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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 051109 - METALLURGIA E MATERIALI
Docente Rivolta Barbara
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - LC (367) INGEGNERIA DELLA PRODUZIONE INDUSTRIALE*AZZZZ081377 - METALLURGIA E MATERIALI NON METALLICI
051109 - METALLURGIA E MATERIALI

Obiettivi dell'insegnamento

Uno degli obiettivi dell’insegnamento è quello di comprendere i principi scientifici ed ingegneristici fondamentali della metallurgia e la loro declinazione nei contesti di tecnologie e processi produttivi. In particolare, durante il corso gli studenti verranno avvicinati alle problematiche dei materiali di uso ingegneristico, in particolare metallici, e della loro resistenza, esaminando i trattamenti termici, le microstrutture e le caratteristiche tipiche degli acciai e delle leghe non ferrose di comune utilizzo. Verranno inoltre introdotti i materiali non metallici tra i quali i vetri, i ceramici ed le materie plastiche in relazione alle principali applicazioni nel settore dell’ingegneria meccanica. Il programma è completato dalla presenza di una significativa attività di laboratorio.

Gli studenti inizieranno inoltre a conoscere il contesto, le funzioni ed i processi in ambito industriale e meccanico in cui le competenze metallurgiche trovano applicazione.

Attraverso discussione di alcuni casi reali, gli studenti verranno infine introdotti all’approccio scientifico ed ingegneristico necessario per affrontare problemi ed opportunità nella progettazione.


Risultati di apprendimento attesi

Al termine delle lezioni, delle esercitazioni e dei laboratori, lo studente: 

  • conosce i fondamenti della chimica, con particolare riferimento al mondo dei materiali
  • comprende la fisica dei metalli, le trasformazioni di stato e i diagrammi di equilibrio
  • conosce le principali prove meccaniche
  • conosce i trattamenti termici e la loro influenza sulle proprietà meccaniche
  • conosce le applicazioni degli acciai speciali
  • comprende i principali fenomeni di danneggiamento dei componenti meccanici
  • conosce i fondamenti e le proprietà principali dei materiali metallici e non metallici.

Argomenti trattati
  • Struttura atomica e legami interatomici. Orbitali atomici. Configurazione elettronica degli atomi e tavola periodica. Proprietà periodiche degli elementi. Forze ed energie di legame. Elettronegatività. Polarità delle molecole. Tipologie di legami.
  • Sistemi chimici ed equilibri chimici. Definizione di sistema chimico. Energia libera. Equilibri chimici dei sistemi omogenei ed eterogenei. Costante di equilibrio. Principio di Le Chatellier. Regola delle fasi.
  • Elettrochimica. Sistemi elettrochimici e soluzioni elettrolitiche. Potenziali standard. Serie elettrochimica.
  • Leghe metalliche ed applicazioni dei diagrammi di stato. Introduzione ai metalli ed alle leghe metalliche. I reticoli cristallini e i difetti reticolari. Fasi e costituenti strutturali in condizioni d’equilibrio. I diagrammi di stato applicati ai casi reali delle leghe metalliche, la regola della leva e le relative calcolazioni numeriche.
  • Prove meccaniche e resistenza dei materiali. La prova di trazione: aspetti macroscopici e microscopici (Rs, Rp0,2, Rm, A%, Z%; campo elastico e campo plastico, fenomeni di incrudimento); le prove di durezza e la prova di resilienza; il fenomeno della transizione e la fragilità. La resistenza a fatica e la prova di fatica (aspetti microstrutturali); il limite di fatica.
  • Trattamenti termici e microstrutture I punti critici. Effetto degli elementi di lega negli acciai. Le curve di trasformazione isoterma ed anisoterma dell’austenite. Descrizione e comportamento delle tipiche microstrutture ottenibili. I principali trattamenti termici massivi degli acciai (Ricottura, Normalizzazione, Tempra, Ricottura di lavorabilità, Rinvenimento). I trattamenti di cementazione e nitrurazione.
  • Metallurgia e comportamento meccanico degli acciai. Classificazione degli acciai. Caratteristiche meccaniche, metallurgiche e tipologie di impiego degli acciai comuni e degli acciai speciali. Cenni sugli acciai inossidabili e sui loro impieghi.
  • Metallurgia e comportamento meccanico delle leghe dell’alluminio. Classificazione delle principali leghe dell’alluminio. Caratteristiche meccaniche, metallurgiche e tipologie di impiego.
  • Vetri e ceramici. Struttura dei vetri inorganici e dei vetri metallici: proprietà chimiche, fisiche e meccaniche dei vetri, processi di rinforzo e tempra chimica, proprietà ottiche dei vetri e loro applicazioni (fibre ottiche). Componenti amorfe e cristalline dei vetro ceramici. Struttura dei materiali ceramici, i refrattari, i materiali ceramici avanzati, proprietà chimiche, fisiche e meccaniche dei ceramici, meccanismi di usura. Polveri ceramiche.
  • Materiali polimerici. Cenni alla chimica dei polimeri organici, struttura delle catene polimeriche, cristallinità e grado di polimerizzazione, proprietà meccaniche e termomeccaniche (deformazione dei polimeri semicristallini, polimeri termoelastici e termoplastici, viscoelasticità, frattura). Sintesi dei polimeri (polimerizzazione per addizione e per condensazione), additivi, classificazione e proprietà dei polimeri industriali (materie plastiche, elastomeri, fibre), principali metodi di fabbricazione e trasformazione.

Prerequisiti
  • Conoscenze di base di analisi matematica
  • Conoscenze di base di Fisica
  • Conoscenze di base di Metodi di rappresentazione grafica o Disegno tecnico industriale (sezioni, quotature, rugosità superficiale)

Modalità di valutazione

L’esame finale prevede una parte scritta con esercizi numerici e domande aperte per un totale di 9/10 quesiti.  Il fine è quello di verificare l’efficacia comunicativa, la conoscenza degli argomenti e la capacità di applicare quanto imparato durante le lezioni. Può essere richiesta una discussione orale per chiarimenti circa la parte scritta. Non sono previste prove in itinere.

 


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaNicodemi, Metallurgia Principi generali
Risorsa bibliografica obbligatoriaNicodemi, Acciai e leghe non ferrose
Risorsa bibliografica obbligatoriaD.R.Askeland, The Science and Engineering of Materials

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
65:00
97:30
Esercitazione
35:00
52:30
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
20/09/2020