METALLURGIA I
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2018/2019
- 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 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 sostenuto e superato l’insegnamento propedeutico 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 slittamento. 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.
Metallografia: metodi di preparazione e di analisi metallografica al microscopio ottico. Riconoscimento delle strutture.
Trattamenti termici superficiali. Trattamenti termochimici: carbo-cementazione e nitrurazione.
Normative e designazione degli acciai. Effetto degli elementi di lega sulle proprietà degli acciai. Acciai legati e non legati. Acciai di base e di qualità: acciai cor-ten, acciai per laminati piani sottili da profondo stampaggio, acciai HSLA ed applicazioni.
Trattamenti termomeccanici ad alta e bassa temperatura. Laminazione controllata.
Acciai speciali: acciai da bonifica, acciai autotempranti, acciai da carbocementazione, da nitrurazione, acciai per molle. Metodi didattici
- Lezioni teoriche in aula sugli argomenti del corso. Viene effettuato il tutorato didattico che consiste 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.
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).
