dr inż. Hanna Smoleńska

MATERIAŁOZNAWSTWO
Wydział Mechaniczny,
Mechatronika, sem. I

Prowadzący :
dr inż. Hanna Smoleńska –
Katedra Inżynierii Materiałowej i
Spajania, Wydz. Mechaniczny

Kontakt:

[e-mail]

Ż

elbet, pokój nr 130

Literatura podstawowa:

1. Głowacka M., Zieliński A., (red.) Podstawy materiałoznawstwa, Politechnika
Gdańska, Gdańsk, 2011,

http://www.mech.pg.gda.pl/katedra/imis/wp-

content/blogs.dir/49/files/2012/05/skrypt.htm

2. Głowacka M. (red.). Metalozawstwo, Politechnika Gdańska, Gdańsk, 1996
3. Przybyłowicz K.: Metaloznawstwo. WNT, Warszawa, 1992.
4. Dobrzański L.A.: Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. WNT,
Warszawa, 2002.
5. Dobrzański L.A.: Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe. WNT,
Warszawa, 2005.
6. Przybyłowicz K., Przybyłowicz J.: Materiałoznawstwo w pytaniach i
odpowiedziach. WNT, Warszawa, 2007.

Literatura uzupełniajaca:

1. Ashby F.A., Jones D.R.: Materiały inżynierskie. Tom I i II. WNT, Warszawa,
1995.
2. Callister W.D.: Materials Science and Engineering. Wiley and Sons, 2000-
2006.
3. Dobrzański L.A.: Metalowe materiały inżynierskie. WNT, Warszawa, 2004.

Materiały pomocnicze

• Skrypt do „Podstaw materiałoznawstwa”
•

http://www.mech.pg.gda.pl/katedra/imis/st
udenci/skrypty/

• Logowanie
• Login: kimis
• Hasło: kimis2011

TEMATY WYKŁADÓW

1. Charakterystyka ciał stałych
2. Struktura materiałów
3. Defekty struktury
4. Budowa stopów metali
5. Układy równowagi fazowej
6. Układ równowagi żelazo-węgiel
7. Stopy żelaza
8. Krystalizacja materiałów metalowych
9. Obróbka plastyczna tworzyw metalowych
10. Obróbka cieplna tworzyw metalowych
11. Właściwości materiałów
12. Degradacja materiałów
13. Stopy metali nieżelaznych
14. Tworzywa niemetalowe

ZASADY ZALICZENIA

• Pytania typu egzaminacyjnego:

http://www.mech.pg.gda.pl/katedra/imis/zmk/48-2/

• Egzamin, 3 terminy: zerowy, podstawowy i

poprawkowy

• 8 do 10 pytań – 45 minut
• Próg zaliczenia: 51%

• Ściąganie (w dowolnej formie)

powoduje usunięcie z sali i możliwość

zdawania dopiero w terminie

poprawkowym!

Co to jest materiałoznawstwo i do

czego jest potrzebne?

Co to jest materiałoznawstwo i do czego jest potrzebne?

Dziedzina wiedzy zajmująca się:

• badaniem

składu chemicznego

,

struktury

i

właściwości

materiałów metalowych i niemetalowych

oraz
• badaniem

wpływu

zmian składu chemicznego i struktury na

właściwości

materiałów (

Inżynieria materiałowa

)

w celu

• opracowania nowych tworzyw lub udoskonalania istniejących

tworzyw,

• przewidywania wpływu ich syntezy i przetwarzania na

właściwości,

• przewidywania zachowania się materiałów w czasie pracy,
• rozwiązywania zaistniałych problemów materiałowych.

Trochę historii

•

Przełom XVIII/XIX wieku: odkrycie, ze stal jest stopem

*

ż

elaza z węglem, na podstawie eksperymentu

polegającego na stopieniu tygla wykonanego z żelaza z
włożonym do niego diamentem.

• Analiza chemiczna stała się główną metodą
charakteryzowania metali. (Rozpatrywano związki między
składem chemicznym i technologią wykonania materiałów
metalowych z podstawowymi cechami użytkowymi, takimi
jak: twardość, kruchość, plastyczność).

*Stop – tworzywo składające się z metalu stanowiącego osnowę, do
którego wprowadzono co najmniej jeden pierwiastek (metal lub niemetal)
w celu zmiany jego właściwości w żądanym kierunku.

Badanie „anatomii metali” - R. A. Réaumur, który w 1722 roku podjął próbę
wizualnego wniknięcia w wewnętrzną budowę stopu żelaza.
Jako pierwszy w świecie, badając pod mikroskopem przy powiększeniu
prawdopodobnie mniejszym niż 150x, „ziarno stali”, wykonał graficzny
schemat wewnętrznej budowy stali, którą to budowę określił jako komórkową.

Sformułowany przez Réaumura pogląd, że obróbkę cieplna stali należy
tłumaczyć zachodzącymi w niej przemianami wewnętrznymi, ukierunkował
dociekania i badania metali i stopów metalicznych w następnych latach

.

Budowa komórkowa stali oglądana pod
mikroskopem przez Réaumura w 1722r.:
M- komórki, V- pustki

Połowa XIX wieku: powstanie nowej dyscypliny –

metalografii

, zajmującej się badaniem i opisywaniem

mikrostruktury metali, do czego doprowadził wynalazek
mikroskopu świetlnego, umożliwiającego badanie w świetle

odbitym nieprzezroczystych
materiałów - (H.C. Sorby).

Przeprowadzono pierwsze
badania mikrostruktury stali.

Połowa XIX wieku: opracowanie metod
charakteryzowania właściwości mechanicznych
materiałów oraz procedur badań.

Wykrycie efektów związanych z

odkształceniem

sprężystym i plastycznym metali.

Pierwsze badania nad wpływem składu chemicznego
materiałów i ich obróbki cieplnej na mikrostrukturę oraz
związku mikrostruktury z właściwościami użytkowymi.

Początek prac nad zjawiskiem prowadzącym do
umocnienia stali podczas hartowania (koniec prac –
początek I wojny światowej).

Koniec XIX wieku: wynalezienie dokładnej metody
pomiaru temperatury przy pomocy termopary (Le
Chatelier), co pozwoliło na

wyznaczanie wykresów

równowagi fazowej

, przy zastosowaniu

termodynamicznych zasad opracowanych przez Gibbsa.
Wykresy ilustrują skład fazowy (strukturę) stopów w
funkcji składu chemicznego i temperatury.

Wykresy mają do dziś podstawowe znaczenie przy
projektowaniu stopów.

Początek XX wieku: wykształcenie się nowej
dyscypliny nazwanej

metaloznawstwem

, której

częścią składową jest metalografia.

Metaloznawstwo zajmuje się badaniem budowy
fazowej materiałów metalowych oraz zachodzących
w niej przemian z punktu widzenia mikrostruktury,
oraz jej relacji z technologią i właściwościami,
głównie mechanicznymi.

Początek XX wieku: odkrycie przez von Lauego

dyfrakcji promieni X na sieci krystalicznej i
stwierdzenie, przez Braggów, za ich pomocą, że
metale

mają strukturę krystaliczną.

Włączenie krystalografii w obszar zainteresowania
metaloznawstwa, co otworzyło możliwość zmiany skali
rozpatrywania struktury metali.

Lata 20. XX wieku: stworzenie podstaw
elektronowej teorii metali, wiążącej podstawowe

właściwości ciał stałych z zachowaniem elektronów

oraz podstaw

teorii defektów budowy krystalicznej

.

Początek stosowania strukturalnego podejścia do
innych materiałów niż metale.

Lata 40. XX wieku: wyodrębnienie nowej dyscypliny
fizyki metali, a następnie jej przekształcenie w

fizykę

ciała stałego

– w wyniku zainteresowania innymi

materiałami, głównie półprzewodnikami.

Połowa XX wieku: zastosowanie mikroskopu

elektronowego

, o większej zdolności rozdzielczej niż

mikroskop świetlny, do badań struktury materiałów.
Możliwości równoległej

analizy chemicznej w mikroskali

oraz

identyfikacji faz

.

Początek lat 60. XX wieku: umocnienie świadomości,

ż

e w odniesieniu do różnych klas materiałów stosuje się

to samo podejście oraz dla ich badania wykorzystuje się
te same metody doświadczalne, co doprowadziło do
wyłonienia

nauki o materiałach i inżynierii materiałowej

,

które włączyły w swoje ramy następujące dziedziny:
metaloznawstwo,
ceramikę,
 fizykochemię polimerów,
 fizykę ciała stałego,
krystalografię,
 chemię fizyczną
oraz elementy dyscyplin inżynierskich związanych

bezpośrednio z materiałami.