GATE Metallurgical Engineering Syllabus 2027 PDF Download
The GATE Metallurgical Engineering Syllabus 2027 has been released by the organizing IIT for candidates appearing in the GATE 2027 examination.
The syllabus includes important topics from Engineering Mathematics, Metallurgical Thermodynamics, Transport Phenomena and Rate Processes, Mineral Processing and Extractive Metallurgy, Physical Metallurgy, Mechanical Metallurgy, and Manufacturing Processes. Candidates should study the subject-wise topics to prepare for the examination. The complete syllabus is available in PDF format for download.
GATE Metallurgical Engineering Syllabus 2027 Overview
| Subject | Details |
|---|---|
| Exam Name | GATE 2027 (Graduate Aptitude Test in Engineering) |
| Conducting Body | Indian Institute of Technology |
| Paper Name | Metallurgical Engineering |
| Paper Code | MT |
| Total Questions | 65 |
| Topics Covered | Engineering Mathematics, Metallurgical Thermodynamics, Transport Phenomena and Rate Processes, Mineral Processing and Extractive Metallurgy, Physical Metallurgy, Mechanical Metallurgy, Manufacturing Processes |
| Total Marks | 100 |
| Syllabus Status | Released |
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GATE Metallurgical Engineering Syllabus 2027 PDF Download – Direct Link
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GATE Metallurgical Engineering Syllabus 2027 – Topic Wise
The GATE Metallurgical Engineering syllabus covers various sections related to engineering mathematics, thermodynamics, transport phenomena, mineral processing, extractive metallurgy, physical and mechanical metallurgy, and manufacturing processes. Candidates can check the subject-wise topics below.
Section 1: Engineering Mathematics (इंजीनियरिंग गणित)
Linear Algebra (रैखिक बीजगणित): Matrices and Determinants (आव्यूह और सारणिक), Systems of linear equations (रैखिक समीकरणों की प्रणाली), Eigen values and Eigen vectors (आइगेन मान और आइगेन सदिश).
Calculus (कलन): Limit, Continuity and Differentiability (सीमा, सांतत्य और अवकलनीयता); Partial derivatives (आंशिक अवकलज); Maxima and minima (उच्चिष्ठ और निम्निष्ठ); Sequences and series (अनुक्रम और श्रेणी); Test for convergence (अभिसरण परीक्षण); Fourier series (फूरियर श्रेणी).
Vector Calculus (सदिश कलन): Gradient (प्रवणता); Divergence and Curl (अपसरण और कर्ल); Line, Surface and volume integrals (रेखा, पृष्ठ और आयतन समाकल); Stokes, Gauss and Green’s theorems (स्टोक्स, गॉस और ग्रीन के प्रमेय).
Differential Equations (अवकल समीकरण): Linear and non-linear first order ODEs (रैखिक और अरैखिक प्रथम कोटि सामान्य अवकल समीकरण); Higher order linear ODEs with constant coefficients (उच्च कोटि रैखिक सामान्य अवकल समीकरण स्थिर गुणांकों के साथ); Cauchy’s and Euler’s equations (कॉची और यूलर के समीकरण); Laplace transforms (लाप्लास रूपांतर); PDEs – Laplace, one dimensional heat and wave equations (आंशिक अवकल समीकरण – लाप्लास, एक-विमीय ऊष्मा और तरंग समीकरण).
Probability and Statistics (प्रायिकता और सांख्यिकी): Definitions of probability and sampling theorems, conditional probability (प्रायिकता की परिभाषाएँ और प्रतिचयन प्रमेय, सप्रतिबंध प्रायिकता), Mean, median, mode and standard deviation (माध्य, माध्यिका, बहुलक और मानक विचलन); Random variables (यादृच्छिक चर); Poisson, normal and binomial distributions (प्वासों, प्रसामान्य और द्विपद बंटन); Analysis of experimental data; linear least squares method (प्रायोगिक डेटा का विश्लेषण; रैखिक लघुतम वर्ग विधि).
Numerical Methods (संख्यात्मक विधियाँ): Solutions of linear and non-linear (Bisection, Secant, Newton-Raphson methods) algebraic equations (रैखिक और अरैखिक (द्विविभाजन, छेदिका, न्यूटन-रैफसन विधियाँ) बीजगणितीय समीकरणों के हल); integration by trapezoidal and Simpson’s rule (समलंब और सिम्पसन के नियम द्वारा समाकलन); single and multi-step methods for differential equations (अवकल समीकरणों के लिए एकल और बहु-चरण विधियाँ).
Section 2: Metallurgical Thermodynamics (धातुकर्म ऊष्मागतिकी)
Laws of Thermodynamics (ऊष्मागतिकी के नियम): First law – energy conservation (प्रथम नियम – ऊर्जा संरक्षण), Second law – entropy (द्वितीय नियम – एन्ट्रॉपी); Enthalpy, Gibbs and Helmholtz free energy (एन्थैल्पी, गिब्स और हेल्महोल्ट्ज़ मुक्त ऊर्जा); Maxwell’s relations (मैक्सवेल के संबंध); Chemical potential (रासायनिक विभव); Applications to metallurgical systems, solutions, ideal and regular solutions (धातुकर्म प्रणालियों, विलयनों, आदर्श और नियमित विलयनों में अनुप्रयोग); Gibbs phase rule, phase equilibria, binary phase diagram and lever rule, free-energy vs. composition diagrams (गिब्स प्रावस्था नियम, प्रावस्था साम्य, द्विआधारी प्रावस्था आरेख और लीवर नियम, मुक्त-ऊर्जा बनाम संघटन आरेख); Equilibrium constant, Activity, Ellingham and phase stability diagrams (साम्य स्थिरांक, सक्रियता, एलिंगम और प्रावस्था स्थायित्व आरेख); Thermodynamics of point defects, surfaces and interfaces, adsorption and segregation phenomena (बिंदु दोषों, पृष्ठों और अंतराफलकों की ऊष्मागतिकी, सोखना और पृथक्करण परिघटनाएँ).
Electrochemistry (विद्युत रसायन): Single electrode potential (एकल इलेक्ट्रोड विभव), Electrochemical cells (विद्युत रासायनिक सेल), Nernst equation (नर्नस्ट समीकरण), Potential-pH diagrams (विभव-pH आरेख).
Section 3: Transport Phenomena and Rate Processes (परिवहन परिघटनाएँ और दर प्रक्रियाएँ)
Momentum Transfer (संवेग स्थानांतरण): Concept of viscosity, shell balances, Bernoulli’s equation, mechanical energy balance equation, flow past plane surfaces and through pipes (श्यानता की अवधारणा, कोश संतुलन, बर्नौली का समीकरण, यांत्रिक ऊर्जा संतुलन समीकरण, समतल पृष्ठों और पाइपों के माध्यम से प्रवाह).
Heat transfer (ऊष्मा स्थानांतरण): Conduction, Fourier’s Law, 1-D steady state conduction (चालन, फूरियर का नियम, 1-D स्थिर अवस्था चालन). Convection: Heat transfer coefficient relations for forced convection (संवहन: बलात् संवहन के लिए ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक संबंध). Radiation: Black body radiation, Stefan-Boltzmann Law, Kirchhoff’s Law (विकिरण: कृष्ण पिंड विकिरण, स्टीफन-बोल्ट्ज़मान नियम, किरचॉफ का नियम).
Mass Transfer (द्रव्यमान स्थानांतरण): Diffusion and Fick’s laws, Mass transfer coefficients (विसरण और फिक के नियम, द्रव्यमान स्थानांतरण गुणांक).
Dimensional Analysis (विमीय विश्लेषण): Buckingham Pi theorem, Significance of dimensionless numbers (बकिंघम पाई प्रमेय, विमाहीन संख्याओं का महत्व).
Basic Laws of Chemical Kinetics (रासायनिक गतिकी के मूल नियम): First order reactions, reaction rate constant, Arrhenius relation, heterogeneous reactions, oxidation kinetics (प्रथम कोटि अभिक्रियाएँ, अभिक्रिया दर स्थिरांक, आरेनियस संबंध, विषमांगी अभिक्रियाएँ, ऑक्सीकरण गतिकी).
Electrochemical Kinetics (विद्युत रासायनिक गतिकी): Polarization (ध्रुवीकरण).
Section 4: Mineral Processing and Extractive Metallurgy (खनिज प्रसंस्करण और निष्कर्षण धातुकर्म)
Comminution techniques, Size classification, Flotation, Gravity and other methods of mineral beneficiation (चूर्णीकरण तकनीकें, आकार वर्गीकरण, प्लवन, गुरुत्व और खनिज संवर्धन की अन्य विधियाँ); Agglomeration: sintering, pelletizing and briquetting (समूहन: सिंटरिंग, पेलेटाइजिंग और ब्रिकेटिंग).
Material and Energy balances in metallurgical processes (धातुकर्म प्रक्रियाओं में द्रव्यमान और ऊर्जा संतुलन); Principles and processes for the extraction of non-ferrous metals – aluminium, copper and titanium (अलौह धातुओं के निष्कर्षण के सिद्धांत और प्रक्रियाएँ – एल्युमीनियम, कॉपर और टाइटेनियम).
Iron and Steel Making (लौह और इस्पात निर्माण): Material and heat balance in blast furnace (ब्लास्ट फर्नेस में द्रव्यमान और ऊष्मा संतुलन); Structure and properties of slags and molten salts – basicity of slags – sulphide and phosphate capacity of slags (स्लैग और गलित लवणों की संरचना और गुण – स्लैग की क्षारकता – स्लैग की सल्फाइड और फॉस्फेट क्षमता); Production of metallurgical coke (धातुकर्म कोक का उत्पादन). Other methods of iron making (COREX, MIDRE) (लौह निर्माण की अन्य विधियाँ (COREX, MIDRE)).
Primary Steel Making (प्राथमिक इस्पात निर्माण): Basic oxygen furnace, process dynamics, oxidation reactions, electric arc furnace (मूल ऑक्सीजन फर्नेस, प्रक्रम गतिकी, ऑक्सीकरण अभिक्रियाएँ, विद्युत आर्क फर्नेस).
Secondary Steel Making (द्वितीयक इस्पात निर्माण): Ladle process – deoxidation, argon stirring, desulphurization, inclusion shape control, principles of degassing methods (लेडल प्रक्रिया – विऑक्सीकरण, आर्गन मंथन, विसल्फरीकरण, समावेशन आकार नियंत्रण, विगैसीकरण विधियों के सिद्धांत); Basics of stainless steel manufacturing (स्टेनलेस इस्पात विनिर्माण के मूल सिद्धांत).
Continuous Casting (सतत ढलाई): Fluid flow in the tundish and mould, heat transfer in the mould, segregation, inclusion control (टंडिश और मोल्ड में तरल प्रवाह, मोल्ड में ऊष्मा स्थानांतरण, पृथक्करण, समावेशन नियंत्रण).
Section 5: Physical Metallurgy (भौतिक धातुकर्म)
Chemical Bonding (रासायनिक आबंधन): Ionic, covalent, metallic, and secondary bonding in materials (पदार्थों में आयनिक, सहसंयोजक, धात्विक और द्वितीयक आबंधन); Crystal structure of solids – metals and alloys, ionic and covalent solids, and polymers (ठोसों की क्रिस्टल संरचना – धातु और मिश्रातु, आयनिक और सहसंयोजक ठोस, और बहुलक).
X-ray Diffraction (एक्स-किरण विवर्तन): Bragg’s law, optical metallography, principles of SEM imaging (ब्रैग का नियम, प्रकाशिक धातुविज्ञान, SEM इमेजिंग के सिद्धांत).
Crystal Imperfections (क्रिस्टल अपूर्णताएँ): Point, line and surface defects (बिंदु, रेखा और पृष्ठ दोष); Coherent, semi-coherent and incoherent interfaces (संसक्त, अर्ध-संसक्त और असंसक्त अंतराफलक).
Diffusion in Solids (ठोसों में विसरण): Diffusion equation, steady state and error function solutions (विसरण समीकरण, स्थिर अवस्था और त्रुटि फलन हल); Examples – homogenization and carburization (उदाहरण – समांगीकरण और कार्बुरण); Kirkendall effect (कर्केंडल प्रभाव); Uphill diffusion (प्रतिप्रवण विसरण); Atomic models for interstitial and substitutional diffusion (अंतराकाशी और प्रतिस्थापनीय विसरण के लिए परमाणु मॉडल); Pipe diffusion and grain boundary diffusion (पाइप विसरण और कणांतर विसरण).
Phase Transformation (प्रावस्था रूपांतरण): Driving force, Homogeneous and heterogeneous nucleation, growth kinetics (चालक बल, समांगी और विषमांगी केंद्रकण, वृद्धि गतिकी); Solidification in isomorphous, eutectic and peritectic systems, cast structures and macrosegregation, dendritic solidification and constitutional supercooling, coring and microsegregation (समरूपी, यूटेक्टिक और पेरिटेक्टिक प्रणालियों में जमाव, ढलाई संरचनाएँ और स्थूलपृथक्करण, डेन्ड्राइटिक जमाव और संविधानी अतिशीतलन, कोरिंग और सूक्ष्मपृथक्करण).
Solid-state Transformations (ठोस-अवस्था रूपांतरण): Precipitation, spinodal decomposition, ordering, massive transformation, discontinuous precipitation, eutectoid transformation, diffusionless transformations (अवक्षेपण, स्पिनोडल विघटन, क्रमण, बृहत रूपांतरण, असतत अवक्षेपण, यूटेक्टॉइड रूपांतरण, विसरणरहित रूपांतरण); Precipitate coarsening, Gibbs-Thomson effect (अवक्षेप स्थूलीकरण, गिब्स-थॉमसन प्रभाव).
Principles of heat treatment of steels, TTT and CCT diagrams (इस्पातों के ऊष्मा उपचार के सिद्धांत, TTT और CCT आरेख); Surface hardening treatments (पृष्ठ दृढ़ीकरण उपचार); Recovery, recrystallization and grain growth (पुनर्प्राप्ति, पुन:क्रिस्टलीकरण और कण वृद्धि); Heat treatment of cast iron and aluminium alloys (ढलवाँ लोहा और एल्युमीनियम मिश्रातुओं का ऊष्मा उपचार).
Electronic, magnetic and optical properties of materials (पदार्थों के इलेक्ट्रॉनिक, चुंबकीय और प्रकाशिक गुण).
Basic forms of corrosion and its prevention (संक्षारण के मूल रूप और इसकी रोकथाम).
Section 6: Mechanical Metallurgy (यांत्रिक धातुकर्म)
Strain tensor and stress tensor, Representation by Mohr’s circle, elasticity, stiffness and compliance tensor, Yield criteria (विकृति टेंसर और प्रतिबल टेंसर, मोहर वृत्त द्वारा निरूपण, प्रत्यास्थता, कठोरता और अनुपालन टेंसर, पराभव कसौटियाँ); Plastic deformation by slip and twinning (सर्पण और युज़्मन द्वारा प्लास्टिक विरूपण).
Dislocation Theory (विस्थापन सिद्धांत): Edge, screw and mixed dislocations, source and multiplication of dislocations, stress fields around dislocations (कोर, स्क्रू और मिश्रित विस्थापन, विस्थापनों का स्रोत और गुणन, विस्थापनों के चारों ओर प्रतिबल क्षेत्र); Partial dislocations, dislocation interactions and reactions (आंशिक विस्थापन, विस्थापन अंतःक्रियाएँ और अभिक्रियाएँ).
Strengthening Mechanisms (दृढ़ीकरण तंत्र): Work/strain hardening, strengthening due to grain boundaries, solid solution, precipitation and dispersion (कार्य/विकृति दृढ़ीकरण, कणांतरों के कारण दृढ़ीकरण, ठोस विलयन, अवक्षेपण और परिक्षेपण).
Fracture behaviour, Griffith theory, linear elastic fracture mechanics, fracture toughness, fractography, ductile to brittle transition (भंग व्यवहार, ग्रिफिथ सिद्धांत, रैखिक प्रत्यास्थ भंग यांत्रिकी, भंग कठोरता, भंगचित्रण, तन्य से भंगुर संक्रमण).
Fatigue (थकावट): Cyclic stress strain behaviour – low and high cycle fatigue, crack growth (चक्रीय प्रतिबल-विकृति व्यवहार – निम्न और उच्च चक्र थकावट, दरार वृद्धि).
Mechanisms of high temperature deformation and failure; creep and stress rupture, stress exponent and activation energy (उच्च तापमान विरूपण और भंग के तंत्र; क्रीप और प्रतिबल भंग, प्रतिबल घातांक और सक्रियण ऊर्जा).
Section 7: Manufacturing Processes (विनिर्माण प्रक्रियाएँ)
Metal Casting (धातु ढलाई): Mould design involving feeding, gating and risering, casting practices, casting defects (फीडिंग, गेटिंग और राइजरिंग से जुड़ा मोल्ड डिजाइन, ढलाई पद्धतियाँ, ढलाई दोष).
Hot, Warm and Cold Working of Metals (धातुओं का तप्त, कोष्ण और शीत कर्मण): Metal forming – fundamentals of metal forming processes of rolling, forging, extrusion, wire drawing and sheet metal forming, defects in forming (धातु निर्माण – रोलिंग, फोर्जिंग, एक्सट्रूज़न, वायर ड्रॉइंग और शीट धातु निर्माण की धातु निर्माण प्रक्रियाओं के मूल सिद्धांत, निर्माण में दोष).
Metal Joining (धातु संयोजन): Principles of soldering, brazing and welding, welding metallurgy, defects in welded joints in steels and aluminium alloys (सोल्डरिंग, ब्रेजिंग और वेल्डिंग के सिद्धांत, वेल्डिंग धातुकर्म, इस्पातों और एल्युमीनियम मिश्रातुओं में वेल्डेड जोड़ों में दोष).
Powder Metallurgy (चूर्ण धातुकर्म): production of powders, compaction and sintering (चूर्णों का उत्पादन, संघनन और सिंटरिंग).
Non-destructive Testing (NDT) (विनाशरहित परीक्षण (NDT)): Dye-penetrant, ultrasonic, radiography, eddy current, acoustic emission and magnetic particle inspection methods (डाई-प्रवेशक, अल्ट्रासोनिक, रेडियोग्राफी, एडी करंट, ध्वनिक उत्सर्जन और चुंबकीय कण निरीक्षण विधियाँ).
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