29773 - METALLURGIA T

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.

Contenuti

Introduzione al corso. Panoramica del programma, indicazioni su materiale didattico e modalità di valutazione.

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

Leghe metalliche e diagrammi di stato. Fasi e costituenti strutturali, diagrammi binari, 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, affinamento del grano, dispersione, precipitazione, incrudimento (cenni alle tecnologie di lavorazione per deformazione plastica). Influenza della microstruttura su proprietà elettriche dei materiali metallici e cenni alle proprietà dielettriche dei materiali ceramici.

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.

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 VIRTUALE, 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)

W.D. Callister, D.G. Rethwisch; "Materiali per l'ingegneria civile ed industriale", Edises (2023)

W.F. Smith, J. Hashemi; "Scienza e tecnologia dei materiali", Mc-Graw Hill, V edizione (2021)

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)

Metodi didattici

Lezioni in presenza (salvo diverse disposizioni di Ateneo), in accordo con l'orario proposto. 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.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'apprendimento viene verificato mediante un esame finale costituito da due parti, 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.

Le due parti di cui si compone la prova d'esame sono:

1. quiz a riposta multipla (30 domande con 4 opzioni di cui una sola corretta; tempo a disposizione: 45 minuti);
2. domande aperte orali (durata circa 30 minuti). Il calendario degli orali verrà stilato al termine della parte 1.

Durante l'esame non è ammessa la consultazione di appunti, libri o materiale digitale. Non si richiede e non è necessario l'uso di calcolatrice.

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

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

Il voto finale è computato come media dei voti acquisiti nelle 2 parti. 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.

E’ consigliata la frequenza, perché a lezione verranno più volte ribaditi i concetti

fondamentali su cui verteranno le domande d’esame.

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 VIRTUALE per questo corso. Su VIRTUALE sono riportate anche le istruzioni dettagliate, sempre aggiornate, sulle modalità di gestione dell'esame.

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni in aula con videoproiettore/PC e lavagna tradizionale o virtuale. Durante le lezioni possono essere svolte sessioni di verifica dell'apprendimento a scopo non valutativo mediante app dedicate, es. Wooclap, o su VIRTUALE.

La frequenza è consigliata per un migliore apprendimento dei concetti e delle nozioni ma non incide sul processo di valutazione finale.

Eventuali strumenti per studenti con disabilità possono essere concordati con il Servizio Studenti con DSA (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it/per-studenti).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Lavinia Tonelli