Struktura a vlastnosti materiálů (FSI-3SV)

Kurz má poskytnout znalosti o složení, struktuře a zpracování materiálů ve vztahu k jejich vlastnostem směrodatným pro zpracovatelské technologie a konstrukční využití. Souběžně poskytuje povědomí o environmentálních aspektech jak výroby materiálů, tak jejich zpracování a vlivu těchto parametrů na volbu materiálů.Umožňuje pochopit podstatu výše uvedených jevů a příčinné souvislosti mezi nimi.
Předmět vytváří teoretické i praktické znalosti základních metod
nedestruktivního zkoušení materiálu a provozní diagnostiky.
Technologům poskytne kurz znalosti o vztazích mezi strukturou, substrukturou a zpracovatelskými vlastnostmi konstrukčních materiálů.
Konstruktérům poskytne znalosti pro plné využívání užitných vlastností konstrukčních materiálů. Pro všechny materiály (běžných i vysokých parametrů) vymezuje kurz zásady pro jejich technicky a ekonomicky vhodnou aplikaci s přihlédnutím k environmentálním hlediskům.

1. Stavba atomu, základy krystalografie
2. Základní pojmy z fyzikální chemie (entropie, volná energie, volná entalpie,
fáze, fázové rovnováhy, chemické rovnováhy)
3. Struktura reálných krystalů (poruchy krystalické mřížky a jejich vlastnosti)
4. Termodynamika pevných látek
5. Difuze, difuzní procesy
6. Fáze v kovových a keramických soustavách. Rovnovážné diagramy
7. Fázové přeměny
8. Deformační a lomové vlastnosti , zkoušení mechanických vlastností konstrukčních materiálů

Fázové přeměny při tepelném zpracování kovů a slitin. Základní poznatky o konstrukčních materiálech (slitiny na bázi železa a neželezných kovů, keramika, polymery, kompozity) - vztah jejich chemického složení a technologického zpracování ke krystalografickým, substrukturním, strukturním a mechanickým charakteristikám, degradační procesy při použití těchto materiálů. Vliv volby technologie výroby materiálů na uhlíkovou stopu. Základní zásady volby materiálu pro strojírenské konstrukce z hlediska funkčního i z hledisek environmentálních a uhlíkové stopy použití a recyklace materiálů. 

Hodnocení předmetu je bodové dle ECTS, celkový maximální zisk je 100 bodů. Ze cvičení lze získat maximálne dvacet bodů, ze zkoušky lze získat maximálně 80 bodů.

Podmínky udělení zápočtu: Účast ve všech cvičeních je povinná, neúčast musí být řádně omluvena. Základní podmínkou pro udělení zápočtu je
absolvování všech cvičení, zpracování protokolů ze cvičení podle pokynů učitele. Zvládnutí látky je kontrolováno dvěma zápočtovými testy. Student musí úspěšně absolvovat  oba tyto testy. Z těchto testů lze v náhradním termínu opravovat pouze jeden. 
V případě neúčasti omluvené neúčasti řeší stuent nahrazení a zpracování příslušného tématu se svým vyučujícím. 

Zkouška: Zkouška se skládá z části písemné a ústní. V písemné části zkoušky student zpracuje otázky z témat, která byla přednesena v
průběhu semestru. Při ústní zkoušce student zodpoví dotazy týkající se
písemné části a další doplňující otázky zkoušejícího.

1. Výroba oceli s ohledem na environmentální dopady, chemické složení oceli, Doprovodné a přísadové prvky ve slitinách železo – uhlík.


2.  Fázové přeměny při tepelném zpracování slitin železa.


3.  Postupy tepelného zpracován


4. Konstrukční oceli nízkouhlíkové: pro svařované konstrukce cementační, pro hluboký tah a oceli k zušlechťování


5. Korozivzdorné oceli


6. Nástrojové oceli


7. Druhy litin


8. Neželezné kovy A


9. Neželezné kovy B


10. Konstrukční polymerní materiály


11. Keramika


12. Kompozitní a pokročilé materiály


13. Volba konstrukčních materiálů s ohledem na environmentální hledisko.

1. Normy značení materiálů


2. Fe-Fe₃C


3. Austenitizace


4. Tepelné zpracování


5. Nízkouhlíkové, hlubokotažné a svařitelné oceli


6. Chemicko-tepelné zpracování – cementační a nitridační oceli


7. Korozivzdorné oceli


8. Nástrojové oceli


9. Grafitické litiny


10. Neželezné kovy A


11. Neželezné kovy B


12. Polymerní materiály


13. Praktické aplikace

PTÁČEK, Luděk, a kol. Nauka o materiálu I. 2., rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2003. ISBN 80-7204-283-1.

PTÁČEK, Luděk, a kol. Nauka o materiálu II. 2., opr. a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. ISBN 80-7204-248-3.

CALLISTER, William D.; RETHWISCH, David G. Fundamentals of materials science and engineering. London: Wiley, 2000.