66685 - METALLURGIA CON ESERCITAZIONI

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente ha conoscenze sulle caratteristiche fisiche, chimiche e sulle proprietà meccaniche dei metalli. Possiede anche cognizioni sulle analisi metallografiche e sulle prove di resistenza meccanica e chimica. L'intento finale consiste nell'acquisire la capacità di scelta dei metalli e leghe in base alla destinazione finale.

Programma/Contenuti

Prerequisiti

  • Funzioni elementari: potenze, radici, esponenziali e logaritmi. Soluzione di equazioni algebriche. Conoscenze di base del calcolo differenziale e integrale.
  • Conoscenza delle principali grandezze fisiche e delle relazioni che le legano, principali unità di misura. Meccanica del punto materiale e dei sistemi.
  • Reazioni chimiche e loro bilanciamento.
  • Conoscenze di Termodinamica, equilibri di fase in sistemi monocomponente e pluricomponente.

Principali proprietà meccaniche e relative prove. Prova di trazione, resilienza, durezza, fatica, creep, attrito ed usura.

Leghe metalliche e diagrammi di stato. Fasi e costituenti strutturali. Curve di raffreddamento, regola delle fasi e della leva.

La solidificazione e i difetti di solidificazione. Nucleazione ed accrescimento di metalli puri e leghe. Microstrutture e difetti di solidificazione. Controllo delle microstrutture di solidificazione.

Elementi di struttura cristallina. Fenomeni correlati alla struttura cristallina e ai difetti reticolari puntiformi.

Difetti reticolari di linea e teoria della deformazione plastica. Deformazione elastica. Fenomenologia della deformazione plastica dei metalli alla luce della teoria 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. Microstrutture tipiche di acciai e ghise in funzione del tenore di C, nelle condizioni di validità del diagramma di equilibrio. Effetto degli elementi di lega.

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

Trattamenti termici degli acciai. Ricotture, normalizzazione, tempra e rinvenimento.

Principali trattamenti termochimici. Cementazione e nitrurazione.

Acciai da costruzione di uso generale per impieghi strutturali. Designazione, composizione chimica, trattamenti termici, proprietà meccaniche, saldabilità, resistenza a corrosione, settori di applicazione.

Acciai speciali da costruzione (da bonifica, tempra superficiale, per molle, cuscinetti, da cementazione e nitrurazione). Designazione, composizione chimica, trattamenti termici/termochimici, proprietà meccaniche, settori di applicazione.

Acciai Inox (austenitici, ferritici, duplex). Designazione, trattamento termico, microstruttura, proprietà meccaniche e chimico fisiche, applicazioni.

Leghe di alluminio. Principali elementi di lega e designazione. Trattamenti termici. Proprietà fisiche, meccaniche e caratteristiche tecnologiche delle leghe di alluminio da fonderia e da deformazione plastica.

Leghe di rame. Principali elementi di lega e designazione. Trattamenti termici. Proprietà fisiche, meccaniche e caratteristiche tecnologiche.

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

Esercitazioni inerenti i criteri di scelta di materiali metallici e di trattamenti termici in funzione delle applicazioni e condizioni di esercizio.

Testi/Bibliografia

Dispense e appunti del docente

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

W. Nicodemi “Metallurgia - Principi generali”, Zanichelli

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

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

W.D. Callister, “Scienza e ingegneria dei materiali. Una introduzione”, Edises (2007).

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni in aula, con svolgimento secondo l'orario ufficiale.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La prova di verifica ha lo scopo di accertare il livello raggiunto negli obiettivi di apprendimento specificati nella sezione “Conoscenze e abilità da conseguire”. In particolare il fine è valutare la comprensione dei criteri per la scelta dei materiali metallici e trattamenti 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 è scritto ed è composto di due parti. Una parte strutturata, costituita da un test a risposte multiple (45 minuti), ed una parte semistrutturata consistente di 2 domande aperte (1 ora). Totale: 1h 45 min.

Le due prove scritte vengono valutate in trentesimi e concorrono alla definizione del voto finale con un peso pari 1/3 e 2/3, rispettivamente.

Non è ammesso l'uso di libri di testo e degli appunti (o delle slide) di lezione.

È suggerito di presentarsi muniti di una calcolatrice (non è ammessa quella disponibile su dispositivi tipo tablet o cellulari) e del necessario per tracciare diagrammi (matite, righello, squadra, gomma, temperamatita). Il materiale sul quale redigere le prove (fogli protocollo, ecc.) sarà reso disponibile dal docente.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore e PC, lavagna tradizionale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alessandro Morri