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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 081377 - METALLURGIA E MATERIALI NON METALLICI
Docente Boniardi Marco Virginio
Cfu 7.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - BV (352) INGEGNERIA ENERGETICA*SAMZZZZ081377 - METALLURGIA E MATERIALI NON METALLICI
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - BV (353) INGEGNERIA MECCANICA*SAMZZZZ081377 - METALLURGIA E MATERIALI NON METALLICI

Obiettivi dell'insegnamento

Il corso ha lo scopo di avvicinare gli studenti alle problematiche dei materiali di uso ingegneristico.

Grande attenzione sarà dedicata ai materiali metallici, con riferimento alle loro proprietà, caratteristiche strutturali e comportamento in esercizio (fisica dei metalli, diagrammi di stato, resistenza meccanica, trattamenti termici, microstrutture). Nello specifico verranno esaminati in modo approfondito gli acciai (comuni e speciali) e le leghe non ferrose di utilizzo ingegneristico. Scopo ultimo dell'insegnamento è correlare le caratteristiche e le proprietà dei materiali con la loro composizione chimica e la loro struttura al fine di definirne i campi d'impiego.

Un ulteriore e fondamentale obiettivo del corso è quello di presentare agli studenti le altre famiglie di materiali (materiali ceramici, vetri, vetro-ceramici, materiali polimerici, elastomeri, materiali compositi) sempre in relazione alle principali applicazioni nel settore dell’ingegneria industriale.

 


Risultati di apprendimento attesi

Al termine dell'insegnamento ci si aspetta che gli studenti abbiano conoscenze approfondite sui seguenti argomenti:

- struttura della materia e fisica dei metalli (reticoli cristallini, difetti, diffusione, meccanismi di rafforzamento, ecc.);

- diagrammi di stato binari (interpretazione, esercizi, fasi e strutture) con particolare riferimento al diagramma di stato Fe-C;

- proprietà meccaniche dei materiali metallici e loro modalità di determinazione (trazione, durezza, resilienza);

- trattamenti termici degli acciai (trattamenti sopra e sotto i punti critici, trattamenti particolari)

- caratteristiche chimiche, microstrutturali e meccaniche degli acciai e relative proprietà/applicazioni;

- caratteristiche chimiche, microstrutturali e meccaniche dell'alluminio e delle sue leghe e relative proprietà/applicazioni;

- caratteristiche chimiche, microstrutturali e meccaniche dei materiali polimerici e compositi e relative proprietà/applicazioni;

- caratteristiche chimiche, microstrutturali e meccaniche dei materiali ceramici e dei vetri e relative proprietà/applicazioni.

Al termine dell'insegnamento ci si aspetta che gli studenti abbiano la capacità di applicare le conoscenze acquisite per definire in modo adeguato le proprietà/caratteristiche dei materiali da utilizzare per ciascuna specifica applicazione industriale.


Argomenti trattati
  1. 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, con specifico riferimento al diagramma di stato Fe-C. La regola della leva e le relative calcolazioni numeriche.
  2. 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. Cenni sugli altri meccanismi di degrado.
  3. 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.
  4. Metallurgia e comportamento meccanico degli acciai: Classificazione degli acciai comuni, speciali e per applicazioni particolari. Caratteristiche meccaniche, metallurgiche e tipologie di impiego degli acciai comuni (acciai al C, al C-Mn e microlegati) e degli acciai speciali (acciai da bonifica, autotempranti, per molle, da cementazione, da nitrurazione). Cenni sugli acciai inossidabili e sui loro impieghi.
  5. Metallurgia e comportamento meccanico delle leghe dell’alluminio: Classificazione delle principali leghe dell’alluminio. Caratteristiche meccaniche, metallurgiche e tipologie di impiego. Leghe dell'alluminio da deformazione plastica, da trattamento termico, da fonderia.
  6. Ceramici e vetri: Struttura dei materiali ceramici e dei vetri: proprietà chimiche, fisiche e meccaniche, processi di fabbricazione, di rinforzo e trattamenti termici. Tipologie di ceramici in base agli impieghi: refrattari, barriere termiche, rivestimenti antiusura, ceramici piezoelettrici, protezioni balistiche, isolanti elettrici. Applicazioni dei vetri: tipologie di vetri e classificazione in base al contenuto di silice.
  7. Materiali polimerici e compositi: Cenni alla chimica dei polimeri. Struttura dei polimeri, catene lineari e catene ramificate, cristallinità e reticolazione; proprietà meccaniche e termomeccaniche. Sintesi dei polimeri, additivi, classificazione e proprietà dei polimeri industriali (materie plastiche, elastomeri), principali metodi di fabbricazione e trasformazione. Materiali compositi: proprietà, impieghi ed applicazioni.

Prerequisiti

I prerequisiti dell'insegnamento di "Metallurgia e materiali non metallici" sono:

- conoscenze di base riconducibili all'insegnamento di Fondamenti di Chimica o Chimica generale inorganica (struttura atomica; legami chimici; stati d'aggregazione della materia; reazioni chimiche);

- conoscenze di base riconducibili all'insegnamento di Fisica (meccanica; termodinamica; elettromagnetismo);

- conoscenze di base riconducibili all'insegnamento di Metodi di rappresentazione grafica o Disegno tecnico industriale (sezioni; quotature; imprecisioni di lavorazione; aspetti funzionali e costruttivi degli organi delle macchine).


Modalità di valutazione

Non sono previste prove in itinere.

La valutazione finale mira a definire per ogni studente i risultati di apprendimento attesi. Nello specifico essa consta di due parti da svolgere per iscritto (parte A e parte B).

La parte A consta di una serie di domande a risposta multipla (tipicamente 16). Il punteggio massimo ottenibile è pari a 32. Il punteggio minimo necessario per superare la parte A e poter accedere alla parte B è 16. La durata della parte A è tipicamente dell'ordine di 20 minuti. Questa prova ha l'obiettivo di valutare la conoscenza di base della materia e riguarderà tutti gli argomenti trattati durante l'insegnamento.

La parte B consta di una serie di esercizi/domande a risposta aperta (tipicamente da 4 a 8). Il punteggio massimo ottenibile è pari a 32. Il punteggio minimo necessario per superare la parte B è 18. La durata della parte B è variabile in relazione al numero e alla difficoltà delle domande proposte ed oscilla tra 1 ora e 15 minuti e 2 ore. Questa prova ha l'obiettivo di valutare la capacità di applicare i concetti relativi ai diagrammi di stato, ai trattamenti termici e di valutare la conoscenza, più approfondita, di alcuni argomenti trattati durante l'insegnamento.

La votazione della valutazione finale è pari alla somma del 40% del risultato acquisito con la parte A e del 60% della parte B. Da 0,5 in su si approssima per eccesso, altrimenti per difetto.

Nel caso la parte A o la parte B non siano state superate, la valutazione finale va ripetuta per intero.

A discrezione del docente, oppure se ne fa esplicita richiesta lo studente, è prevista una parte della valutazione finale da svolgersi oralmente con domande aperte sugli argomenti del programma.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaNicodemi W., Metallurgia - Principi generali (vol. 1), Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2007
Risorsa bibliografica facoltativaNicodemi W., Metallurgia - Acciai e leghe non ferrose (vol. 2), Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2008
Risorsa bibliografica facoltativaBARELLA S., GRUTTADAURIA A., Metallurgia e materiali non metallici, Editore: ESCULAPIO, Anno edizione: 2016
Risorsa bibliografica facoltativaBONIARDI M.V., CASAROLI A., Metallurgia degli acciai - parte prima, Editore: LUCEFIN, Anno edizione: 2017, ISBN: 978-88-909837-1-9 http://www.fa-fe.com/files/libriearticolie.html
Risorsa bibliografica facoltativaBONIARDI M.V., CASAROLI A., Gli acciai inossidabili, Editore: LUCEFIN, Anno edizione: 2014, ISBN: 978-88-909837-0-2 http://www.fa-fe.com/files/libriearticolie.html
Risorsa bibliografica facoltativaCallister W.D., Rethwisch D.G., Scienza e Ingegneria dei Materiali, un'introduzione, Editore: Edises, Anno edizione: 2012
Note:

La versione originale di questo testo è in lingua inglese

Risorsa bibliografica facoltativaAskeland D.R., Fulay P.P., Wrighr W.J., Scienza e tecnologia dei materiali, Editore: Città Studi Edizioni, Anno edizione: 2017
Note:

La versione originale di questo testo è in lingua inglese


Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
42:00
63:00
Esercitazione
24:30
36:45
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
3:30
5:15
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 70:00 105:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
11/08/2020