29773 - METALLURGIA T

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire le conoscenze di base di metallurgia e di metallografia (laboratorio metallografico) necessarie per lo studio, la scelta e l'uso corretto dei materiali metallici.

Contenuti

Prerequisiti/Propedeuticità consigliate

Non sono richiesti particolari pre-requisiti o propedeucità; è tuttavia consigliato di studiare prima l’esame di Fondamenti di Chimica T.

Tutte le lezioni saranno tenute in Italiano. Per eventuali studenti stranieri è quindi necessaria la comprensione della lingua italiana per seguire con profitto il corso e poter utilizzare il materiale didattico.

PROGRAMMA

Principali proprietà meccaniche e relative prove: trazione, resilienza, durezza, fatica, creep, attrito e usura.

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

La solidificazione e i difetti di solidificazione. Cenni ai processi fusori. Nucleazione e accrescimento di metalli puri e leghe. Microstrutture e difetti di solidificazione: loro influenza sulle proprietà meccaniche. Controllo delle microstrutture di solidificazione e metodi per ridurre la presenza di difetti di solidificazione.

Elementi di struttura cristallina. Difetti reticolari puntiformi. Principali strutture cristalline nei metalli e loro caratteristiche. Fenomeni correlati alla struttura cristallina e ai difetti reticolari puntiformi. Meccanismi di diffusione allo stato solido.

Difetti reticolari di linea e teoria della deformazione plastica. 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. Caratteristiche e proprietà delle dislocazioni.

Meccanismi di rinforzo dei materiali metallici: alligazione, incrudimento, affinamento del grano, precipitazione e dispersione.

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

Designazione e classificazione degli acciai secondo Euronorm.

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

Trattamenti termici degli acciai. Ricottura (completa, isoterma, di ricristallizzazione), normalizzazione, tempra e rinvenimento, tempra superficiale.

Principali trattamenti termochimici: cementazione e nitrurazione. Influenza dei trattamenti termochimici su resistenza a usura e a fatica

Acciai da costruzione di uso generale per impieghi strutturali e acciai speciali da costruzione (da bonifica, da cementazione, da nitrurazione). Cenni agli acciai inossidabili e alle ghise. Designazione, composizione chimica, trattamenti termici, proprietà meccaniche, saldabilità, settori di applicazione.

Leghe di alluminio. Principali elementi di lega. Designazione IADS e UNI (cenno alle EURONORM). Trattamenti termici. Proprietà fisiche, meccaniche e caratteristiche tecnologiche delle leghe di alluminio da fonderia e da deformazione plastica.

Criteri di scelta di materiali metallici in funzione delle applicazioni. Sono illustrati alcuni componenti meccanici, le rispettive funzioni, le proprietà meccaniche richieste e la corrispondente scelta di materiali e trattamenti idonei a soddisfare le condizioni di esercizio.

Strumenti e metodi per l'analisi microstrutturale e frattografica dei metalli. Preparativa metallografica, microscopia ottica, stereo, elettronica a scansione. Frattografia

Testi/Bibliografia

Slide della docente disponibili su AMS Campus

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

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

W. Nicodemi “Metallurgia - Principi generali”, Zanichelli

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

Donald R. Askeland, P Webster "The science and engineering of materials", Chapman & Hall

W.D. Callister, “Fundamentals of Materials Science and Engineering”, J.Wiley and Sons.

Metodi didattici

Lezioni in aula, con svolgimento secondo l'orario ufficiale. Vengono inoltre proposte visite in laboratorio facoltative per illustrare le principali attrezzature e i metodi per la caratterizzazione microstrutturale e meccanica dei metalli.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un esame finale scritto, volto a verificare la comprensione dei concetti di base della scienza dei metalli, 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 più idoneo alla realizzazione di componenti meccanici, operanti in particolari condizioni di esercizio.

L'esame scritto (durante il cui svolgimento non è consentito consultare appunti o libri, né far uso di cellulare) è composto di 2 parti: un test a risposte multiple (tempo a disposizione: 45 minuti) consistente di 30 domande con 4 opzioni di cui una sola vera; una seconda parte (tempo a disposizione: 1 ora) consistente di 2 domande aperte. Esempi di test a risposte multiple e di domande aperte sono disponibili nel materiale didattico fornito tramite AMS Campus per questo corso.

La Parte 1 del compito (test a risposte multiple) ha una valutazione così computata:

• +1,1 pt per ogni risposta corretta
• 0 pt per ogni risposta omessa
• -0,25 pt per ogni risposta sbagliata

Il voto finale è calcolato come media pesata dei voti acquisiti con:

• Parte 1 - test a risposte multiple (peso 15)
• Parte 2 - Domanda Aperta 1 (peso 10)
• Parte 2 - Domanda Aperta 2 (peso 10)

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore e PC, lavagna tradizionale. Laboratorio didattico (attrezzatura per preparazione all'analisi microstrutturale; microscopi stereoscopici ed ottici con analizzatore di immagine; microscopio elettronico a scansione; durometri; attrezzature per prove di trazione).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Lorella Ceschini