Фізико-хімічні основи металургії
Спеціальність: Комп'ютерно-інтегровані технології художнього та ювелірного литва
Код дисципліни: 6.136.03.E.043
Кількість кредитів: 4.50
Кафедра: Матеріалознавство та інженерія матеріалів
Лектор: канд. техн. наук, доцент Богун Лідія Ігорівна
Семестр: 5 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: - Здатність проводити теоретичний аналіз та моделювати фізичні та хімічні явища металургійних процесів, розробляти алгоритми їх вивчення з метою пошуку оптимальних варіантів їх ведення, застосовувати основні положення теорії хімічних процесів, хімічної та фазової рівноваги, електрохімії та хімічної кінетики для вирішення завдань професійної діяльності.
- Здатність під час підготовки металургійного виробництва розраховувати температурні поля у виробі під час його нагрівання або охолодження та поля напружень у виробі, виконувати розрахунки динаміки розвитку дифузійних процесів, розподілу компонентів по перерізу виробу та інших супроводжуючих явищ.
- Здатність застосовувати відповідні кількісні математичні, наукові і технічні методи та комп’ютерне програмне забезпечення для вирішення типових інженерних завдань в галузі ливарного виробництва, на основі системного підходу розв’язувати якісні та кількісні завдання в умовах реального виробництва.
Результати навчання: -Передові знання в галузі металургії й, зокрема, комп'ютерно-інтегрованих технологій художнього та ювелірного литва.
-Розуміння особливостей матеріалів, які застосовуються, обладнання та інструментів, інженерних технологій і процесів, а також їх обмежень у ливарному виробництві.
-Розуміння широкого міждисциплінарного контексту металургії.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: - пререквізит: Фізика, Хімія, Вища математика, Фізична хімія, Технологія конструкційних матеріалів, Матеріалознавство, Основи металознавства і термічної обробки.
- кореквізит: Теоретичні основи ливарного виробництва, Виробництво виливків спеціальними способами лиття, Виробництво виливків із сталей, Виробництво виливків із чавуну, Теплотехніка ливарного виробництва, Ливарна гідравліка, Теоретичні основи формоутворення.
Короткий зміст навчальної програми: Застосування термохімічних та термодинамічних розрахунків для аналізу металургійних процесів. Теорія дисоціації та міцності хімічних сполук. Аналіз процесів відновлення хімічних сполук. Статистична теорія розчинів. Будова та фізичні властивості металевих та оксидних роcплавів. Механізми та кінетика важливих металургійних реакцій.
Опис: -Термодинамічні функції для опису стану речовин. Сучасні тенденції у розвитку металургійних процесів.Загальні положення термохімії. Визначення температурної залежності ентальпії та ентропії реакцій.
-Принципи термодинамічних роз¬рахунків. Фазові переходи першого та другого роду. Типи металургійних реакцій.
- Закон дії мас. Зв'язок константи рівноваги реакції з вільною енергією Гіббса.
- Побудова та аналіз діаграм Еллінгема для утворення оксидів. Термодинаміка реакцій та властивості конденсованих фаз. Побудова діаграм температурної залежності зміни вільної енергії утворення оксидів. Комбіновані діаграми Еллінгема. Використання діаграм температурної залежності зміни вільної енергії утворення оксидів для аналізу металургійних процесів: побудова додаткових шкал для визначення тиску кисню та співвідношень монооксид-діоксид вуглецю; водень- водяна пара.
- Діаграми вант-Гоффа для відновлення оксидів. Загальна теорія відновлення оксидів газоподібними відновниками. Термодинаміка відновних реакцій у системі Fе-О-С. Розрахунки об’ємного вмісту СО для реакцій відновлення. Побудова діаграм температурної залежності співвідношення діоксид вуглецю-монооксид вуглецю та її застосування для аналізу металургійних процесів. Фізико-хімічний фазовий аналіз та застосування його у металургії. Відновні процеси за участю твердого вуглецю.
-Будова та властивості металургійних шлаків. Загальний вигляд діаграм стану потрійних сплавів. Потрійні діаграми стану типових шла¬кових розплавів. Іонна теорія будови шлакових розплавів.
- Типи металургійних розчинів. Закономірності будови металевих розплавів. Температурна за¬лежність зміни вільної енергії при утворенні розчинів. Розрахунки термодинамічних власти¬востей металевих металургійних розчинів.
- Діаграми шлакових систем. Властивості оксидів у рідкому агрегатному стані. Будова оксидних розплавів: теорія доскона¬лого іонного розплаву, теорія мікро-неоднорідності електролітів, статистична теорія іонних розплавів.
- Десульфуризація розплавів. Вплив компонентів шлакових розплавів на їх фазовий склад. Розчинність газів і сірки у шлаках.
- Дійсні розчини та розрахунок парціальних мольних величин. В’язкість розплавів. Поверхневі явища на металевих та шлакових розплавах. Електричний опір розплавів. Густина розплавів.
- Металургійні ідеальні та неідеальні розчини. Особливості перебігу гомогенних та гетерогенних реакцій.. Реакції між металевим і шлаковим розплавами. Розрахунок термодинамічних властивостей розчинів на підставі даних про параметри взаємодії. Тиск пари металів та сполук.
Методи та критерії оцінювання: - поточний контроль (40 %): виконання індивідуальних завдань; опитування на лабораторних заняттях, захист звітів;
- підсумковий контроль (60%): залік.
Критерії оцінювання результатів навчання: повнота розкриття питання;
• цілісність, систематичність та аргументованість;
• логіка викладення, культура мовлення;
• аналітичні міркування, уміння робити порівняння, висновки;
• акуратність оформлення письмової роботи.
Оцінювання результатів навчання студента здійснюють відповідно до 100-бальної шкали
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Леонидова М.Н., Шварцман Л.А., Шульц Л.А. Физико-химические основы взаимодействия металлов с контролируемыми атмосферами / Металлургия, 1980 г. . — 264 с.
2. Rosenquist T. Principles of extractivte metallurgy: McGraw-Hiil Book Company, 1982. – 506 p.
3. Физико–химические методы исследования металлургических процесов:Учеб. для вузов/ Арсетьев П.П., Яковлев В.В., Крашенинников М.Г. и др. – М.: Металлургия, 1988. –511 с.
4. Физико-химические методы исследований металлургических процессов [Электронный ресурс] : методическое пособие для самостоятельной работы студентов специальности 6.050401, специализация «Физико-химические исследования металлургических процессов» / сост. С. Л. Макуров. – Мариуполь : ПГТУ, 2011. – 436 с. – Режим доступа: http://umm.pstu.edu/handle/123456789/6891
5. Дмитриченко М. Ф. Фізико-хімічні основи металургії : [навч. підруч. для студ. вищ. техн. закл.] / М. Ф. Дмитриченко, Б. В. Шапошніков, О. І. Богданова, В. Г. Нікітін, В. В. Волосовський; ред.: М. Ф. Дмитриченко; МОНМС України, Нац. трансп. ун-т. - К. : НТУ, 2012. - 500 c.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).