Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Numeryczne modelowanie procesów obróbki cieplnej
Course of study:
2017/2018
Code:
MME-2-301-MO-s
Faculty of:
Metals Engineering and Industrial Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Physical Metallurgy and Heat Treatment
Field of study:
Metallurgy
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż, prof. AGH Krawczyk Janusz (jkrawcz@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Goły Marcin (marcing@agh.edu.pl)
dr inż. Augustyn-Nadzieja Joanna (jap@agh.edu.pl)
dr hab. inż, prof. AGH Krawczyk Janusz (jkrawcz@agh.edu.pl)
Module summary

Poznane zostaną sposoby prowadzenia obliczeń dla projektowania zmian mikrostrukturalnych i
własności w obróbce cieplnej. Efektem kształcenia jest rozumienie algorytmów stosowanych w
projektowaniu OC.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Skills
M_U001 Umiejętność obliczania pola temperatury w przedmiotach stalowych poddawanych obróbce cieplnej ME2A_U06 Completion of laboratory classes
M_U002 Umiejętność obliczania składu strukturalnego stali i własności mechanicznych po obróbce cieplnej ME2A_U18 Completion of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Poznanie teoretycznych podstaw zjawisk zachodzących w metalach podczas obróbki cieplnej i umiejetność ich wykorzystania ME2A_W07 Examination
M_W002 Znajomość wpływu składu chemicznego i parametrów obróbki cieplnej stali na strukturę i własności ME2A_W11 Examination
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Skills
M_U001 Umiejętność obliczania pola temperatury w przedmiotach stalowych poddawanych obróbce cieplnej - - + - - - - - - - -
M_U002 Umiejętność obliczania składu strukturalnego stali i własności mechanicznych po obróbce cieplnej - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Poznanie teoretycznych podstaw zjawisk zachodzących w metalach podczas obróbki cieplnej i umiejetność ich wykorzystania + - - - - - - - - - -
M_W002 Znajomość wpływu składu chemicznego i parametrów obróbki cieplnej stali na strukturę i własności + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

1.Wprowadzenie do przedmiotu. Podstawowe pojęcia z zakresu obróbki cieplnej.
Wykresy CTPc, CTPi oraz CTPcO oraz wykorzystanie ich w projektowaniu obróbki
cieplnej stali.
2.Wprowadzenie do modelowania obróbki cieplnej. Mechanizmy wymiany ciepła.
Równanie Fouriera.
3.Warunki rozwiązania równania Fouriera. Formuła konwekcyjna i promieniowania.
4.Charakterystyka parametrów termofizycznych i czynników chłodzących.
5.Rozwiązania analityczne równania Fouriera i ich zastosowanie w obliczaniu pola
temperatury.
6.Rozwiązania analityczne równania Fouriera i ich zastosowanie w obliczaniu rozkładu
naprężeń.
7.Zastosowanie metody różnic skończonych do rozwiązywania równań różniczkowych.
8.Obliczanie wykresów CTP. Określanie temperatur Ms i Bs.
9.Określanie parametrów hartowności. Model określania krzywej hartowności i
krzywych U dla dowolnej średnicy.
10.Analiza odpuszczania. Krzywa odpuszczalności. Równanie Holomona-Jaffe.
11.Analiza rozpuszczalności węglików i azotków. Stale mikrostopowe. Umocnienie
dyspersyjne stali.
12.Wykorzystanie wykresu Fe-Fe3C do projektowania obróbki cieplnej stali, staliw i żeliw.
13.Obróbka cieplna stopów metali nieżelaznych – przesycanie, starzenie, przemiana
martenzytyczna.
14.Obróbka cieplna stopów metali nieżelaznych – statyczne i dynamiczne zdrowienie
oraz rekrystalizacja.

Laboratory classes:

1.Algorytm rozwiązywania zagadnień i projektowania procesów obróbki cieplnej
2.Obliczanie pól temperatury przy warunku brzegowym I rodzaju cz. I
3.Obliczanie pól temperatury przy warunku brzegowym I rodzaju cz. II
4.Obliczanie pól temperatury przy warunkach brzegowych III rodzaju cz. I
5.Obliczanie pól temperatury przy warunkach brzegowych III rodzaju cz. II
6.Obliczanie rozkładu naprężeń cieplnych
7.Obliczanie czasu nagrzewania, szybkości chłodzenia i maksymalnych
dopuszczalnych różnic temperatur i naprężeń
8.Obliczanie wykresu CTPc. Wyznaczanie temperatur Ms i Bs.
9.Analiza hartowności stali cz. I
10.Analiza hartowności stali cz. II
11.Analiza procesów odpuszczania cz. I
12.Analiza procesów odpuszczania cz. II
13.Analiza rozpuszczalności węglików i azotków cz. I
14.Analiza rozpuszczalności węglików i azotków cz. II

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 146 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Preparation for classes 30 h
Participation in laboratory classes 28 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 30 h
Participation in lectures 28 h
Realization of independently performed tasks 27 h
Examination or Final test 3 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa odpowiada ocenie z egzaminu. Egzamin w formie ustnej obejmuje odpowiedź na trzy
zagadnienia z możliwością pisemnego przedstawienia algorytmów lub wykonania działań projektowych
z wykorzystaniem odpowiedniego oprogramowania. Na zakres sprawdzenia wiedzy na egzaminie wpływ
ma aktywność na zajęciach laboratoryjnych podparta oceną (uwzględniane jest od średniej min. 4,00)
oraz udział w nieobowiązkowych wykładach bez wpływu tego parametru na ocenę.

Prerequisites and additional requirements:

Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów niekończących się egzaminem).

Recommended literature and teaching resources:

1. K. Przybyłowicz: Metaloznawstwo,
2. Thelning K.E.: Steel and its heat treatment, Butterworths, 1984
3. S. Rudnik: Metaloznawstwo, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 1996
4. Obróbka cieplna stopów żelaza – poradnik inżyniera, pod redakcją W.Lutego, WNT, Warszawa 1977
5. H. Adrian: Numeryczne modelowanie procesów obróbki cieplnej, Wydawnictwa AGH, Kraków, 2011
6. K. Przybyłowicz: Metalozmawstwo teoretyczne, Wyd. AGH, Kraków 1978
7. L.A. Dobrzański: Metaloznawstwo i obróbka cieplna stopów metali, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice
1995
8. Wykład do przedmiotu

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

1.Bartoszek S., GOŁY M.: Wpływ obróbki cieplnej na mikrostrukturę warstw nawęglanych. Innowacje w
Inżynierii Produkcji, Technologii Materiałów i Bezpieczeństwie; nr 10; 692–696.
2.SKRZYPEK S.J., Tarnowski M., GOŁY M., Borowski T., Wierzchoń T.: Analiza fazowa i stan naprężeń
własnych w warstwach azotowanych na stopie tytanu Ti6Al4V wytwarzanych w niskotemperaturowej
plazmie. Inżynieria Materiałowa 34, 6 (2013) 872–875.
3.SKRZYPEK S., KOWALSKA J., KUSIOR E., GOŁY M.: Makro i mikroskopowe naprężenia własne
miedzianych powłok na podłożu mosiądzu. 50 Konwersatorium Krystalograficzne. II sesja naukowa PTK,
Wrocław, 2008, 161–162.
4.GOŁY M., KUSIŃSKI J.: Microstructure and properties of the laser treated 30CrMnMo16−8 chromium
steel. Problems of Modern Techniques in Aspect of Engineering and Education 2006, 183–188.
5.SKRZYPEK S. J., GOŁY M., RATUSZEK W., Kowalski M.: Non-destructive quantitative phase and residual
stress analysis versus depth using grazing X-ray diffraction; Solid State Phenomena 130 (2007) 47–52.
6.SKRZYPEK S. J., GOŁY M., RATUSZEK W., BUNSCH A.: Skład fazowy i naprężenia własne w
technologicznych warstwach powierzchniowych. 49 Konwersatorium Krystalograficzne, sesja naukowa
PTK, Wrocław, 2007, 41–42.
7.Ciastoń D., AUGUSTYN-NADZIEJA J., MADEJ M., Sanicki B.: Charakterystyka własności
mikrostrukturalnych i użytkowych stali konstrukcyjnej niestopowej po procesach obróbki cieplnej.
Materiały i technologie XXI wieku: XX międzynarodowa studencka sesja naukowa. Katowice, 17 maja
2018 r. 1–8.
8.Stanclik M., AUGUSTYN-PIENIĄŻEK J.: Kształtowanie mikrostruktury i własności mechanicznych stopu
aluminium AlSi7Mg0,3. Innowacje w inżynierii produkcji, technologii materiałów i bezpieczeństwie.
XXXIX studencka konferencja naukowa. Częstochowa, 28 maj 2015 (praca zbiorowa pod red. nauk. Ewy
Staniewskiej, Grzegorza Stradomskiego) 16–22.
9.KRAWCZYK J., Łukaszek-Sołek A.: Effect of dynamic recrystallization on the hardness of selected
alloys. Rudy i Metale Nieżelazne Recykling, 2015 R. 60 nr 5, s. 227–237.
10.Jawień S., KRAWCZYK J., Łukaszek-Sołek A.: Wpływ procesów obróbki cieplno-plastycznej na
kształtowanie się mikrostruktury stopu tytanu pseudo-beta. Zeszyty Studenckiego Towarzystwa
Naukowego, 2014 nr 30, s. 107–111.
11.Dąbrowski R., Cios G., KRAWCZYK J.: Influence of the supersaturating temperature on the
microstructure and hardness of Ti24Nb4Zr8Sn alloy. Key Engineering Materials, 2016 vol. 687, s. 55–61.
12.Dąbrowski R., KRAWCZYK J., Rożniata E.: Influence of the ageing temperature on the microstructure
and selected mechanical properties of Ti13Nb13Zr alloy. Key Engineering Materials, 2016 vol. 682, s.
24–30.
13.KRAWCZYK J., Bała P.: Optimalization of heat and thermo-chemical treatment of 50CrMoV18-30-6
steel for hot forging dies. Archives of Metallurgy and Materials 1, 54 (2009) 233-239.
14.KRAWCZYK J., Adrian H.: The kinetics of austenite grain growth in steel for wind power plant shafts.
Archives of Metallurgy and Materials 1, 55 (2010) 91–99.
15.KRAWCZYK J., Pawłowski B., Bała P., Paćko M.: The influence of thermomechanical processing on
microstructure developmnet in surgical tools made of X20Cr13 steel. Steel Research International spec.
ed. Metalforming (2012) 1163-1166.
16.Krawczyk J., Pacyna J., Śleboda T.: Symulacja chłodzenia szyny kolejowej UIC60 w spokojnym
powietrzu. Mat. Konf. XXIII Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Katowice „Produkcja i Eksploatacja
Szyn Kolejowych”, Rogoźnik, 2÷3 październik 2003, s. 49-58.
17.KRAWCZYK J., Grodowski P.: Wpływ obróbki cieplnej na strukturę oraz własności staliwa L155HNM
stosowanego na walce hutnicze. Zeszyty Studenckiego Towarzystwa Naukowego 2 (2003) 316–326.
18.KRAWCZYK J., Parzych S.: Wpływ obróbki cieplnej na morfologię ledeburytu przemienionego w
staliwie L200HNM. Zeszyty Studenckiego Towarzystwa Naukowego Zeszyty Studenckiego Towarzystwa
Naukowego 2 (2003) 327–336.
19.KRAWCZYK J., Pacyna J.: Wpływ obróbki cieplnej na strukturę i własności staliw stosowanych na
walce hutnicze. Hutnik-Wiadomości Hutnicze 7-8, 71 (2004) 370-374.
20.KRAWCZYK J., Pacyna J., Rożniata E., Rudnik K.: Koncepcja obróbki cieplnej staliwa ledeburytycznego.
Mat. Konf. X Konferencji Naukowo– Technicznej „Kierunki rozwoju produkcji walców”. Wisła, kwiecień
2005. Metalurgia 45 (2005) 72-79.
21.KRAWCZYK J., Rożniata E.: Kształtowanie mikrostruktury i własności staliw nadeutektoidalnych.
Hutnik- Wiadomości Hutnicze 4, 73 (2006) 170-177.
22.KRAWCZYK J., Pacyna J., Rożniata E.: Wpływ szybkości chłodzenia podczas obróbki cieplnej na
strukturę staliwa G200CrMoNi4-6-3. Inżynieria Materiałowa 2, 27 (2006) 45–52.
23.KRAWCZYK J., Bała P., Frąckowiak J.: The Mössbauer spectroscopy studies of retained austenite.
Archives of Materials Science and Engineering 10, 28 (2007) 633-636.
24.KRAWCZYK J., Rożniata E., Dziurka R.: Wpływ normalizowania niezupełnego staliwa G200CrNiMo4-3-3
na jego własności tribologiczne. Tribologia 3, 39, 219 (2008) 27–35.
25.KRAWCZYK J., Bała P., Hanc A.: The Mössbauer spectroscopy studies of  carbides precipitations.
Archives of Metallurgy and Materials 3, 53 (2008) 689-694.
26.KRAWCZYK J., Pacyna J.: Effect of the cooling rate on the mottled cast iron microstructure designed
for the mill rolls. Metallurgy and Foundry Engineering 2, 35 (2009) 101-110.
27.KRAWCZYK J., Bała P.: Optimalization of heat and thermo-chemical treatment of 50CrMoV18-30-6
steel for hot forging dies. Archives of Metallurgy and Materials 1, 54 (2009) 233-239.
http://www.bpp.agh.edu.pl/

Additional information:

Dopuszczenie do poprawkowego zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych wymaga spełnienia minimalnej
liczby obecności na ćwiczeniach oraz dotrzymania reżimu czasowego do przystąpienia do zaliczenia w
ramach ujętych w regulaminie studiów oraz ustaleń z prowadzącym ćwiczenia. Udział w ćwiczeniach
jest objęty sprawdzeniem przygotowania merytorycznego do ich odbywania. Dopuszczenie do ćwiczeń
laboratoryjnych i udział w nich jest możliwy przy spełnieniu wymogów podanych przez prowadzącego,
które nie są w sprzeczności z regulaminem studiów. Przystąpienie do egzaminu zerowego jest
równoznaczne z uwzględnieniem jego wyniku w terminie I egzaminu.