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 Città e comunità sostenibili

Anno Accademico 2018/2019

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.

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 e usura.

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 e accrescimento di metalli puri e leghe. Microstrutture e difetti di solidificazione: loro influenza sulle proprietà meccaniche. Controllo delle microstrutture e dei difetti di solidificazione.

Elementi di struttura cristallina. Difetti reticolari puntiformi. Principali strutture cristalline nei metalli e loro proprietà. Fenomeni correlati alla struttura cristallina 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 sulla base della teoria delle dislocazioni.

Meccanismi di rinforzo dei materiali metallici: alligazione, incrudimento da deformazione plastica a freddo, affinamento del grano, precipitazione e dispersione. Per ciascuno dei meccanismi di rinforzo verranno illustrati i principali effetti su microstruttura e proprietà meccaniche.

Diagramma Ferro-Carbonio. Fasi e costituenti strutturali principali nel campo degli acciai e delle ghise. Temperature critiche. 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 e nell’ipotesi di validità del diagramma di equilibrio. Effetto dei principali elementi di lega. Cenni alle ghise e agli acciai inossidabili.

Designazione e classificazione dei principali materiali metallici 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.

Strumenti e metodi per l'analisi microstrutturale e frattografica dei metalli.

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

Testi/Bibliografia

Materiale in formato elettronico fornito dalla docente (tutte le slide proiettate a lezione sono messe a disposizione degli studenti, prima della lezione frontale in aula, su Moodle, sotto forma di file pdf protetti da password).

Per ciascun argomento è fornito un glossario minimo italiano/inglese.

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).

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula. 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 dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un esame finale scritto, 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 più idoneo alla realizzazione di componenti meccanici, operanti in particolari condizioni di esercizio.

L’esame scritto è composto da 2 parti (tempo totale: 1 ora e 45 min):

  • Un test a risposte multiple (tempo a disposizione: 45 minuti): 30 domande, ciascuna con 4 opzioni di cui una sola corretta
  • Domande aperte (tempo a disposizione: 1 ora): 2 domande, di cui la prima su un tema di carattere generale, la seconda più specifica e sintetica.

La Parte 1 del compito (test a risposte multiple) avrà una valutazione in 33/30, così computata:

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

La Parte 2 del compito (2 domande aperte) viene valutata in 30/30.

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

  • Parte 1 - Test a risposte multiple (peso 35)
  • Parte 2 - Domanda Aperta 1 (peso 35)
  • Parte 2 - Domanda Aperta 2 (peso 30)

Esempi di test a risposte multiple e di domande aperte sono presentati dal docente al termine di ciascun argomento e disponibili nel materiale didattico fornito tramite Moodle per questo insegnamento.

Durante l’esame non sono ammessi strumenti ausiliari, sia di testo che elettronici.

Il calendario delle prove è comunicato dal docente a lezione e reso disponibile con ampio anticipo sulla piattaforma web AlmaEsami dell'Ateneo di Bologna. L’iscrizione all’appello è possibile da 10 a 2 giorni prima della data d’esame.

Gli studenti che intendono sostenere la prova devono iscriversi preliminarmente nella lista dell'appello scelto e il giorno dell'esame devono esibire un documento di riconoscimento ed il badge che attesti l’iscrizione all’Università di Bologna. 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. E' possibile prendere visione del compito e chiedere chiarimenti in occasione della data di verbalizzazione immediatamente successiva all'appello in cui si è sostenuto l'esame. La possibilità di utilizzare orari alternativi di ricevimento per prendere visione del compito è riservata a casi eccezionali, con una valida motivazione. La verbalizzazione può avvenire in assenza dello studente.

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni si avvalgono dell’uso di slide (rese disponibili sulla piattaforma Moodle prima di ciascuna lezione), lavagna tradizionale, video di supporto alla didattica.

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 (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