METALLURGIA I
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- GIAN LUCA GARAGNANI
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- ING-IND/21
Obiettivi formativi
- L’ingegnere meccanico, nella sua molteplice veste di addetto alla progettazione, alla fabbricazione, alla manutenzione, alla gestione degli impianti ed al controllo di qualità è fortemente legato al mondo dei materiali. Il corso si prefigge di impartire le conoscenze di base sulla scienza dei metalli, sulle trasformazioni che i metalli subiscono nel passaggio dallo stato liquido a quello solido, sui meccanismi di rinforzo, sui principali trattamenti termici e sull’influenza metallurgica esercitata dalle lavorazioni plastiche a freddo e/o a caldo.
Sulla base delle conoscenze acquisite, lo studente sarà in grado di interpretare le correlazioni fra microstruttura e proprietà meccaniche delle leghe metalliche, di eseguire indagini metallografiche, di valutare in modo approfondito l’influenza dei trattamenti e dei processi tecnologici, di eventuali difetti, di effettuare una corretta scelta delle leghe metalliche per le applicazioni in campo ingegneristico, al fine di garantire le migliori prestazioni in esercizio. Prerequisiti
- Lo studente deve aver studiato e compreso gli argomenti e le nozioni impartite nell’insegnamento di Fondamenti di Chimica e Materiali (1° anno di corso) e deve possedere le conoscenze di base di fisica generale e di chimica inorganica.
Contenuti del corso
- Stato metallico e legame metallico. Classificazione dei materiali metallici. Strutture cristalline. Soluzioni solide sostituzionali e interstiziali. Leghe metalliche.
Cristalli reali. Difetti delle strutture cristalline. Cenni di teoria delle dislocazioni. Deformazione per scorrimento. Meccanismi di rinforzo dei materiali metallici. Teoria dell'incrudimento.
Processi di solidificazione dei metalli puri e delle leghe: nucleazione ed accrescimento. Solidificazione dei lingotti e microstrutture di solidificazione. Difetti di solidificazione.
Diffusione allo stato solido.
Ricottura: riassetto e ricristallizzazione.
Diagramma di stato Fe-C. Fenomeni alla solidificazione e al raffreddamento di acciai e ghise. Fasi e costituenti strutturali. Microstrutture di leghe solidificate e trasformate allo stato solido in condizioni di equilibrio. Segregazioni.
Influenza degli elementi di lega sulle trasformazioni allotropiche del ferro. Diagrammi di stato di interesse metallurgico.
Diagrammi di trasformazione isoterma dell'austenite: Curve di Bain (TTT). Trasformazioni perlitiche e bainitiche. Curve di raffreddamento continuo e trasformazioni anisoterme dell'austenite (curve CCC). Trasformazioni martensitiche. Effetto degli elementi di lega.
Generalità sui trattamenti termici di interesse industriale. Normalizzazione e tempra. Prova Jomini e temprabilità degli acciai. Rinvenimento della martensite. Fragilità da rinvenimento.
Trattamenti isotermici: ricottura isotermica, tempra bainitica, patentamento, tempra scalare.
Trattamenti termomeccanici ad alta e bassa temperatura. Laminazione controllata.
Metallografia: metodi di preparazione e di analisi metallografica al microscopio ottico. Riconoscimento delle strutture.
Normative e designazione degli acciai. Effetto degli elementi di lega sulle proprietà degli acciai.
Cenni sugli acciai legati e non legati. Acciai di base e di qualità: sviluppo degli acciai per le costruzioni metalliche; acciai cor-ten, acciai HSLA.
Introduzione alle ghise: classificazione, effetto degli elementi di lega sulla microstruttura e proprietà, caratteristiche meccaniche ed applicazioni, microstrutture. Metodi didattici
- Lezioni teoriche sugli argomenti del corso.
Nell’ AA 2020/21 il corso è stato tenuto con modalità telematica in streaming con registrazione delle lezioni effettuate.
Nell’AA 2021/22 il corso verrà tenuto possibilmente in presenza con eventuale modalità mista (streaming).
Viene effettuato il tutorato didattico che negli anni scorsi consisteva in accessi al laboratorio di metallurgia con la descrizione delle apparecchiature di prova, delle tecniche di preparazione e di caratterizzazione dei materiali metallici, con esempi di osservazioni di strutture metallografiche al microscopio ottico.
Nell’AA 2020/21 il tutorato didattico è stato svolto in modalità telematica in streaming, con la presentazione di diapositive e brevi filmati sull'utilizzo delle apparecchiature in laboratorio. Le lezioni sono state registrate e sono accessibili agli studenti. Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’obiettivo della prova di esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. L'esame consiste in un colloquio orale su tre argomenti trattati nel corso, che ha lo scopo di valutare l’effettivo apprendimento della materia e la capacità dello studente di ragionare sul comportamento meccanico dei materiali metallici in funzione delle caratteristiche microstrutturali, dei trattamenti termici e dei parametri di processo ai quali sono stati sottoposti.
Testi di riferimento
- A.CIGADA, T.PASTORE, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill, Milano (2012).
G.M. PAOLUCCI, Metallurgia, Vol.1, Struttura, proprietà e comportamento dei materiali metallici, Ed. Libreria Progetto, Padova (2000).
G.M. PAOLUCCI, Metallurgia, Vol.2, Tecnologia dei materiali metallici, Ed. Libreria Progetto, Padova (1996).
W. NICODEMI, Metallurgia - Principi generali, Zanichelli Ed., Bologna (2000).
G.L. GARAGNANI, materiale didattico presentato dal docente durante le lezioni.
