| Ders Adı | Kodu | Yarıyıl | T+U Saat | Kredi | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|
| Faz Diyagramları ve Dönüşümleri | MEM 210 | 4 | 3 + 1 | 4 | 5 |
| Ön Koşul Dersleri | |
| Önerilen Seçmeli Dersler | |
| Dersin Dili | Türkçe |
| Dersin Seviyesi | Lisans |
| Dersin Türü | Zorunlu |
| Dersin Koordinatörü | Prof.Dr. HÜSEYİN UZUN |
| Dersi Verenler | |
| Dersin Yardımcıları | |
| Dersin Kategorisi | Diğer |
| Dersin Amacı | Alaşımlar ve/veya seramiklerin sıcaklık, bileşim ve basınca bağlı olarak kararlılıklarını tanımlamak ve değerlendirmek, faz diyagramlarını okumayı ve yorumlamayı öğretmek. Isıl işlem yöntemlerini tanımak. Isıl işlemler ile malzemelerin içyapısal ve fiziksel özellikleri arasındaki ilişkileri öğrenmek. Isıl işlem süreçlerinde faz diyagramlarından yararlanma yöntemlerini tanımak. |
| Dersin İçeriği | - Faz diyagramlarının önemi. Faz diyagramları ile ilgili temel kavramlar: Alaşım, Bileşen, Sistem ve Faz - Tek fazlı ve çok fazlı metaller. Fazlar hangi metotlarla tespit edilir? - Faz diyagramlarının belirlenme şartları. Faz diyagramlarıyla hangi bilgiler elde edilebilir ve elde edilemez. - Maddelerin karıştırılması: sınırlı ve sınırsız eriyebilirlik, eriyememezlik ve örnekler. - Saf metallerin tekli faz diyagramları, Basınç-sıcaklık faz diyagramları, kullanımının önemi ve örnek basınç-sıcaklık faz diyagramları - Gibbs Faz Kuralı. Saf maddeler ve ikili bileşenler için örnek uygulamalar - Metallerde katılaşma aşamaları, Homojen ve hetorejen çekirdeklenme, kristallerin sıvı metalde büyümesi ve tane yapısının oluşması. Saf metallerin ve alaşımların soğuma eğrilerinin karşılaştırılması. - Sınırsız katı eriyebilirlik ikili faz diyagramlarının tanıtılması ve Cu-Ni örneği, Faz diyagramlarının çizilmesi, Hume-Rothery kuralları ve örnek çalışmalar. - Sınırsız katı eriyebilirlik ikili faz diyagramlarından hangi bilgiler elde edilebilir: Fazlar, fazların bileşimi ve fazların yüzde miktarlarının örnek uygulamalarla belirlenmesi. Yavaş soğuma şartlarında meydana gelen şematik mikroyapılar. - Faz diyagramları ile alaşımın mukavemeti arasındaki ilişki. - İkili ötektik faz diyagramlarının tanıtılması: Cu-Ag, Pb-Sn örnekleri. Fazlar, fazların bileşimi ve fazların yüzde miktarlarının örnek uygulamalarla belirlenmesi. Yavaş soğuma şartlarında meydana gelen şematik mikroyapılar. - Hiper ve hipo ötektik alaşımların mikroyapı değişimlerinin tanıtılması. Ötektik noktanın değişmesine etki eden faktörler. - Üç faz reaksiyonları ve örnek faz diyagramları. Ötektik, ötektoid, peritektik, peritektoid, monotektik ve syntektik. Ara fazların ve metaller arası bileşiklerin tanıtılması. - Çökelme sertleştirmesi ısıl işlemleri ve dönüşümleri - Fe-Fe3C denge diyagramının tanıtılması, fazlar, fazların bileşimi, yüzde miktarlarının belirlenmesi ve şematik mikroyapıların gösterilmesi. Öektoid altı, ötektoid ve ötektoid üstü çeliklerin mikroyapıları arasındaki farklılıklar. - Dökme demirlerin mikroyapı dönüşümleri. Demir alaşımlarında alaşım elementlerinin faz diyagramlarının yapısının değişimine etkileri - Üçlü faz diyagramları ve örnek uygulamalar. - İzotermal faz dönüşümleri, TTT diyagramlarının tanıtılması ve örnek uygulamalar. - Sürekli soğuma dönüşüm diyagramlarının (CCT) tanıtılması ve CCT diyagramlarının kullanımı ile ilgili örnek uygulamalar - Seramik faz diyagramlarının tanıtılması ve örnek uygulamalar. Basınç-sıcaklık ve ikili seramik faz diyagramlarının örneklerle tanıtılması - Martemperleme, östenitleme ve östemperleme ısıl işlemleri, Martenzitik dönüşümler |
| # | Ders Öğrenme Çıktıları | Öğretim Yöntemleri | Ölçme Yöntemleri |
|---|---|---|---|
| 1 | Faz diyagramları ve dönüşümleri ile ilgili temel kavramları tanımlar (Bilgi). | Anlatım, Soru-Cevap, | Sınav , Ödev, |
| 2 | Homojen ve hetorejen çekirdeğe sahip saf metallerin ve katı eriyik metal alaşımlarının soğuma eğrilerini birbirinden ayırt ederek, yorumlar (Kavrama) | Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma, Alıştırma ve Uygulama, | Sınav , Ödev, |
| 3 | Saf metallerin faz diyagramlarından metalin ergime, buharlaşma ve süblimleşme sıcaklıklarını belirler. Sınırlı eriyebilirlik faz diyagramlarından yararlanarak, hangi sıcaklıkta ne kadar maddenin çözünebileceğini çözümler (Analiz) | Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma, Alıştırma ve Uygulama, Problem Çözme, | Sınav , Ödev, |
| 4 | Saf bir metalin katılaşması esnasındaki homojen çekirdeklenme için gerekli kritik çekirdek yarıçapının hesaplanması amacıyla örnek problem çözer (Uygulama) | Anlatım, Soru-Cevap, Alıştırma ve Uygulama, Problem Çözme, | Sınav , Ödev, |
| 5 | Herhangi bir ikili ötektik ve Fe-Fe3C faz diyagramlarını çizerek, faz diyagramı içerisindeki her bir bölgeye ait fazları adlandırır (Bilgi) | Anlatım, Soru-Cevap, | Sınav , Ödev, |
| 6 | Ötektik, hipoötektik , hiperötektik alaşımların ve ötektoid, ötektoid altı ve ötektoid üstü çeliklerin, çeşitli sıcaklıklardaki mikroyapılarını şematik olarak çizer, fazlarının bileşim ve yüzde miktarlarını bulmak amacıyla örnek problem çözer (Analiz) | Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma, Alıştırma ve Uygulama, Problem Çözme, | Sınav , Ödev, |
| 7 | Ötektik alaşım sistemindeki herhangi bir alaşımın, ötektoid, ötektoid altı ve ötektoid üstü çeliklerin yavaş soğuma şartlarında oluşan mikroyapılarını birbirinden ayırt ederek, oda sıcaklığındaki mikroyapıdaki fazların neler olduğunu belirler (Kavrama) | Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma, Alıştırma ve Uygulama, Problem Çözme, | Sınav , Ödev, |
| 8 | Çökelme sertleştirmesi uygulanabilecek bir alaşımı belirler (Kavrama). İşlem basamaklarını sıralar, şematik mikroyapıları çizer (Bilgi). Çökelme sertleştirmesi ile bir alaşımın mukavemetinin nasıl arttığı ile ilgili mikroyapı mekanizmasını yorumlar (Kavra | Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma, Alıştırma ve Uygulama, Problem Çözme, | Sınav , Ödev, |
| 9 | Saf metal ve alaşımlara ait soğuma eğrileri arasındaki farkları ayırt edip, birbirleri ile karşılaştırarak çözümler (Analiz) Dökme demir çeşitlerini, mikroyapılarına bakarak ayırt edip, belirler. (Kavrama) | Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma, Alıştırma ve Uygulama, | Sınav , Ödev, |
| 10 | İki elementin birbirleri ile Hume-Rothery kurallarına göre sınırsız katı eriyik yapıp yapamayacaklarını analiz eder ve sınırsız katı eriyik yapabilecek bir alaşım önerir (Sentez) | Anlatım, Soru-Cevap, Alıştırma ve Uygulama, Problem Çözme, | Sınav , Ödev, |
| 11 | Alaşımsız veya alaşımlı bir çeliğin, TTT diyagramından yararlanarak çeşitli ısıl işlem şartlarında meydana gelen son mikroyapılarını belirler. İstenen herhangi bir mikroyapı için ısıl işlem şartlarını önererek değerlendirir (Değerlendirme) | Anlatım, Soru-Cevap, Alıştırma ve Uygulama, Problem Çözme, | Sınav , Ödev, |
| 12 | Alaşımsız veya alaşımlı bir çeliğin, CCT diyagramından yararlanarak istenen son mikroyapıları elde edebilmek için sürekli soğumada dönüşüm eğrilerini çizer ve istenen herhangi bir mikroyapı için sürekli soğuma hızını önererek değerlendirir (Değerlendirme) | Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma, Alıştırma ve Uygulama, Problem Çözme, | Sınav , Ödev, |
| 13 | TTT ve CCT diyagramları üzerindeki dönüşüm eğrilerini ve bölgelere ait faz ve mikroyapıları tanımlar (Bilgi) | Anlatım, Soru-Cevap, | Sınav , Ödev, |
| 14 | Üçlü izoterm diyagramlarını tanımlar ve her bir elementin ergime derecelerini belirler (Bilgi). Herhangi bir üçlü alaşımın kimyasal içeriklerini, fazlarını ve ergime derecelerini belirler (Analiz) | Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma, Alıştırma ve Uygulama, Problem Çözme, | Sınav , Ödev, |
| 15 | Seramik faz diyagramlarını tanımlar (Bilgi). Seramik faz diyagramından yararlanarak herhangi bir refrakter malzemeyi, maliyet ve kullanım amacı dikkate alınarak önerir. (Sentez) | Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma, Alıştırma ve Uygulama, Problem Çözme, | Sınav , Ödev, |
| Hafta | Ders Konuları | Ön Hazırlık |
|---|---|---|
| 1 | Faz diyagramlarının önemi. Faz diyagramları ile ilgili temel kavramlar: Alaşım, Bileşen, Sistem ve Faz. Tek fazlı ve çok fazlı metaller. Fazlar hangi metotlarla tespit edilir? | |
| 2 | Faz diyagramlarının belirlenme şartları. Faz diyagramlarıyla hangi bilgiler elde edilebilir ve elde edilemez. - Maddelerin karıştırılması: sınırlı ve sınırsız eriyebilirlik, eriyememezlik ve örnekler. | |
| 3 | Saf metallerin tekli faz diyagramları, Basınç-sıcaklık faz diyagramları, kullanımının önemi ve örnek basınç-sıcaklık faz diyagramları. Gibbs Faz Kuralı. Saf maddeler ve ikili bileşenler için örnek uygulamalar | |
| 4 | Metallerde katılaşma aşamaları, Homojen ve hetorejen çekirdeklenme, kristallerin sıvı metalde büyümesi ve tane yapısının oluşması. Saf metallerin ve alaşımların soğuma eğrilerinin karşılaştırılması. | |
| 5 | Sınırsız katı eriyebilirlik ikili faz diyagramlarının tanıtılması ve Cu-Ni örneği, Faz diyagramlarının çizilmesi, Hume-Rothery kuralları ve örnek çalışmalar. | |
| 6 | Sınırsız katı eriyebilirlik ikili faz diyagramlarından hangi bilgiler elde edilebilir: Fazlar, fazların bileşimi ve fazların yüzde miktarlarının örnek uygulamaları. Şematik mikroyapılar. Faz diyagramları ile alaşımın mukavemeti ilişkisi. | |
| 7 | İkili ötektik faz diyagramlarının tanıtılması: Cu-Ag, Pb-Sn örnekleri. Fazlar, fazların bileşimi ve fazların yüzde miktarlarının örnek uygulamalarla belirlenmesi. Şematik mikroyapılar. Hiper ve hipoötektik alaşımların mikroyapılar. Ötektik nokta. | |
| 8 | Üç faz reaksiyonları ve örnek faz diyagramları. Ötektik, ötektoid, peritektik, peritektoid, monotektik ve syntektik. Ara fazların ve metaller arası bileşiklerin tanıtılması. Çökelme sertleştirmesi ısıl işlemleri ve dönüşümleri | |
| 9 | Fe-Fe3C denge diyagramının tanıtılması, fazlar, fazların bileşimi, yüzde miktarlarının belirlenmesi ve şematik mikroyapıların gösterilmesi. Öektoid altı, ötektoid ve ötektoid üstü çeliklerin mikroyapıları arasındaki farklılıklar. | |
| 10 | Dökme demirlerin mikroyapı dönüşümleri. Demir alaşımlarında alaşım elementlerinin faz diyagramlarının yapısının değişimine etkileri. Üçlü faz diyagramları ve örnek uygulamalar. | |
| 11 | İzotermal faz dönüşümleri, TTT diyagramlarının tanıtılması ve örnek uygulamalar. | |
| 12 | Sürekli soğuma dönüşüm diyagramlarının (CCT) tanıtılması ve CCT diyagramlarının kullanımı ile ilgili örnek uygulamalar | |
| 13 | Seramik faz diyagramlarının tanıtılması ve örnek uygulamalar. Basınç-sıcaklık ve ikili seramik faz diyagramlarının örneklerle tanıtılması | |
| 14 | Martemperleme, östenitleme ve östemperleme ısıl işlemleri, Martenzitik dönüşümler |
| Kaynaklar | |
|---|---|
| Ders Notu | 1- " Mühendisler için Malzeme Biliminin Temelleri", Prof. Dr. Hüseyin UZUN, Değişim Yayınları, 2012, Sakarya |
| Ders Kaynakları | 2- "Metalurjide Faz Diyagramları", Prof. Dr. Süleyman GÜNDÜZ, Seçkin yayınları, 2012, Ankara 3- "Malzeme Bilimi ve Mühendisliği", William D. Callister, David G. Rethwisch, Çeviri: Prof. Dr. Kenan GENEL, Nobel yayınevi, 2013, Ankara. |
| Sıra | Program Çıktıları | Katkı Düzeyi | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||
| 1 | Matematik, fen bilimleri ve ilgili mühendislik disiplinine özgü konularda yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, karmaşık mühendislik problemlerinde kullanabilme becerisi. | X | |||||
| 2 | Karmaşık mühendislik problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi. | X | |||||
| 3 | Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi. | ||||||
| 4 | Mühendislik uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi. | X | |||||
| 5 | Karmaşık mühendislik problemlerinin veya disipline özgü araştırma konularının incelenmesi için deney tasarlama, deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi. | X | |||||
| 6 | Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi. | X | |||||
| 7 | Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; en az bir yabancı dil bilgisi; etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilme, etkin sunum yapabilme, açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi. | X | |||||
| 8 | Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci; bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi. | ||||||
| 9 | Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk bilinci; mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi. | ||||||
| 10 | Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi; girişimcilik, yenilikçilik hakkında farkındalık; sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi. | ||||||
| 11 | Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi; mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık. | ||||||
| # | Ders Öğrenme Çıktılarının Program Çıktılarına Katkısı | PÇ 1 | PÇ 2 | PÇ 3 | PÇ 4 | PÇ 5 | PÇ 6 | PÇ 7 | PÇ 8 | PÇ 9 | PÇ 10 | PÇ 11 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Faz diyagramları ve dönüşümleri ile ilgili temel kavramları tanımlar (Bilgi). | |||||||||||
| 2 | Homojen ve hetorejen çekirdeğe sahip saf metallerin ve katı eriyik metal alaşımlarının soğuma eğrilerini birbirinden ayırt ederek, yorumlar (Kavrama) | |||||||||||
| 3 | Saf metallerin faz diyagramlarından metalin ergime, buharlaşma ve süblimleşme sıcaklıklarını belirler. Sınırlı eriyebilirlik faz diyagramlarından yararlanarak, hangi sıcaklıkta ne kadar maddenin çözünebileceğini çözümler (Analiz) | |||||||||||
| 4 | Saf bir metalin katılaşması esnasındaki homojen çekirdeklenme için gerekli kritik çekirdek yarıçapının hesaplanması amacıyla örnek problem çözer (Uygulama) | |||||||||||
| 5 | Herhangi bir ikili ötektik ve Fe-Fe3C faz diyagramlarını çizerek, faz diyagramı içerisindeki her bir bölgeye ait fazları adlandırır (Bilgi) | |||||||||||
| 6 | Ötektik, hipoötektik , hiperötektik alaşımların ve ötektoid, ötektoid altı ve ötektoid üstü çeliklerin, çeşitli sıcaklıklardaki mikroyapılarını şematik olarak çizer, fazlarının bileşim ve yüzde miktarlarını bulmak amacıyla örnek problem çözer (Analiz) | |||||||||||
| 7 | Ötektik alaşım sistemindeki herhangi bir alaşımın, ötektoid, ötektoid altı ve ötektoid üstü çeliklerin yavaş soğuma şartlarında oluşan mikroyapılarını birbirinden ayırt ederek, oda sıcaklığındaki mikroyapıdaki fazların neler olduğunu belirler (Kavrama) | |||||||||||
| 8 | Çökelme sertleştirmesi uygulanabilecek bir alaşımı belirler (Kavrama). İşlem basamaklarını sıralar, şematik mikroyapıları çizer (Bilgi). Çökelme sertleştirmesi ile bir alaşımın mukavemetinin nasıl arttığı ile ilgili mikroyapı mekanizmasını yorumlar (Kavra | |||||||||||
| 9 | Saf metal ve alaşımlara ait soğuma eğrileri arasındaki farkları ayırt edip, birbirleri ile karşılaştırarak çözümler (Analiz) Dökme demir çeşitlerini, mikroyapılarına bakarak ayırt edip, belirler. (Kavrama) | |||||||||||
| 10 | İki elementin birbirleri ile Hume-Rothery kurallarına göre sınırsız katı eriyik yapıp yapamayacaklarını analiz eder ve sınırsız katı eriyik yapabilecek bir alaşım önerir (Sentez) | |||||||||||
| 11 | Alaşımsız veya alaşımlı bir çeliğin, TTT diyagramından yararlanarak çeşitli ısıl işlem şartlarında meydana gelen son mikroyapılarını belirler. İstenen herhangi bir mikroyapı için ısıl işlem şartlarını önererek değerlendirir (Değerlendirme) | |||||||||||
| 12 | Alaşımsız veya alaşımlı bir çeliğin, CCT diyagramından yararlanarak istenen son mikroyapıları elde edebilmek için sürekli soğumada dönüşüm eğrilerini çizer ve istenen herhangi bir mikroyapı için sürekli soğuma hızını önererek değerlendirir (Değerlendirme) | |||||||||||
| 13 | TTT ve CCT diyagramları üzerindeki dönüşüm eğrilerini ve bölgelere ait faz ve mikroyapıları tanımlar (Bilgi) | |||||||||||
| 14 | Üçlü izoterm diyagramlarını tanımlar ve her bir elementin ergime derecelerini belirler (Bilgi). Herhangi bir üçlü alaşımın kimyasal içeriklerini, fazlarını ve ergime derecelerini belirler (Analiz) | |||||||||||
| 15 | Seramik faz diyagramlarını tanımlar (Bilgi). Seramik faz diyagramından yararlanarak herhangi bir refrakter malzemeyi, maliyet ve kullanım amacı dikkate alınarak önerir. (Sentez) |
| Değerlendirme Sistemi | |
|---|---|
| Yarıyıl Çalışmaları | Katkı Oranı |
| 1. Ara Sınav | 40 |
| 1. Kısa Sınav | 6 |
| 2. Kısa Sınav | 6 |
| 1. Ödev | 6 |
| 2. Ödev | 6 |
| 3. Ödev | 6 |
| 4. Ödev | 6 |
| 5. Ödev | 6 |
| 6. Ödev | 6 |
| 7. Ödev | 6 |
| 8. Ödev | 6 |
| Toplam | 100 |
| 1. Yıl İçinin Başarıya | 65 |
| 1. Final | 35 |
| Toplam | 100 |
| AKTS - İş Yükü Etkinlik | Sayı | Süre (Saat) | Toplam İş Yükü (Saat) |
|---|---|---|---|
| Ders Süresi (Sınav haftası dahildir: 16x toplam ders saati) | 16 | 4 | 64 |
| Sınıf Dışı Ders Çalışma Süresi(Ön çalışma, pekiştirme) | 16 | 2 | 32 |
| Ara Sınav | 1 | 8 | 8 |
| Kısa Sınav | 2 | 2 | 4 |
| Ödev | 8 | 2 | 16 |
| Final | 1 | 12 | 12 |
| Toplam İş Yükü | 136 | ||
| Toplam İş Yükü / 25 (Saat) | 5,44 | ||
| dersAKTSKredisi | 5 | ||