29773 - METALLURGIA T

Scheda insegnamento

SDGs

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

Industria, innovazione e infrastrutture Consumo e produzione responsabili

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso si propone di illustrare i criteri fondamentali per la caratterizzazione microstrutturale e meccanica dei materiali metallici. L'obiettivo è quello di fornire gli strumenti per: - la scelta dei materiali metallici più idonei alla realizzazione di componenti meccanici, operanti in particolari condizioni di esercizio; - l'individuazione delle cause di malfunzionamenti correlabili alle caratteristiche dei materiali. Particolare attenzione verrà dedicata alla presentazione delle principali tecniche di caratterizzazione microstrutturale, frattografica e meccanica dei materiali metallici.

Programma/Contenuti

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

Principali proprietà meccaniche e relative prove: resistenza a trazione, tenacità, durezza, resilienza, fatica, resistenza allo scorrimento viscoso (creep), attrito ed usura. Strumenti e 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: cenni alle tecnologie di fonderia. Nucleazione ed accrescimento di metalli puri e leghe. Microstrutture e difetti di solidificazione: loro influenza sulle proprietà meccaniche. Controllo delle microstrutture di solidificazione.

Elementi di struttura cristallina. Difetti reticolari puntiformi. 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: Cenni alla fenomenologia della deformazione plastica dei metalli in base alla teoria delle dislocazioni.

Meccanismi di rinforzo dei materiali metallici: Alligazione, incrudimento (cenni alle tecnologie di lavorazione per deformazione plastica), affinamento del grano, precipitazione e dispersione.

Diagrammi di stato binari di leghe metalliche. Diagramma Ferro-Carbonio: Fasi e costituenti strutturali. Fenomeni alla solidificazione e al raffreddamento di acciai in condizioni di equilibrio termodinamico. Microstrutture tipiche di acciai in funzione del tenore di C, nell'ipotesi di validità del diagramma di equilibrio.

Designazione e classificazione degli acciai secondo Euronorm.

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

Trattamenti termici degli acciai: Ricottura (completa, isoterma, di ricristallizzazione), normalizzazione, tempra martensitica e rinvenimento. Austempering o tempra bainitica.

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

Leghe di alluminio: proprietà ed applicazioni in ambito di generazione energia. Principali elementi di lega. Designazione. Trattamenti termici.

Materiali metallici in sistemi per la generazione di energia. Leghe metalliche per applicazioni ad alta temperatura (superleghe di Ni e Co, metalli refrattari). Acciai inossidabili austenitici, ferritici, martensitici, austeno-ferritici (duplex). Designazione, microstrutture, proprietà e applicazioni.

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

Testi/Bibliografia

Materiale in formato elettronico fornito dal docente (tutte le slide proiettate a lezione sono messe a disposizione degli studenti su Moodle, sotto forma di file pdf protetti da password). Libri di consultazione consigliati:

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 (2002)

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

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

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

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

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula. Visita al laboratorio di metallurgia con esercitazioni pratiche.

 

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento viene verificato mediante una prova scritta, il cui fine è quello di valutare la comprensione dei criteri per la scelta dei materiali metallici e dei trattamenti termici/termochimici più idonei alla realizzazione di componenti meccanici, operanti in particolari condizioni di esercizio e per l'individuazione delle cause di malfunzionamenti correlabili alle caratteristiche dei materiali.

L'esame scritto (che si svolge senza l'aiuto di appunti o libri) è composto di 2 parti: un test a risposte multiple (30 domande con 4 opzioni di cui una sola vera, tempo a disposizione: 45 minuti) ed una parte consistente di 2 domande aperte (1 ora). Totale: 1h 45 min. Esempi di domande sia per la parte 1 (test a risposte multiple) che per la parte 2 (domande aperte) dell'esame sono disponibili nel materiale didattico fornito tramite Moodle per questo corso.

La parte 2 del compito sarà corretta solo nel caso in cui il candidato abbia risposto correttamente ad almeno 20 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
  • -0,25 pt per ogni risposta sbagliata

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

  • parte 1 (peso 15)
  • parte 2 - domanda 1 (peso 10)
  • parte 2 - domanda 2 (peso 10)

Durante la prova non sono ammessi strumenti ausiliari sia di testo sia elettronici.

La votazione è espressa in trentesimi. 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. Il calendario delle prove è reso disponibile con anticipo sulla piattaforma web AlmaEsami dell'Ateneo di Bologna. 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”.

 

 


Strumenti a supporto della didattica

Lezioni in aula con videoproiettore/PC e lavagna tradizionale. La frequenza è consigliata per un migliore apprendimento dei concetti e delle nozioni ma non incide sul processo di valutazione finale. Sono proposte visite al laboratorio didattico (attrezzatura per preparazione all'analisi microstrutturale; microscopi stereoscopici ed ottici con analizzatore di immagine; durometri; attrezzature per prove di trazione). Eventuali strumenti per studenti con disabilità possono essere concordati con il Servizio Studenti con DSA.

 

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Carla Martini