73628 - METALLURGIA T

Anno Accademico 2021/2022

  • Docente: Lorella Ceschini
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: ING-IND/21
  • Lingua di insegnamento: Italiano

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo Studente acquisisce le conoscenze di base sui materiali metallici per impieghi strutturali. Attraverso lo studio delle correlazioni tra processo di fabbricazione, struttura e proprietà dei materiali metallici, lo Studente consegue le competenze per la scelta del materiale più idoneo ad una specifica condizione di esercizio. Lo Studente svolge attività di laboratorio riguardanti la caratterizzazione metallografica e frattografica dei materiali metallici, ivi comprese le metodologie per l’analisi dei danni (‘failure analysis’).

Contenuti

Introduzione al corso. Illustrazione del programma, del materiale didattico e della modalità di valutazione.

Principali proprietà meccaniche e relative prove: resistenza a trazione, tenacità, durezza, resilienza, fatica, resistenza allo scorrimento viscoso (creep), attrito e usura. Cenni agli strumenti e ai metodi per l'analisi microstrutturale e frattografica dei metalli.

Leghe metalliche e diagrammi di stato. Fasi e costituenti strutturali. Curve di raffreddamento, regola delle fasi e della leva. Fenomeni alla solidificazione e al raffreddamento di leghe metalliche binarie.

La solidificazione e i difetti di solidificazione. Nucleazione e accrescimento di metalli puri e leghe metalliche. Genesi e controllo di microstrutture e difetti di solidificazione, e loro influenza sulle principali proprietà meccaniche.

Elementi di struttura cristallina. Difetti reticolari puntiformi. Fenomeni correlati alla struttura cristallina dei metalli e ai difetti reticolari puntiformi. Meccanismi di diffusione allo stato solido.

Deformazione elastica e plastica dei metalli. Deformazione elastica: significato fisico, ingegneristico e metallurgico del modulo elastico e variabili di influenza. Fenomenologia della deformazione plastica dei metalli alla luce della teoria delle dislocazioni.

Meccanismi di rinforzo dei materiali metallici. Alligazione, incrudimento, affinamento del grano, precipitazione e dispersione. Effetti dei meccanismi di rinforzo su microstruttura e proprietà meccaniche.

Diagramma Ferro-Carbonio. Fasi e costituenti strutturali. Fenomeni alla solidificazione e al raffreddamento di acciai e ghise in condizioni di equilibrio termodinamico. Microstrutture tipiche di acciai in funzione del tenore di C, nell’ipotesi di validità del diagramma di equilibrio. Effetto dei principali elementi di lega. Cenni alle ghise e agli acciai inossidabili.

Designazione e classificazione di acciai e ghise secondo Euronorm.

Trasformazioni isoterme e anisoterme negli acciai. Trasformazioni di fase (ferritica, perlitica, bainitica, martensitica) e curve di Bain (TTT e CCT).

Principali trattamenti termici degli acciai. Ricottura (completa, isoterma, di ricristallizzazione), normalizzazione, tempra martensitica e rinvenimento. Acciai da bonifica.

Principali trattamenti termochimici. Cementazione e nitrurazione. Acciai da cementazione e nitrurazione. Influenza dei trattamenti termochimici su resistenza a usura e a fatica.

Leghe di alluminio. Elementi di lega. Designazione. Trattamenti termici. Proprietà fisiche, meccaniche e tecnologiche. Principali settori di applicazione.

Criteri di scelta di materiali metallici in funzione delle applicazioni. Durante il corso sono illustrati diversi componenti meccanici, le rispettive funzioni, le proprietà meccaniche richieste e la corrispondente scelta di materiali e trattamenti idonei a soddisfare specifiche condizioni di esercizio.

Testi/Bibliografia

Materiale in formato elettronico fornito dalla docente (tutte le slide proiettate a lezione sono messe a disposizione degli studenti su https://virtuale.unibo.it/,sotto forma di file pdf protetti da password). Il materiale didattico fornito contiene anche esempi di prove d'esame.

Testi di consultazione consigliati:

S. Barella, A. Gruttadauria, "Metallurgia e Materiali Non Metallici", Società Editrice Esculapio, Bologna, Seconda Edizione (2017)

A. Cigada, T. Pastore "Struttura e proprietà dei materiali metallici", Mc-Graw Hill (2012)

G.M. Paolucci, “Appunti dalle lezioni di Metallurgia per la laurea in Ingegneria Meccanica” Vol.1-2, Edizioni Libreria Progetto, Padova (2002)

W. Nicodemi “Metallurgia - Principi generali”, Zanichelli (2007)

D.R. Askeland, P.P. Fulay, W.J. Wright "Scienza e tecnologia dei materiali", Città studi (2017).

W.D. Callister, D.G. Rethwisch "Materiali per l'ingegneria civile ed industriale", Edises (2015).

W. F. Smith, J. Hashemi, “ Scienza e tecnologia dei materiali”. Ed. Italiana a Cura di S. Farè, M. C. Tamzi, Mc Graw Hill. V edizione 2021.

Metodi didattici

Lezioni in modalità mista (in aula e a distanza) in accordo con l'orario proposto e i protocolli di sicurezza in atto. Quiz interattivi a scopo formativo (discussione dei concetti principali presentati durante la lezione). Audiovisivi per l'illustrazione dei principali (i) concetti o processi; (ii) metodiche in uso nei laboratori di metallurgia.

E’ fortemente consigliata la frequenza, perché a lezione verranno più volte ribaditi i concetti fondamentali su cui verteranno le domande d’esame.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un esame finale, volto a verificare la comprensione dei concetti di base della metallurgia, delle correlazioni microstruttura-proprietà-processo, con particolare riferimento ad acciai e leghe di alluminio. Viene valutata la capacità di scegliere il materiale metallico e il trattamento termico o termochimico più idoneo alla realizzazione di componenti meccanici, operanti in determinate condizioni di esercizio.

L’esame è composto da 2 parti:

  • PARTE 1. Quiz a risposte multiple online (tempo a disposizione: 45 minuti) su piattaforma che verrà comunicata dalla docente, comprendente 30 domande, con 4 opzioni di cui una sola corretta. Valutazione 30/30.
  • PARTE 2. Esame orale di circa 20 minuti. Valutazione 30/30.

Per accedere alla parte 2 del compito il candidato deve avere risposto correttamente ad almeno 18 domande su 30 nella parte 1. La Parte 1 del compito avrà una valutazione in 30/30, così computata:

  • +1 pt per ogni risposta corretta
  • 0 pt per ogni risposta omessa o sbagliata

Il voto finale in /30 è calcolato come media dei voti presi nella parte 1 dei quiz e nella parte 2 orale. La votazione minima per il superamento dell'esame viene assegnata se è verificata la conoscenza di tutti gli argomenti oggetto di verifica e non sono presenti gravi lacune.

Durante l’esame non sono ammessi strumenti ausiliari, quali libri, appunti, telefoni.

Esempi di test a risposte multiple e di domande aperte sono presentati dalla docente al termine di ciascun argomento e disponibili nel materiale didattico presente su VIRTUALE per questo insegnamento.

Il calendario delle prove è comunicato dalla docente a lezione e reso disponibile con ampio anticipo sulla piattaforma web AlmaEsami dell'Ateneo di Bologna. L’iscrizione all’appello è possibile in una determinata finestra temporale. Gli studenti che intendono sostenere la prova devono iscriversi preliminarmente nella lista dell'appello scelto (nel rispetto inderogabile delle scadenze previste per la chiusura della lista) e devono esibire un documento di riconoscimento il giorno dell'esame. Gli studenti che, dopo essersi iscritti, decidessero di non partecipare all’esame sono pregati di cancellare l’iscrizione. Nel caso non lo facessero, si verbalizzerà la modalità “Ritirato”.

L’esito dell’esame e la modalità di verbalizzazione vengono comunicati mediante Almaesami.

Modalità dettagliate sullo svolgimento dell'esame verranno fornite sul repository VIRTUALE per questo insegnamento.


Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni si avvalgono dell’uso di slide (rese disponibili sulla piattaforma https://virtuale.unibo.it/, prima di ciascuna lezione), lavagna tradizionale, video di supporto alla didattica.

La frequenza è fortemente consigliata per un migliore apprendimento dei concetti e delle nozioni.

Saranno proposte visite al laboratorio didattico, se l’emergenza pandemica lo consentirà (attrezzature per preparazione all'analisi microstrutturale; microscopi stereoscopici ed ottici; microscopio elettronico a scansione; durometri; attrezzature per prove di durezza, trazione, resilienza, fatica, tribologia).

Eventuali strumenti per studenti con disabilità possono essere concordati con il Servizio Studenti con DSA.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Lorella Ceschini

SDGs

Imprese innovazione e infrastrutture Città e comunità sostenibili Consumo e produzione responsabili Partnership per gli obiettivi

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.