Servizi per la didattica
PORTALE DELLA DIDATTICA

Materiali metallici

02BOKLS

A.A. 2019/20

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Dei Materiali - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 80
Esercitazioni in aula 15
Esercitazioni in laboratorio 5
Tutoraggio 10
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Actis Grande Marco Professore Ordinario ING-IND/21 65 0 0 0 1
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/21 10 B - Caratterizzanti Ingegneria dei materiali
2019/20
L'insegnamento intende illustrare i principi generali che regolano il comportamento in opera dei materiali metallici, fornendo agli studenti le basi metallurgiche da applicare nei campi dell’ingegneria che richiedono la conoscenza dei materiali e dei fenomeni di danno. Verranno approfondite le principali leghe metalliche per applicazioni ingegneristiche, in riferimento alle caratteristiche composizionali, microstrutturali ed ai principali trattamenti per il miglioramento delle proprietà. In particolare verranno affrontati i principali tipi di acciaio, basso ed alto legati e per applicazioni speciali, nonché alcune delle leghe non ferrose tra cui le leghe di alluminio, rame e titanio. L'attività didattica, supportata anche da attività in laboratorio, affronterà inoltre i principali meccanismi di danno in servizio dei componenti, mediante l’analisi di fenomeni quali, ad esempio, fatica, creep, usura e corrosione. L’analisi di tali meccanismi sarà ricondotta alle caratteristiche metallurgiche dei materiali.
The course aims at covering the general principles regulating the behavior of metals in their working conditions, providing to students the basic metallurgical concepts to be applied in the fields of engineering requiring knowledge of materials and damage phenomena. During the course the main metal alloys for engineering applications will be studied in details, with reference to the compositional and microstructural features and the main treatments for improving the properties. In particular, the main types of steel, low and high alloyed and for special applications, as well as some non-ferrous alloys including aluminum, copper and titanium alloys, will be covered. The teaching activity, also supported by laboratory activities, will also address the main damage mechanisms of the components in service, through the analysis of phenomena such as, for example, fatigue, creep, wear and corrosion. The analysis of these mechanisms will be related to the metallurgical characteristics of the materials.
Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in possesso delle seguenti conoscenze: - Capacità di scelta dei materiali metallici in base alle performance in condizioni d’uso e per una specifica applicazione - Come le proprietà dei materiali metallici possono essere modificate e influenzate dai processi produttivi e dai post trattamenti; - Come le condizioni di servizio possono cambiare le prestazioni delle diverse classi di leghe, come si possa arrivare a rottura e quali siano le possibili soluzioni;
At the end of the course the student will have the following knowledge: - Ability to choose metals based on performance in service and for a specific application - How the properties of metals can be modified and influenced by the production processes and the post-treatments; - How the service conditions can change the performance of the different classes of alloys, how the material can fail and which are the possible solutions;
E’ richiesta la conoscenza dei principi fondamentali di Scienza dei Materiali, con particolare riguardo ai diagrammi di stato, alla teoria delle dislocazioni nonché ai principi che regolano i fenomeni diffusivi. Risulta inoltre indispensabile la conoscenza della chimica di base con attenzione particolare ai fenomeni elettrochimici.
Knowledge of the fundamental principles of Materials Science is required, with particular regard to phase diagrams, the theory of dislocations and the principles that govern diffusion phenomena. Knowledge of basic chemistry with particular attention to electrochemical phenomena is also essential.
L'insegnamento approfondirà i seguenti argomenti: Richiami sulle proprietà dei materiali metallici. Principali tecniche di processo e loro influenza sulle caratteristiche finali del materiale/lega. Ruolo dei difetti nelle proprietà del materiale metallico. Diagramma di stato ferro/carbonio stabile e metastabile: analisi delle varie strutture e delle proprietà relative. Le strutture di non equilibrio. Influenza sui punti critici della velocità di raffreddamento. Le curve TTT e CCT. I trattamenti termici massivi: ricottura, normalizzazione e bonifica. Influenza degli elementi leganti aggiunti negli acciai. La teoria di Grossman e le curve Jominy. Le tensioni residue di tempra e l’austenite residua. I metodi di tempra attenuata. Le modificazioni indotte dal rinvenimento della martensite. Il trattamento termico superficiale delle leghe ferrose e relative basi teoriche derivanti dall’esame delle trasformazioni indotte da riscaldamento rapido: il caso specifico della tempra a induzione. I trattamenti di cementazione e nitrurazione: processi tradizionali ed a elevata efficacia. Il degrado delle leghe in opera: cenni relativi ai fenomeni di usura ed alla corrosione e metodologie per migliorare la resistenza del materiale. Gli acciai d’impiego in campo strutturale. Acciai per usi specifici: per funi, da bonifica, da cementazione, da nitrurazione, per molle, per cuscinetti. Gli acciai per utensili: per lavorazioni a freddo, per lavorazioni a caldo, rapidi e rapidi da polveri. Gli acciai inossidabili: martensitici, ferritici, austenitici, duplex e indurenti per precipitazione. Acciai criogenici, acciai per valvole, acciai al manganese. Le ghise: grigie da getto, sferoidali, malleabili e speciali. Alluminio e le sue leghe: da fonderia e da deformazione plastica. Rame e le sue leghe: ottoni, bronzi (allo stagno, all’alluminio, al nichel, al berillio). Leghe di magnesio. Titanio e sue leghe. Tecniche per la valutazione della microstruttura e delle proprietà in esercizio dei materiali metallici.
The course will cover the following topics: Recall on the properties of metals. Main process techniques and their influence on the final characteristics of the material / alloy. Role of defects in the properties of metals. Stable and metastable iron / carbon phase diagram: analysis of the various structures and relative properties. Non-equilibrium structures. Influence of cooling speed on critical points. The TTT and CCT curves. Massive heat treatments: annealing, normalization, quenching and tempering. Influence of alloying elements in steels. Grossman's theory and Jominy curves. Residual hardening stresses and retained austenite. The methods of attenuated quenching. The modifications induced by the tempering of martensite. The surface treatment of ferrous alloys and the theoretical bases deriving from the examination of transformations induced by rapid heating: the specific case of induction hardening. Carburizing and nitriding treatments: traditional and highly effective processes. Degradation of the alloys in use: notes on the wear and corrosion phenomena and methods to improve the strength of the materials. The steels used in the structural field. Steels for specific uses: for wires, tempering, case hardening, nitriding, springs, bearings. Tool steels: for cold working, for hot, high speed and from powder processing. Stainless steels: martensitic, ferritic, austenitic, duplex and precipitation hardening. Cryogenic steels, valve steels, manganese steels. Cast irons: gray cast, spheroidal, malleable and special. Aluminum and its alloys: foundry and plastic deformation. Copper and its alloys: brasses, bronzes (with tin, aluminum, nickel, beryllium). Magnesium alloys. Titanium and its alloys. Techniques for the evaluation of the microstructure and of the properties of metals in service.
Alla presentazione teorica delle lezioni si affiancheranno esercitazioni specifiche per approfondire i metodi di caratterizzazione delle leghe: proprietà meccaniche (durezza, resilienza, ecc.), struttura metallografica, costruzione di curve di temprabilità Jominy per via teorica e sperimentale, nonché selezione di alcuni metodi di lavorazione delle leghe metalliche.
The theoretical part will be accompanied by specific exercises to deepen the methods of characterization of alloys: mechanical properties (hardness, resilience, etc.), metallographic structure, construction of Jominy hardenability curves for theoretical and experimental routes, as well as selection of some methods of processing of metal alloys.
A cura del Docente sono messe a disposizione slides e dispense delle lezioni in forma elettronica che consentono all’allievo implementazioni tramite approfondimenti che potrebbero essere desunti dai seguenti testi di riferimento: 1. W. Nicodemi, Metallurgia (principi generali), Zanichelli, Bologna 2000 2. W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli, Bologna 2000 3. A. Burdese, Metallurgia e Tecnologia dei Materiali Metallici, UTET, 1992 4. W. F. Smith, Scienza e tecnologia dei materiali, McGraw-Hill, Milano 2004 5. M. Ashby, K. Johnson, Materiali e Design, Casa Editrice Ambrosiana, Milano 2010
The professor will supply the slides and a text of the lessons in electronic form, which allows possible integrations by means of further information coming from the following suggested reference books: 1. W. Nicodemi, Metallurgia (principi generali), Zanichelli, Bologna 2000 2. W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli, Bologna 2000 3. A. Burdese, Metallurgia e Tecnologia dei Materiali Metallici, UTET, 1992 4. W. F. Smith, Scienza e tecnologia dei materiali, McGraw-Hill, Milano 2004 5. M. Ashby, K. Johnson, Materiali e Design, Casa Editrice Ambrosiana, Milano 2010
Modalità di esame: prova scritta; prova orale obbligatoria;
Sono previste una prova scritta e una prova orale. La prova di esame scritta è strutturata mediante domande di tipo aperto su tutti i temi trattati a lezione. La durata della prova è di 2h e non è consentito l’uso di materiale didattico a supporto. Saranno apprezzate e concorreranno ad una migliore valutazione le capacità di sintesi e precisione espressiva. In particolare, il semplice nozionismo non sarà premiale, ma il raggiungimento della massima valutazione sarà vincolato alla capacità di collegamento fra i differenti argomenti trattati nel corso e fra loro in qualche modo correlati. L’esame orale, obbligatorio, sarà realizzato a valle dello scritto per gli studenti che raggiungano il voto minimo di 18/30 nella prova scritta; consisterà in due domande, in modo da valutare la capacità del candidato di sintesi e collegamento fra i vari argomenti esposti durante l'insegnamento.
Exam: written test; compulsory oral exam;
There will be a written and an oral test. The written exam is structured through open questions on all the topics covered in class. The duration of the test is 2 hours and the use of support material is NOT allowed. The abilities of synthesis and targeted precise writing will be highly appreciated and will contribute to a better final evaluation. In particular, simple notionism will not be a reward, but the achievement of the highest evaluation will be linked to the ability to link the different topics covered in the course and somehow related to each other. The compulsory oral exam will be carried out after the written test for students who reach the minimum mark of 18/30 in the written test; it will consist of two questions, in order to assess the candidate's ability to summarize and link the various topics presented during the course.


© Politecnico di Torino
Corso Duca degli Abruzzi, 24 - 10129 Torino, ITALY
m@il