Bachelor's Thesis

The influence of alloying elements and microstructure on the properties of structural weldable steels

Final Thesis 13.69 MB

Author of thesis: Josef Soška

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jakub Judas, Ph.D.

Reviewer: Mgr. Jan Čupera, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis deals with low-carbon structural steels and their properties. The theoretical part describes the designation and classification of steels according to applicable standards. It also summarizes the basic issues of steel weldability and the strengthening mechanisms of low-carbon steels, especially the influence of grain size and matrix composition. Selected steels S235JR, S355J0, DC03, B500B and STRENX 700MC are characterized in more detail in terms of microstructure, mechanical properties and areas of application.
The experimental part of the thesis is focused on the analysis of selected examples of structural steels. Chemical, metallographic and mechanical analysis was carried out on the selected steels. The obtained results were compared with theoretical expectations and characteristic properties of individual types of low-carbon steels.

Keywords:

Structural steels, low-carbon steels, strenghtening mechanisms, metallography, microstructure, mechanical properties

Date of defence

11.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student prezentoval svoji diplomovou práci, byly přečteny posudky vedoucího práce a oponenta práce. Otázky oponenta: 1. otázka - zodpovězeno 2. otázka - zodpovězeno 3. otázka - zodpovězeno Otázky komise: Proč byl zvolen daný vzorec na výpočet uhlíového ekvivalentu? - zodpovězeno Jaký je mechanismus zpevění velikostí zrna? - zodpovězeno Jakým způsobem je získáno tak vysoké množství martenzitu při tepelném zpracování oceli B500B? - po upřesnění zodpovězeno Proč není profil tvrdosti u vzorku STRENX symetrický? - zodpovězeno

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

doc. Ing. Stanislava Fintová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vít Jan, Ph.D. (předseda)
Ing. Martin Zelený, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Martin Juliš, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Martin Trunec, Dr. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jakub Judas, Ph.D.

Bakalářská práce pana Josefa Sošky je zaměřena na téma vlivu příměsových prvků a mikrostruktury na vlastnosti konstrukčních svařitelných ocelí. Předložená práce má obvyklé členění na rešeršní a experimentální část s celkovou velikostí 65 stran a s 28 citovanými zdroji.

Teoretická část je nejprve věnována problematice svařitelnosti nízkouhlíkových ocelí a otázce jejich značení. Poté následuje stěžejní kapitola, kde autor postupně rozebírá svařitelné oceli s vyšší mezí kluzu, jejich mikrostrukturu, používané tepelné zpracování a popisuje jednotlivé mechanismy vedoucí k jejich zpevnění.

V praktické části se poté student věnuje vybraným pěti typickým zástupcům nízkouhlíkových ocelí, mezi něž byla zařazena hlubokotažná ocel DC03, betonářská ocel B500B, dva zástupce běžných konstrukčních ocelí S235JR a S355J0 a nakonec vysokopevnostní ocel typu STRENX. Autor zde prezentuje výsledky provedených tahových zkoušek, měření tvrdosti a mikrostrukturní analýzy pomocí světelné a elektronové mikroskopie. Na závěr jsou diskutovány mechanismy zpevnění, které jsou odpovědné za pozorovanou mimořádnou variabilitu mechanických vlastností s dopadem na jejich typické aplikace v konstrukční praxi.

Předložená bakalářská práce je zpracována přehledně, čtivě a s pěknou grafickou úpravou. Student v průběhu vypracování práce prokazoval značnou iniciativu a pravidelně diskutoval průběžně dosažené výsledky. V rámci experimentální části si také úspěšně osvojil řadu technik a metod, které bude moci využívat v průběhu budoucího studia. Dosažené výsledky budou rovněž využity při připravovaných úpravách předmětu Struktura a vlastnosti materiálů (3-SV) zaměřených na výuku problematiky nízkouhlíkových ocelí.

Na základě těchto skutečností doporučuji práci k obhajobě s výsledným hodnocením A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Mgr. Jan Čupera, Ph.D.

Splnění stanoveného cíle práce: Předložená bakalářská práce zaměřená na vliv příměsových prvků a mikrostruktury na vlastnosti konstrukčních ocelí splnila stanovené cíle. Student úspěšně popsal základní mechanismy zpevnění, zpracoval přehled moderních svařitelných ocelí a v praktické části provedl plánovaný mikrostrukturní a mechanický rozbor pěti vybraných zástupců. Výstupy práce navíc vykazují jasný didaktický potenciál, neboť získaný experimentální materiál by mohl sloužit jako hodnotný podklad pro předměty základního kurzu nauky o materiálu.

Postup řešení problému, výsledky a přínos studenta: Zvolená metodika experimentálního řešení je logická a správná, přičemž student prokázal schopnost samostatné práce v metalografické laboratoři i při vyhodnocování mechanických zkoušek. Výsledky jsou přehledně interpretovány, porovnány s normativními požadavky výrobců a doplněny o vhodnou fotografickou dokumentaci mikrostruktur, jako je identifikace karbonitridů Ti(C,N) u oceli STRENX nebo hodnocení řádkující feriticko-perlitické struktury. Konkrétní přínos studenta spočívá v uceleném zpracování datového souboru pěti materiálově odlišných jakostí ocelí, což umožňuje přímé srovnání vlivu odlišného zpracování na finální mechanické vlastnosti.

Formální úprava a jazyková úroveň: Z hlediska formálního zpracování je práce na velmi dobré úrovni. Text je srozumitelný, vysoce obsáhlý, logicky strukturovaný a grafická úprava tabulek, schémat i rovnic je na odpovídající úrovni. Po jazykové stránce je práce čtivá, s minimem překlepů, přičemž oceňuji důsledné a správné používání české technické terminologie. Použitý seznam literatury obsahuje relevantní monografie a klíčové technické normy, byť se opírá o užší okruh zdrojů.

Kontrola originality textu: V rámci antiplagiátorského systému IS THESES byla zjištěna vysoká shoda ve výši 41 %. Detailní analýza ukázala, že příčinou je mechanické převzetí celé teoretické části z několika konkrétních zdrojů bez dostatečné invence, vlastní parafráze či hlubší syntéze z více zdrojů. Ačkoliv student prameny v seznamu literatury uvádí, takto rozsáhlé doslovné kopírování monolitických bloků textu snižuje celkovou hodnotu rešeršní části.

Splnění požadavků kladených na závěrečnou práci: Předložené dílo jako celek splňuje požadavky standardně kladené na bakalářské práce v daném oboru. Navzdory závažným výtkám k rešeršní části prokazuje experimentální úsek práce vysokou odbornou úroveň a schopnost studenta samostatně řešit zadaný technický problém, bezpečně aplikovat laboratorní metodiky a srozumitelně interpretovat získaná data.

Doporučení k obhajobě a celkové hodnocení: I přes uvedenou kritiku původnosti teoretického úvodu hodnotím experimentální přínos práce kladně, a proto práci doporučuji k obhajobě. Navrhuji celkové hodnocení známkou C (dobře).
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita E
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací E
Topics for thesis defence:
  1. 1) Na straně 53 uvádíte, že byla u oceli STRENX 700MC v naleptaném stavu pozorována pomocí světelného mikroskopu segregační linie. V SEM ovšem tato linie nebyla viditelná. Čím si to vysvětlujete?
  2. 2) Zvýšená přítomnost legujících prvků v této oblasti nebyla potvrzena metodou EDS. Jaké jsou limity této metody? Lze předpokládat, že oproti matrici je v této oblasti odlišné prvkové složení?
  3. 3) Existuje nějaká metoda, která by dokázala lokálně změřit i nepatrné rozdíly v prvkovém složení této oblasti oproti zbytku vzorku?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová