Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Mechatronika (S1)
Sylabus przedmiotu Podstawy nauki o materiałach:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Mechatronika | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauk technicznych, studiów inżynierskich | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Podstawy nauki o materiałach | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Instytut Inżynierii Materiałowej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Paweł Kochmański <Pawel.Kochmanski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 2,0 | ECTS (formy) | 2,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Znajomość podstawowego kursu , chemii, fizyki i matematyki na poziomie absolwenta szkoły średniej. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Student zdobywa wiedzę i umiejętności w zakresie omawianych treści programowych, przydatną do formułowania i rozwiązywania prostych zadań z wiedzy o właściwościach materiałów. |
| C-2 | Student zdobywa umiejętość korzystania ze źródeł literatury. |
| C-3 | Student rozwija umiejętność pracy w grupie. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Obliczanie składu ilościowego i wyprowadzanie wzorów związków chemicznych, układanie i bilansowanie równań reakcji chemicznych. Stopień utlenienia, reakcje utleniania – redukcji, pojęcie szeregu elektrochemicznego metali, dysocjacji elektrolitycznej. Podstawowe prawa elektrochemii,i przebieg procesu elektrolizy. Potencjał elektrodowy, standardowy potencjał elektrodowy; elektrody odniesienia: wodorowa, kalomelowa. Ogniwa galwaniczne – budowa i zasada działania, równanie Nernsta, siła elektromotoryczna ogniwa (SEM). | 5 |
| T-L-2 | Układ równowagi Fe-Fe3C. Znakowanie stopów technicznych. Odlewnicze stopy żelaza – żeliwa, staliwa. Stale konstrukcyjne. Obróbka cieplna stopów żelaza. Obróbka cieplno – chemiczna. Stale narzędziowe. Stale o specjalnych właściwościach. Stopy aluminium. Stopy miedzi. | 10 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Konfiguracja elektronowa atomów. Wiązania międzyatomowe. Wiązania międzycząsteczkowe. Hierarchiczny model struktury materiału: konfiguracja elektronowa atomów, charakter wiązania, struktura, defekty struktury krystalicznej. Właściwości chemiczne i fizyczne materiałów. Stany skupienia materii: gazy, ciecze, ciała stałe. Prawa stanu gazowego. Chemia roztworów wodnych. Klasyfikacja prostych i złożonych substancji oraz reakcji chemicznych. Statyka i kiinetyka chemiczna. Procesy utleniania i redukcji. Podstawy elektrochemii: potencjał elektrodowy, równowagowy, stacjonarny. Zjawisko polaryzacji i przyczyny. Ogniwa galwaniczne. Zjawisko elektrolizy. Prawa Faradaya. | 5 |
| T-W-2 | Wprowadzenie do nauki o materiałach: znaczenie materiałów w technice, podział i charakterystyka podstawowych grup materiałów. Struktura krystalograficzna i jej wpływ na właściwości metali i stopów. Defekty struktury krystalograficznej i ich wpływ na właściwości metali i stopów. Materiały amorficzne. Podstawy krystalizacji metali i stopów. Odkształcenie plastyczne. Zgniot, umocnienie i rekrystalizacja. Zużycie i niszczenie elementów maszyn. Przemiany fazowe i fazy w stopach metali. Równowaga fazowa w stopach. Badania metalograficzne metali i stopów: makroskopowe, mikroskopowe, nieniszczące, nowoczesne metody badań metali i stopów. Stopy żelaza z węglem. | 10 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych. | 15 |
| A-L-2 | Uczestnictwo w konsultacjach. | 1 |
| A-L-3 | Samodzielne opracowanie wyników eksperymentów. | 6 |
| A-L-4 | Przygotowanie do zajęć na podstawie wskazanej literatury. | 8 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w wykładach | 15 |
| A-W-2 | Samodzielne analizowanie treści wykładu w opraciu o wskazaną literaturę. | 5 |
| A-W-3 | Przygotowanie do egzaminu w oparciu o wskazaną literaturę. | 8 |
| A-W-4 | Uczestnictwo w konsultacjach | 2 |
| 30 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny z użyciem środków audiowizualnych, tj. filmy dydaktyczne, prezentacje komputerowe. |
| M-2 | Ćwiczenia laboratoryjne. Wykonywanie ekperymentów w laboratorium. Prezentacje sprawozdań z przeprowadzonych ekperymentów. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Ćwiczenia laboratoryjne. Na podstawie wykonanych wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, zaliczeń krótkich sprawdzianów sprawdzajacych przygotowanie do ćwiczeń oraz prezentacji sprawozdań w formie pisemnej i ustnej student uzyskuje zaliczenie podsumowujące. |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Wykład. Po uprzednim zaliczeniu ćwiczeń laboratoryjnych student przystępuje do egzaminu pisemnego; ocenę pozytywną otrzymuje po uzyskaniu co najmniej połowy punktów. Do egzaminu ustnego przystępują studenci po uzykaniu ok 50% punktów z egzaminu pisemnego. |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Ocena końcowa z przedmiotu jest średnią ważoną z egzaminu (współczynnik wagi 1,0) oraz ćwiczeń laboratoryjnych (współczynnik wagi 0,6). |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ME_1A_B14_W01 Student ma wiedzę w zakresie struktury i właściwosci materiałów stanowiacych podstawy wiedzy o materiałach konstrukcyjnych. | ME_1A_W06 | T1A_W06 | InzA_W01 | C-1, C-2, C-3 | T-L-2, T-W-1, T-W-2 | M-1 | S-2, S-3 |
| ME_1A_B14_W02 Student ma wiedzę o zjawiskach zachodzących podczas korozyjnego niszczenia materiałów prowadzącą do zrozumienia głównych przyczyn ataku korozyjnego elementów konstrukcji i świadomego stosowania metod ochrony materiałów przed niszczącym działaniem środowiska oraz kontroli, które można zastosować na etapach projektowania, doboru materiałów i produkcji. | ME_1A_W06 | T1A_W06 | InzA_W01 | C-1 | T-W-1 | M-2 | S-1 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ME_1A_B14_U02 Student potrafi skorelować strukturę materiałów konstrukcyjnych oraz narzędziowych z ich właściwościami oraz potrafi wybrać metodę badań struktury i właściwości materiałów, a także dokonać interpretacji uzyskanych wyników. Student potrafi dobrać odpowiedni materiał do pracy elementu konstrukcyjnego w danych warunkach eksploatacyjnych. | ME_1A_U01 | T1A_U01 | — | C-1 | T-L-2, T-W-1, T-W-2, T-L-1 | M-1 | S-2, S-3 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ME_1A_B14_K02 Umiejętność rozrózniania materiałów, oceny ich właściwości i przydatności w konstrukcji maszyn | ME_1A_K01 | T1A_K01 | — | C-1, C-2, C-3 | T-L-2, T-W-2 | M-1 | S-2, S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ME_1A_B14_W01 Student ma wiedzę w zakresie struktury i właściwosci materiałów stanowiacych podstawy wiedzy o materiałach konstrukcyjnych. | 2,0 | nie zna podstaw materiałoznawstwa |
| 3,0 | Student zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej. | |
| 3,5 | Student zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej, potrafi omówić przemiany fazowe w stali zachodzące podczas nagrzewania oraz chłodzenia. Potrafi skorelować właściwości materiału ze jego strukturą. | |
| 4,0 | Student dobrze zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Dobrze rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej, potrafi omówić przemiany fazowe w stali zachodzące podczas nagrzewania oraz chłodzenia. Potrafi skorelować właściwości materiału ze jego strukturą. | |
| 4,5 | Student dobrze zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Dobrze rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej, potrafi omówić przemiany fazowe w stali zachodzące podczas nagrzewania oraz chłodzenia. Potrafi skorelować właściwości materiału ze jego strukturą. Posiada znajomość podstawowych metod badań struktury materiałów. | |
| 5,0 | Student dobrze zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Dobrze rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej, potrafi omówić przemiany fazowe w stali zachodzące podczas nagrzewania oraz chłodzenia. Potrafi skorelować właściwości materiału ze jego strukturą. Posiada znajomość podstawowych metod badań struktury materiałów i potrafi interpretować uzyskiwane wyniki. | |
| ME_1A_B14_W02 Student ma wiedzę o zjawiskach zachodzących podczas korozyjnego niszczenia materiałów prowadzącą do zrozumienia głównych przyczyn ataku korozyjnego elementów konstrukcji i świadomego stosowania metod ochrony materiałów przed niszczącym działaniem środowiska oraz kontroli, które można zastosować na etapach projektowania, doboru materiałów i produkcji. | 2,0 | nie zna podstaw z materiałoznawstwa i terminologii z zakresu korozji-erozji. |
| 3,0 | zna podstawy materiałoznawstwa, potrafi opisać zależność struktury od właściwości materiałów, zna terminologię z zakresu korozji-erozji. | |
| 3,5 | zna dobrze podstawy materiałoznawstwa, potrafi opisać zależność struktury od właściwości materiałów, porafi podać przykłady zastosowania, potrafi opisać wpływ zjawisk fizykochemicznych na strukturę materiałów, zna klasyfikacje objawów i mechanizmów korozji, korozji-erozji, zna sposoby oceny ilościowej, wymieni metody zabezpieczeń antykorozyjnych i tribokorozyjnych. | |
| 4,0 | zna dobrze podstawy materiałoznawstwa, potrafi opisać zależność struktury od właściwości materiałów, porafi podac przyklady zastosowania, potrafi opisać wpływ zjawisk fizykochemicznych na strukturę materiałów, zna dobrze techniki badawcze z zakresu materiałoznawstwa, rozumie mechanizmy zniszczenia i rozumie przyczyny zniszczenia materiałów w warunkach eksploatacyjnych. | |
| 4,5 | zna bardzo dobrze podstawy materiałoznawstwa, potrafi opisać zależność struktury od właściwości materiałów, porafi podac przyklady zastosowania, potrafi opisać wpływ zjawisk fizykochemicznych na strukture materiałów, zna przykłady i potrafi opisać struktury wybranych materiałów specjalnych, zna dobrze techniki badawcze z zakresu materiałoznawstwa, zna mechanizmy zniszczenia i rozumie przyczyny zniszczenia materiałów w warunkach eksploatacyjnych. | |
| 5,0 | zna bardzo dobrze podstawy materiałoznawstwa, potrafi opisać zależność struktury od właściwości materiałów, porafi podac przyklady zastosowania, potrafi opisać wpływ zjawisk fizykochemicznych na strukture materiałów, zna przykłady i potrafi opisac struktury wybranych materiałów specjalnych, zna bardzo dobrze techniki badawcze z zakresu, proponuje sposoby zabezpieczania konstrukcji przed zniszczeniem korozyjnym lub tribokorozyjnym. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ME_1A_B14_U02 Student potrafi skorelować strukturę materiałów konstrukcyjnych oraz narzędziowych z ich właściwościami oraz potrafi wybrać metodę badań struktury i właściwości materiałów, a także dokonać interpretacji uzyskanych wyników. Student potrafi dobrać odpowiedni materiał do pracy elementu konstrukcyjnego w danych warunkach eksploatacyjnych. | 2,0 | nie zna podstaw materiałoznawstwa |
| 3,0 | Student uczestniczył w zajęciach. Student zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej. | |
| 3,5 | Student zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej, potrafi omówić przemiany fazowe w stali zachodzące podczas nagrzewania oraz chłodzenia. Potrafi skorelować właściwości materiału ze jego strukturą. | |
| 4,0 | Student uczestniczył w zajęciach. Student dobrze zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Dobrze rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej, potrafi omówić przemiany fazowe w stali zachodzące podczas nagrzewania oraz chłodzenia. Potrafi skorelować właściwości materiału ze jego strukturą. | |
| 4,5 | Student uczestniczył w zajęciach. Student dobrze zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Dobrze rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej, potrafi omówić przemiany fazowe w stali zachodzące podczas nagrzewania oraz chłodzenia. Potrafi skorelować właściwości materiału ze jego strukturą. Posiada znajomość podstawowych metod badań struktury materiałów. | |
| 5,0 | Student uczestniczył w zajęciach. Student bardzo dobrze zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Dobrze rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej, potrafi omówić przemiany fazowe w stali zachodzące podczas nagrzewania oraz chłodzenia. Potrafi skorelować właściwości materiału ze jego strukturą. Posiada znajomość podstawowych metod badań struktury materiałów i potrafi interpretować uzyskiwane wyniki. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ME_1A_B14_K02 Umiejętność rozrózniania materiałów, oceny ich właściwości i przydatności w konstrukcji maszyn | 2,0 | nie zna podstaw materiałoznawstwa |
| 3,0 | Student zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej. Potrafi dokonać wyboru materiału do pracy w określonych warunkach. | |
| 3,5 | Student zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej, potrafi omówić przemiany fazowe w stali zachodzące podczas nagrzewania oraz chłodzenia. Potrafi skorelować właściwości materiału ze jego strukturą. Potrafi dokonać wyboru materiału do pracy w określonych warunkach. | |
| 4,0 | Student dobrze zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Dobrze rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej, potrafi omówić przemiany fazowe w stali zachodzące podczas nagrzewania oraz chłodzenia. Potrafi skorelować właściwości materiału ze jego strukturą. Potrafi dokonać wyboru materiału do pracy w określonych warunkach. | |
| 4,5 | Student dobrze zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Dobrze rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej, potrafi omówić przemiany fazowe w stali zachodzące podczas nagrzewania oraz chłodzenia. Potrafi skorelować właściwości materiału ze jego strukturą. Posiada znajomość podstawowych metod badań struktury materiałów. Potrafi dokonać wyboru materiału do pracy w określonych warunkach. | |
| 5,0 | Student bardzo dobrze zna podstawy materiałoznawstwa w zakresie wybranych zagadnień z fizyki metali, krystalizacji, odkształcenia, budowy stopów. Dobrze rozumie proste układy równowagi fazowej. Zna układ równowagi żelazo - węgiel. Student zna teoretyczne podstawy obróbki cieplnej, potrafi omówić przemiany fazowe w stali zachodzące podczas nagrzewania oraz chłodzenia. Potrafi skorelować właściwości materiału ze jego strukturą. Posiada znajomość podstawowych metod badań struktury materiałów i potrafi interpretować uzyskiwane wyniki. Potrafi dokonać wyboru materiału do pracy w określonych warunkach. |
Literatura podstawowa
- L.Jones, P.Atkins, Chemia ogólna, PWN, Warszawa, 2009, I, tom I i II
- J. Baszkiewicz, M. Kamiński, Podstawy korozji materiałów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2006, II
- M.J.Sienko, R. A. Plane, Chemia - podstawy i zastosowania, WNT, Warszawa, 1999, V, (wyd. V z uaktualnioną nomenklaturą)
- G.Wranglen, Podstawy korozji i ochrony metali, WNT, Warszawa, 1985, II
- E.Jagodzińska, Ćwiczenia laboratoryjne z chemii ogólnej, Skrypt Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 1999, I
- H.H. Uhlig, Korozja i jej zapobieganie, WNT, Warszawa, 1976
- Red. Z.Jabłoński, Ćwiczenia laboratoryjne i rachunkowe z chemii ogólnej i technicznej, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 1983, I
- Dobrzanski L.A, Materiały inzynierskie i projektowanie materiałowe: podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2006
- Dobrzanski L.A., Materiały inzynierskie i projektowanie materiałowe: podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, WNT, Warszawa, 2006
- S. Prowans, Metaloznawstwo, PWN, Warszawa, 1988
- S. Prowans, Metaloznawstwo, PWN, Warszawa, 1988
- L. A. Dobrzanski, Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach, WNT, Warszawa, 1994
- K. Przybyłowicz, Metaloznawstwo, WNT, Warszawa, 1994
- A. Barbacki, Metaloznawstwo dla mechaników, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 1998
- A. Barbacki, Metaloznawstwo dla mechaników, Wydawnictwo Politechniki Poznanskiej, Poznan, 1998
- S. Prowans, Materiałoznawstwo – cwiczenia laboratoryjne, Politechnika Szczecinska, Szczecin, 1978
Literatura dodatkowa
- M.Kamiński, B.Ważyński, Podstawy chemii dla inzynierii materialowej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2004, I
- A. Appen, Żaroodporne powłoki nieorganiczne, WNT, Warszawa, 1970
- S. Mrowec, T. Weber, Korozja gazowa metali, Wyd. „Śląsk”, Katowice, 1975
- L. A. Dobrzański, Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, WNT, Gliwice -Warszawa, 2002