TỔNG QUAN VỀ GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU CƠ KHÍ (TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Vật liệu cơ khí (mã môn học: CK19MH04) là tài liệu giảng dạy chính thức do Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) ban hành kèm theo Quyết định số 196/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 tại Bà Rịa - Vũng Tàu. Tài liệu được biên soạn bởi tập thể tác giả gồm ThS. Lê Anh Dũng (Chủ biên), cùng các tác giả Trần Kim Khánh và Đỗ Văn Thọ.

Môn học: Vật liệu cơ khí (CK19MH04)
Ban hành: Quyết định 196/QĐ-CĐDK (25/03/2020) - Trường Cao đẳng Dầu khí
Thời lượng: 3 tín chỉ | 45 giờ (42 LT / 3 KT) | Hệ: Cao đẳng nghề

Trong cấu trúc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Hàn (tổng dung lượng 98 tín chỉ, 2500 giờ), môn học Vật liệu cơ khí được định vị là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc thuộc khối kiến thức cơ sở ngành (10 tín chỉ). Môn học được bố trí học sau các môn học đại cương/môn học chung (Giáo dục chính trị, Pháp luật, Tin học cơ bản, Tiếng Anh, An toàn – vệ sinh lao động) và giảng dạy trước các mô đun chuyên môn nghề chuyên sâu như Chế tạo phôi hàn (HAN19MĐ01), Hàn hồ quang tay cơ bản (HAN19MĐ03), Hàn MIG/MAG (HAN19MĐ05), Hàn TIG (HAN19MĐ07), và Kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (HAN19MH02).

Chương trình môn học được phân bổ thời lượng 3 tín chỉ với tổng cộng 45 giờ đào tạo (bao gồm 42 giờ lý thuyết và 3 giờ kiểm tra). Giáo trình hướng đến việc đáp ứng các chuẩn đầu ra cụ thể:

  • Chuẩn kiến thức (A1): Trình bày tính chất chung và phương pháp đánh giá cơ tính của kim loại; phân tích cấu tạo mạng tinh thể, tổ chức pha và chuyển biến pha trên giản đồ Fe–C; trình bày thành phần, tổ chức, công dụng của các mác thép, gang, hợp kim màu, vật liệu phi kim loại (chất dẻo, cao su, composite); mô tả các phương pháp nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện.
  • Chuẩn kỹ năng (B1): Nhận diện chính xác ký hiệu mác thép, gang, hợp kim màu theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và hệ thống tiêu chuẩn quốc tế (Nga, Hoa Kỳ); tính toán và lựa chọn vật liệu cơ khí phù hợp với điều kiện làm việc thực tế của chi tiết và công nghệ gia công chế tạo.
  • Chuẩn năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Hình thành kỷ luật lao động, ý thức tuân thủ an toàn lao động và kỹ thuật trong môi trường sản xuất cơ khí.

Cấu trúc giáo trình đi từ cơ sở lý thuyết tinh thể học, cơ học vật liệu, giản đồ trạng thái hai cấu tử đến hệ thống phân loại vật liệu chuyên biệt và công nghệ xử lý nhiệt. Điểm đặc trưng của giáo trình là gắn liền việc phân loại kim loại với các hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật thực tế (TCVN 1765-75, GOST của Nga, SAE/AISI/ASTM của Hoa Kỳ).

Nội dung kiến thức cốt lõi

CẤU TRÚC NỘI DUNG 5 CHƯƠNG:

Các chương/chủ đề chính

Toàn bộ nội dung giáo trình được chia thành 5 chương với sự phân bổ thời lượng và logic tiếp cận có hệ thống:

  • Chương 1: Khái niệm cơ bản về kim loại và hợp kim (Thời lượng: 9 giờ): Trình bày 4 nhóm tính chất của kim loại gồm cơ tính (độ bền $\sigma$, độ cứng HB/HR/HV, độ giãn dài $\delta%$, độ dai va đập $a_k$), lý tính (khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy, độ giãn nở nhiệt, tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện, nhiệt dung, từ tính), tính chất hóa học (tính chịu ăn mòn, chịu axit, chịu nhiệt) và tính công nghệ (tính cắt gọt, tính hàn, tính rèn, tính đúc, tính nhiệt luyện). Chương này mô tả 3 kiểu mạng tinh thể cơ bản (lập phương thể tâm, lập phương diện tâm, lục phương dày đặc), quá trình kết tinh kim loại nguyên chất và 3 dạng tổ chức hợp kim: dung dịch đặc (thay thế, xen kẽ), hợp chất hóa học (như $\text{Fe}_3\text{C}$), hỗn hợp cơ học.
  • Chương 2: Hợp kim sắt – các bon (Thời lượng: 18 giờ): Tập trung vào Giản đồ trạng thái pha $\text{Fe}-\text{C}$ (giới hạn nồng độ cacbon đến 6,67% $\text{Fe}_3\text{C}$), các tổ chức cơ bản gồm Ferit, Ostenit, Xêmentit ($\text{Fe}3\text{C}$), Peclit, Lêđêburit và các điểm tới hạn $A_1$ ($727^\circ\text{C}$), $A_3$ ($911\text{--}727^\circ\text{C}$), $A{cm}$ ($1147\text{--}727^\circ\text{C}$). Trình bày chi tiết phân loại và ký hiệu thép cacbon (nhóm A, B, C; thép kết cấu, thép dụng cụ), ảnh hưởng của các nguyên tố $\text{C}, \text{Si}, \text{Mn}, \text{P}, \text{S}$ và chất khí hòa tan; phân loại và cơ tính các nhóm gang (gang trắng, gang xám, gang cầu, gang dẻo, gang biến tính); hệ thống thép hợp kim và hợp kim cứng.
  • Chương 3: Nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện (Thời lượng: 5 giờ): Phân tích cơ chế và thông số của các phương pháp nhiệt luyện truyền thống (ủ, thường hóa, tôi, ram), nhận diện các dạng hư hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục; giới thiệu các công nghệ hóa nhiệt luyện gồm thấm cacbon, thấm nitơ và thấm kim loại.
  • Chương 4: Kim loại màu và hợp kim màu (Thời lượng: 7 giờ): Phân tích tính chất lý hóa, phân loại và ứng dụng công nghiệp của Nhôm ($\text{Al}$) và hợp kim nhôm, Đồng ($\text{Cu}$) và hợp kim đồng (đồng thanh, đồng thau), cùng các kim loại màu khác như Niken ($\text{Ni}$), Kẽm ($\text{Zn}$), Chì ($\text{Pb}$), Magie ($\text{Mg}$).
  • Chương 5: Vật liệu phi kim loại (Thời lượng: 6 giờ): Cung cấp kiến thức về cấu trúc, cơ tính và ứng dụng chế tạo của các loại chất dẻo nhiệt dẻo, chất dẻo nhiệt rắn, cao su và vật liệu composite gia cường trong công nghiệp cơ khí – dầu khí.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng nền tảng kiến thức dựa trên các định luật vật lý và hóa bền kim loại:

  • Lý thuyết mạng tinh thể và biến đổi thù hình: Mô tả cấu trúc ô cơ bản lập phương thể tâm (BCC: $\text{Fe}\alpha, \text{Cr}, \text{W}, \text{Mo}, \text{V}$), lập phương diện tâm (FCC: $\text{Fe}\gamma, \text{Cu}, \text{Ni}, \text{Pb}, \text{Ag}$) và lục phương dày đặc (HCP: $\text{Zn}, \text{Co}, \text{Mg}$). Phân tích các mốc biến đổi thù hình của sắt nguyên chất theo nhiệt độ: $$\text{Fe lỏng} \xrightarrow{1539^\circ\text{C}} \text{Fe}\delta\text{ (BCC, } a=2{,}93\text{ \AA)} \xrightarrow{1392^\circ\text{C}} \text{Fe}\gamma\text{ (FCC, } a=3{,}26\text{ \AA)} \xrightarrow{911^\circ\text{C}} \text{Fe}\beta/\text{Fe}\alpha\text{ (BCC, } a=2{,}90\text{ \AA)} \xrightarrow{768^\circ\text{C}} \text{Fe}_\alpha\text{ (từ tính)}$$
  • Cơ chế nhiệt động học và chuyển biến pha: Xây dựng quy luật kết tinh trên giản đồ trạng thái hai cấu tử thông qua đường nguội nhiệt độ - thời gian ($T\text{--}t$); phản ứng cùng tinh ở $1147^\circ\text{C}$ với nồng độ $4{,}43%\text{ C}$ sinh ra Lêđêburit ($\text{Ostenit} + \text{Xêmentit}$); phản ứng cùng tích ở $727^\circ\text{C}$ với nồng độ $0{,}8%\text{ C}$ sinh ra Peclit ($\text{Ferit} + \text{Xêmentit}$).
  • Nguyên lý ảnh hưởng của thành phần hóa học: Xác định ảnh hưởng của tạp chất có hại gây giòn nóng (Lưu huỳnh $\text{S} \le 0{,}05%$) và gây giòn nguội (Phốt pho $\text{P} \le 0{,}05%$); vai trò nâng cao cơ tính, độ thấm tôi và tính chịu nhiệt của các nguyên tố hợp kim ($\text{Cr}, \text{Ni}, \text{W}, \text{V}, \text{Si}, \text{Mn}, \text{Mo}, \text{Co}$).
QUY TẮC CHUYỂN BIẾN PHA CƠ BẢN TRÊN GIẢN ĐỒ Fe - C:

Kỹ năng phát triển

Nội dung giáo trình tập trung trang bị 3 nhóm kỹ năng kỹ thuật:

  • Kỹ năng đo kiểm và tính toán cơ tính thực nghiệm:
    • Giới hạn bền kéo: $$\sigma_b = \frac{P}{F_0} \quad (\text{N/mm}^2)$$
    • Độ cứng Brinell: $$HB = \frac{P}{F} \quad (\text{N/mm}^2)$$ (đo bằng viên bi thép tôi cứng đường kính $D = 2{,}5;\ 5;\ 10\text{ mm}$, tải trọng $P = 30D^2$ cho thép/gang và $P = 10D^2$ cho hợp kim đồng, áp dụng cho vật liệu có $HB \le 450$).
    • Độ cứng Rockwell: Thang HRA (mũi kim cương, tải $60\text{ kG}$), thang HRB (viên bi thép, tải $100\text{ kG}$), thang HRC (mũi kim cương $120^\circ$, tải $150\text{ kG}$).
    • Độ cứng Vickers: $$HV = 1{,}8544 \times \frac{P}{d^2} \quad (\text{kG/mm}^2)$$
    • Độ dai va đập: $$a_k = \frac{A}{F} \quad (\text{J/cm}^2 \text{ hoặc } \text{Nm/m}^2)$$ (sử dụng mẫu Charpy $10 \times 10 \times 55\text{ mm}$ hoặc mẫu Izod $10 \times 10 \times 75\text{ mm}$).
  • Kỹ năng tra cứu và phân tích mác vật liệu:
    • Phân biệt mác thép cacbon thông dụng TCVN 1765-75: nhóm A (đánh giá cơ tính, ví dụ CT38), nhóm B (đánh giá thành phần, ví dụ BCT38), nhóm C (đánh giá cả hai, ví dụ CCT38).
    • Đọc mác thép cacbon kết cấu (C20, C45 - $0{,}45%\text{ C}$) và thép cacbon dụng cụ (CD80A - $0{,}8%\text{ C}$, chất lượng tốt).
    • Tra cứu ký hiệu gang: Gang xám (GX15-32: $\sigma_k = 150\text{ N/mm}^2, \sigma_u = 320\text{ N/mm}^2$), gang cầu (GC45-15: $\sigma_k = 450\text{ N/mm}^2, \delta = 15%$), gang dẻo (GZ33-8: $\sigma_k = 330\text{ N/mm}^2, \delta = 8%$).
    • Đọc mác thép hợp kim theo TCVN (15Cr, 12Cr2Ni3, 90CrSi), theo tiêu chuẩn Nga (40X, 25XM, 9XC, 12XH3A, 0X18H10) và chuẩn SAE (hệ thống 4 chữ số, ví dụ 2115: $1{,}25\text{--}1{,}75%\text{ Ni}, 0{,}15\text{--}0{,}25%\text{ C}$).
  • Kỹ năng ứng dụng công nghệ cơ khí: Xác định khả năng gia công cắt gọt, khả năng hàn và khả năng biến dạng dẻo của từng nhóm vật liệu; lựa chọn chế độ xử lý nhiệt (ủ, tôi, ram) để cải thiện cơ tính cho các chi tiết cụ thể như thân máy, bánh răng, trục khuỷu, dụng cụ cắt.

Phương pháp giảng dạy và học tập

CƠ CẤU ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC (Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH):

Giáo trình quy định phương pháp sư phạm tiếp cận theo hướng dạy học tích cực, kết hợp giữa diễn giảng lý thuyết cô đọng, phương pháp vấn đáp, dạy học giải quyết vấn đề và bài tập tình huống thực tế.

Quy trình tổ chức dạy học và tự học được thiết kế như sau:

  • Tổ chức giảng dạy: Giảng viên sử dụng phòng học tiêu chuẩn trang bị máy tính, máy chiếu (projector), bảng phấn và các mô hình học tập trực quan. Giảng viên triển khai các bài tập tình huống về lựa chọn vật liệu và hướng dẫn các nhóm phân tích quy chuẩn mác thép.
  • Phương pháp học tập và thảo luận nhóm: Người học được phân chia thành các nhóm nhỏ từ 4 đến 6 người. Nhóm trưởng nhận chủ đề thảo luận do giảng viên giao trước mỗi buổi học, phân công từng thành viên nghiên cứu độc lập, sau đó tổ chức thảo luận nhóm, tổng hợp nội dung và viết báo cáo chuyên đề.
  • Quy định tự học và chuyên cần:
    • Người học phải chủ động nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo được cung cấp trước khi đến lớp.
    • Tỷ lệ chuyên cần bắt buộc: Tham dự tối thiểu 70% tổng số tiết giảng lý thuyết. Người học vắng trên 30% thời lượng lý thuyết sẽ không đủ điều kiện dự thi và phải học lại môn học.
    • Hoàn thành đầy đủ các câu hỏi ôn tập, bài tập tình huống cuối mỗi chương (như phân tích ô mạng cơ bản, tính toán độ bền kéo, xác định chuyển biến pha Fe–C).
  • Quy chế kiểm tra và đánh giá: Áp dụng theo quy chế đào tạo tín chỉ hệ chính quy quy định tại Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:
    • Đánh giá thường xuyên và định kỳ (Trọng số 40%): Bao gồm 01 điểm kiểm tra thường xuyên (hỏi miệng/trắc nghiệm sau 15 giờ học đầu tiên) và 01 điểm kiểm tra định kỳ (viết/trắc nghiệm/báo cáo thực hành sau 15 giờ tiếp theo) nhằm đánh giá các chuẩn đầu ra A1-A4, B1-B4, C1-C3.
    • Thi kết thúc môn học (Trọng số 60%): Thực hiện bằng hình thức kết hợp tự luận và trắc nghiệm sau 45 giờ học, bao quát toàn bộ chuẩn đầu ra A1-A5, B1-B5, C1-C3.
    • Quy đổi điểm số: Điểm tổng kết tính theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang điểm chữ (A, B, C, D, F) và thang điểm 4 theo quy định đào tạo theo học chế tín chỉ.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung của giáo trình thể hiện tính thực tiễn và chuẩn hóa thông qua các yếu tố kỹ thuật cụ thể:

  • Đối chiếu song song các hệ thống tiêu chuẩn vật liệu: Giáo trình không chỉ trình bày Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1765-75) mà còn tích hợp hệ thống ký hiệu theo tiêu chuẩn Nga (GOST) và tiêu chuẩn công nghiệp Hoa Kỳ (SAE, AISI, ASTM). Điều này xuất phát từ thực tế sản xuất tại Việt Nam, nơi các mác thép của Nga đã được sử dụng phổ biến qua nhiều thập kỷ, đồng thời ngành công nghiệp Dầu khí thường xuyên tiếp cận các trang thiết bị chế tạo theo tiêu chuẩn phương Tây.
Tiêu chuẩn Mác thép kết cấu tiêu biểu Mác thép dụng cụ tiêu biểu Ký hiệu nguyên tố đặc thù
TCVN C20, C45, 12Cr2Ni3 CD80A, 90CrSi Ký hiệu hóa học Latinh
Nga (GOST) 40X, 25XM, 12XH3A Y8A, 9XC Ký hiệu chữ cái Kirin (X: Cr, H: Ni, B: W, M: Mo)
Hoa Kỳ (SAE/AISI) 1045, 2115, 4140 W1, O1 Hệ thống mã số 4 chữ số (ví dụ: 2115: 1.5% Ni, 0.15% C)
  • Gắn kết trực tiếp với công nghệ gia công cơ khí và nghề hàn: Tài liệu phân tích sâu tính công nghệ của kim loại (tính hàn, tính đúc, tính cắt gọt, tính rèn, tính nhiệt luyện). Các phân tích về hàm lượng cacbon tương đương và tạp chất $\text{S}, \text{P}$ được liên hệ trực tiếp với nguy cơ nứt nóng, nứt nguội trong quá trình hàn kết cấu và gia công cơ khí.
  • Chi tiết hóa các thông số kỹ thuật thực nghiệm: Giáo trình cung cấp đầy đủ các sơ đồ nguyên lý đo cơ tính (máy kéo thủy lực, sơ đồ đo bi Brinell, mũi nón Rockwell, mũi kim cương Vickers, búa va đập Charpy/Izod), bảng tra cứu thang đo tải trọng và kích thước mẫu thử theo tiêu chuẩn.
  • Mở rộng phạm vi khảo sát vật liệu: Bên cạnh nhóm vật liệu kim loại đen chiếm tỷ trọng chính (gang, thép cacbon, thép hợp kim), giáo trình dành riêng 2 chương để cập nhật kiến thức về hệ kim loại màu (Al, Cu, Ni, Zn, Pb, Mg) và vật liệu phi kim loại (chất dẻo công nghiệp, cao su, vật liệu composite cốt sợi).

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được thiết kế cho các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và sản xuất công nghiệp:

  • Sinh viên và học viên:
    • Người học trình độ Cao đẳng và Trung cấp chuyên nghiệp thuộc các nghề: Hàn, Cơ khí sửa chữa, Cơ khí chế tạo, Vận hành thiết bị khoan khai thác, Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí.
    • Học viên các khóa bồi dưỡng ngắn hạn hoặc đào tạo lại tay nghề kỹ thuật viên cơ khí xưởng.
  • Điều kiện tiên quyết: Người học cần hoàn thành khối kiến thức văn hóa phổ thông và các môn học chung/đại cương trong chương trình khung (Tin học cơ bản, Tiếng Anh kỹ thuật, An toàn – vệ sinh lao động). Giáo trình được thiết kế để học song song hoặc hỗ trợ trực tiếp cho các môn học cơ sở như Dung sai (CK19MH05), Vẽ kỹ thuật (CK19MH01).
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo:
    • Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chính khóa tại các trường cao đẳng, trung cấp nghề kỹ thuật.
    • Căn cứ để biên soạn đề cương bài giảng, thiết kế ngân hàng câu hỏi kiểm tra thường xuyên, định kỳ và đề thi kết thúc mô đun theo bảng ma trận chuẩn đầu ra A1-A5, B1-B5, C1-C3.
  • Kỹ thuật viên và người tự học: Làm tài liệu tra cứu kỹ thuật tại xưởng sản xuất nhằm xác định mác kim loại tương đương, tra cứu chế độ nhiệt luyện, tính chất cơ lý và khả năng hàn của các chi tiết máy trong thực tế sửa chữa, chế tạo.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho người học trình độ Cao đẳng và Trung cấp thuộc các nhóm nghề kỹ thuật cơ khí, đặc biệt là nghề Hàn, Cơ khí sửa chữa, Cơ khí chế tạo và Vận hành thiết bị khoan khai thác dầu khí. Ngoài ra, tài liệu phù hợp làm sổ tay tra cứu cho kỹ thuật viên cơ khí tại các nhà máy, xí nghiệp.

2. Cần trang bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học giáo trình?

Người học cần nắm vững kiến thức khoa học tự nhiên cơ bản (Vật lý, Hóa học phổ thông) và hoàn thành các môn học chung trong chương trình đào tạo nghề bao gồm: Tin học cơ bản, An toàn – vệ sinh lao động và Tiếng Anh cơ bản để đọc hiểu các ký hiệu tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế.

3. Điểm khác biệt cơ bản giữa giáo trình này với các tài liệu vật liệu cơ khí khác là gì?

Điểm khác biệt chính là tính ứng dụng thực tiễn cao gắn với sản xuất cơ khí - dầu khí tại Việt Nam. Giáo trình tập trung phân tích đồng thời 3 hệ thống tiêu chuẩn mác thép (TCVN, GOST Nga, SAE/AISI Mỹ), giúp người học có khả năng đối chiếu và chuyển đổi mác vật liệu tương đương trong các quy trình công nghệ hàn và gia công thực tế.

4. Phương pháp tự học và nghiên cứu giáo trình đạt hiệu quả cao nhất?

Người học cần áp dụng phương pháp học tập kết hợp:

  • Nghiên cứu trước lý thuyết từng chương và lập bảng hệ thống hóa các pha trên giản đồ Fe–C.
  • Tham gia thảo luận nhóm (4–6 người) để giải quyết các bài tập tình huống về lựa chọn mác thép cho các chi tiết máy cụ thể.
  • Trả lời đầy đủ hệ thống câu hỏi trắc nghiệm và câu hỏi tự luận ở cuối mỗi chương.
  • Đảm bảo thời lượng lên lớp tối thiểu 70% để tham gia các buổi hướng dẫn giải đáp tình huống của giảng viên.

5. Giáo trình có những tài liệu bổ trợ và tham khảo nào kèm theo?

Tài liệu được biên soạn dựa trên 4 nguồn tài liệu tham khảo chuyên ngành chính:

  1. Vật liệu cơ khí – Trần Mão, Phạm Đình Sùng (NXB Giáo dục, 1998).
  2. Vật liệu phi kim loại – Hoàng Trọng Bá (NXB Giáo dục, 2007).
  3. Vật liệu Composite – Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đình Đức (NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2002).
  4. Vật liệu & công nghệ kim loại – Hoàng Tùng (NXB Giáo dục, 2005).

Kết luận

Giáo trình Vật liệu cơ khí (CK19MH04) của Trường Cao đẳng Dầu khí đóng vai trò là tài liệu học thuật cơ sở, cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện từ cấu tạo tinh thể học, cơ tính, giản đồ pha $\text{Fe}-\text{C}$ đến quy chuẩn mác vật liệu và công nghệ nhiệt luyện.

LỘ TRÌNH ĐÀO TẠO NGHỀ HÀN LIÊN QUAN:

Lộ trình học tập đề xuất cho người học là tiếp cận tuần tự theo 5 chương: nắm vững cơ tính và cấu tạo mạng tinh thể ở Chương 1; làm chủ giản đồ trạng thái $\text{Fe}-\text{C}$ và mác thép/gang ở Chương 2; tìm hiểu quy trình thay đổi cơ tính qua nhiệt luyện ở Chương 3; mở rộng sang hợp kim màu và vật liệu phi kim loại ở Chương 4 và Chương 5.

Khối kiến thức này là cơ sở kỹ thuật trực tiếp để người học tiếp thu các mô đun công nghệ hàn chuyên sâu (MIG/MAG, TIG, FCAW) và thực hiện kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn kỹ thuật trong sản xuất công nghiệp.