73628 - METALLURGIA T

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. 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. 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 metallic 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. Rinforzo per alligazione, incrudimento da deformazione plastica a freddo, affinamento del grano, precipitazione e dispersione. Effetti dei meccanismi di rinforzo su microstruttura e proprietà meccaniche.

Diagramma Ferro-Carbonio. Fasi e costituenti strutturali principali nel campo degli acciai e delle ghise. 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 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.

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 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). Il materiale didattico fornito contiene anche esempi di prove d'esame.

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

Testi di consultazione consigliati:

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

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)

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 e/o online, a seconda di come evolverà l'emergenza COVID.

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, 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 (che si svolge senza l'aiuto di appunti, libri) è composto da 2 parti:

• PARTE 1. Test a risposte multiple online, su piattaforma che verrà comunicata dalla docente (tempo a disposizione: 45 minuti): 30 domande, ciascuna con 4 opzioni di cui una sola corretta. Valutazione 30/30. Solo se si raggiunge una valutazione maggiore o uguale a 18/30 nei quiz si è ammessi alla parte 2.
  
• PARTE 2. Esame orale di circa 20 minuti. Valutazione 30/30.
  

Il voto finale è calcolato come media dei voti presi nella parte 1 dei quiz e nella parte 2 orale.

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 IOL per questo insegnamento.

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

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, dopo la chiusura della lista, decidessero di non partecipare all’esame sono pregati di cancellare l’iscrizione. Nel caso non lo facessero in tempo utile (prima della chiusura della lista), 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 comunicate dalla docente nei giorni immediatamente prima della data d'esame.

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 fortemente 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