Detail předmětu
Fyzikálně-chemické základy výroby kovových materiálů
FSI-WFZ Ak. rok: 2021/2022 Zimní semestr
Fyzikálně chemické principy výroby kovových materiálů na bázi železa vycházející z termodynamické aktivity prvků a jejímu použití v metalurgických výpočtech. Výpočty termodynamické rovnováhy a rovnovážné konstanty pro prvky v polykomponentním roztoku a plyny ve slitinách železa. Základní metalurgické reakce probíhající při výrobě surového železa na vysokých pecích a výroby oceli v kyslíkových konvertorech odlévané na zařízení plynulého odlévaní a při odlévání ingotů. Pochody výroby oceli na elektrických obloukových a indukčních pecích a v zařízeních sekundární metalurgie. Principy výroby vysokolegovaných a speciálních slitin železa. Vliv použitého metalurgického zpracování na vlastnosti oceli, dosažitelné obsahy nežádoucích prvků a morfologie a distribuce vměstků. Výroba a vlastnosti litin, popis základních technologií tavení a metalurgického zpracování litin. Teorie a praxe očkování a modifikace grafitických litin. Výroba a vlastnosti neželezných kovů na bázi hliníku, hořčíku mědi a zinku. Termo-fyzikální vlastnosti slitin neželezných kovů, základní tavící agregáty a technologie zpracování neželezných slitin. Očkování, modifikace a odplynění neželezných kovů a slitin. Slitiny niklu a titanu, chemické složení, struktura, vlastnosti a použití těchto slitin. Metalurgie slitin niklu a titanu, tavící agregáty a metody řízení jejich krystalizace.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
4
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Kurs umožňuje získat základní informace o metalurgii a slévárenství slitin železa a neželezných kovů. V každé z těchto technologií je věnována pozornost surovinám, semiproduktu, zařízení, tavicím pecím, jakosti a kontrole procesů a také finálnímu výrobku. Absolvent získá možnost orientace v současných výrobních technologiích kovů.
Prerekvizity
Všeobecné znalosti a základní znalosti chemie a nauky o kovech.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna cvičením zaměřených na aplikaci termodynamických výpočtů v metalurgické praxi.
Způsob a kritéria hodnocení
Zápočet se uděluje za aktivní účast na cvičeních. Zápočet je udělen na základě dosažení minimílně 60 % správných odpovědí v testu.
Učební cíle
Cílem je získat znalosti o metalurgii a slévárenství slitin železa a neželezných kovů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Účast na přednáškách je doporučená. Účast na cvičení je povinná. Kontrolovaná účast na cvičeních, 1 kontrolní test během semestru. Absence na cvičeních je řešena individuálně. Nahrazení zameškaných hodin projedná student s garantem předmětu.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program N-MTI-P: Materiálové inženýrství, magisterský navazující, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Historie výroby oceli a surového železa, současný stav hutní a slévárenské výroby oceli.
2. Redukce železnatých rud na vysoké peci, fyzikálně chemické základy výroby oceli v kyslíkových konvertorech. Kontinuální odlévání oceli a výroba ocelových ingotů.
3. Rozdělení a vlastnosti ocelí, koncentrace P, S a plynů v oceli v závislosti na použitém tavícím agregátu, korozivzdorné, žárovzdorné a žáropevné oceli.
4. Fyzikálně chemické základy výroby oceli v elektrických obloukových pecích. Odfosfoření, odplynění, oduhličení a odsíření oceli.
5. Princip a konstrukce elektrických indukčních pecí. Výroba oceli v elektrických indukčních a vakuových indukčních pecí.
6. Přehled metod sekundární metalurgie, fyzikálněchemické podmínky pochodů sekundární metalurgie a vliv jednotlivých postupů na vlastnosti oceli.
7. Rozdělení a vlastnosti grafitických a karbidických litin. Výroba litiny s lupínkovým, a kuličkovým grafitem v kupolových a rotačních plynových pecích. Oxidačně redukční reakce při tavení litin na kuplových a rotačních pecích.
8. Fyzikálně chemické základy tavení litiny v elektrických obloukových a indukčních pecích. Tavení a metalurgické zpracování vysokolegovaných chromových a niklových litin v elektrických indukčních pecích.
9. Očkování grafitických litin a jeho vliv na strukturně mechanické vlastnosti litin. Podstata a metody modifikace litiny s kuličkovým grafitem. Provozní kontrola metalurgické jakosti litin.
10. Rozdělení a vlastnosti neželezných kovů z pohledu jejich technologie tavení a metalurgického zpracování, fyzikálně chemické základy výroby hliníkových slitin, tavení slitin hliníku.
11. Výroba a odlévání odlitků ze slitin hliníku, podstata a kinetika odplynění slitin hliníku, stupeň naplynění (Dichte Index), metody modifikace a očkování slitin hliníku, kontrola metalurgické kvality taveniny slitin hliníku
12. Tavení a metalurgické zpracování slitin na bázi hořčíku, mědi a zinku. Použití inertních plynů při tavení a odlévání slitin hořčíku. Odplynění a dezoxidace slitin na bázi mědi a zinku.
13. Rozdělení slitin niklu a titanu z pohledu podmínek jejich tavení a odlévání, tavící agregáty pro výrobu slitin titanu a niklu, tavení a metalurgické zpracování niklových a titanových slitin ve vakuu, výroba odlitků s řízenou krystalizací ze slitin na bázi niklu a titanu.
Laboratorní cvičení
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Koncentrace a aktivity prvků polykomponentního roztoku, Raoultova a Henryho aktivita, aktivitní koeficienty
2. Tepelné kapacity a výpočty směšovacích a reakčních tepel v metalurgii slitin železa
3. Výpočty disociačních napětí oxidů, rozpustnosti plynů v oceli
4. Oduhličení oceli, stanovení rovnovážné teploty uhlíkové reakce v soustavách tavenin Fe-C-Mn a Fe-C-Cr
5. Dezoxidace oceli, stanovení rovnovážné aktivity kyslíku po dezoxidaci oceli hliníkem a křemíkem
6. Redukční reakce ve slitinách železa během výroby oceli na obloukové peci, odsíření oceli, legování oceli
7. Struktura a vlastnosti litin, tavení grafitických litin
8. Metody očkování a modifikace grafitických litin
9. Provozní kontrola litin – termická analýza, mechanické a technologické zkoušky litin, měření aktivity kyslíku v litinách
10. Tavení, očkování a modifikace slitin hliníku, výroba odlitků ze slitin hliníku, odplynění slitin hliníku
11. Tavení a odlévání slitin hořčíku, výroba odlitků ze slitin hořčíku
12. Tavení a odlévání slitin mědi a zinku a výroba odlitků ze slitin mědi a zinku
13. Metalurgie slitin niklu a titanu, tavící agregáty, slévárenské formy, metody řízení krystalizace