace, mikrosegregace - výpočet, vliv na vlastnosti.
5 Vady odlitků a svarů, ukázky.
6. Vady tvářených polotovarů, ukázky.
7. Exkurze do metalurgického podniku (ŽĎAS).
8. Presentace případů vodíkové křehkosti.
9. Opotřebení materiálů, výpočty.
10. Opotřebení materiálů, presentace.
11. Presentace případů korozního poškození.
12.Analýzy příčin poruch strojních částí, metodika
13. Závěrečné konzultace, zápočet

6. .
Literatura - základní:
1. STRNADEL Bohumil. Nauka o materiálu II: Degradační procesy a design konstrukčních materiálů. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2008, 280 s. ISBN 978-80-248-1842-9.
2. Wulpi, D.J. How Components Fail, 2nd ed., ASM International 2001, 293 s. ISBN 0-87170-631-8.
3. ELBEL, Tomáš. Diagnostika a řízení kvality odlitků: studijní opora. VŠB-Technická universita Ostrava, 2014, 179 s. ISBN 978-80-248-3584-6 (dostupné z https://www.fmmi.vsb.cz/export/sites/fmmi/modin/cs/studijni-opory/resitelsky-tym-2-metalurgie/diagnostika-a-rizeni-kvality-odlitku/Elbel_Diagnostika-a-rizeni-kvality-odlitku.pdf)
4. ČSN 42 0015 - Vady tvářených ocelových hutních výrobků. Názvosloví a třídění vad
4. KUTZ, M. Handbook of Environmental Dagradation of Materials: Second Edition. Elsevier, 2012. DOI: 10.1016/C2010-0-66227-4. ISBN 9781437734560.
Literatura - doporučená:
1. STRNADEL, Bohumír. Řešené příklady a technické úlohy z materiálového inženýrství, Ostrava 1998, 334 s. ISBN 80-238-3082-1.
2. STRNADEL, B. Nauka o materiálu II, Degradační procesy a design konstrukčních materiálů (učební text) VŠB TU:Ostrava 2011.
3. BOYD, Geoffrey M. (ed).Brittle fracture in steel structures. Elsevier, 2016, 136 s. ISBN 9781483192505.
3. WULPI Donald J. How Components Fail, Second Edition, ASM International 2001, 293 s. ISBN 0-87170-631-8.
4. COLLINS, Jack A. Failure of materials in mechanical design: analysis, prevention. John Wiley & Sons, 1993, 672 s. ISBN 9780471558910.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B-ZSI-P prezenční studium MTI Materiálové inženýrství -- zá,zk 9 Povinný 1 3 L