L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze inerenti ai materiali metallici ed alla loro applicazione nell'industria meccanica più avanzate e complementari rispetto a quelle fornite negli insegnamenti di primo livello degli atenei italiani, in particolare nell'insegnamento di Scienza e tecnologia dei materiali/Tecnologia dei materiali metallici di questo ateneo; si tratta di conoscenze fondamentali nella professione dell’ingegnere meccanico.
L'insegnamento pone particolare enfasi sulla comprensione dell’interdipendenza tra la scelta di un materiale metallico e la progettazione del suo ciclo di lavorazione: scelta e progettazione sono in ultima analisi condizionate dalle proprietà desiderate in opera, perciò vengono trattati in particolare i seguenti aspetti inerenti ai materiali metallici e le reciproche correlazioni:
1) principi di metallurgia fisica e di termodinamica;
2) processi di fabbricazione, di trattamento termico e meccanico;
3) strutture, microstrutture e loro proprietà;
4) prestazioni in opera (principalmente meccaniche ma anche elettromagnetiche, termiche e in presenza di corrosione).

Conoscenze di termodinamica e di teoria delle trasformazioni allo stato solido.
Conoscenza dei principi fondamentali delle proprietà meccaniche, in presenza di corrosione, termiche, elettriche e magnetiche dei materiali metallici.
Conoscenza delle principali tecnologie di fabbricazione, di trasformazione degli acciai e di altri materiali metallici.
Conoscenze specifiche concernenti le seguenti categorie di materiali: acciai saldabili ad alta resistenza, ghise, acciai inossidabili, acciai per utensili, leghe di alluminio, leghe di titanio, altri.

Conoscenze di base di fisica, chimica, meccanica strutturale, scienza e tecnologia dei materiali metallici.

Programma (Prof. R. Doglione)
Panoramica ed applicazioni dei metalli leggeri nella meccanica e nell'industria dei trasporti
Calcoli strutturali di alleggerimento di componenti meccanici in base al tipo di materiale scelto
Fisica e termidinamica della solifificazione. Solidificazione dendritica.
Cenni sulle tecnologie di colata in fonderia. Confronto delle caratteristiche ingegneristiche di pezzi prodotti con le diverse tecnologie.
Fonderia delle leghe leggere: microstruttura e difetti. Comportamento meccanico in regime elastico e plastico, meccanismi di danno microstrutturale e frattura.
Valori e dispersione statistica delle caratteristiche meccaniche dei getti. Confronto con i semilavorati ottenuti per deformazione plastica o asportazione di truciolo.
Leghe di alluminio da fonderia. Tipi, tecnologie di produzione, caratteristiche meccaniche, resistenza alla corrosione, applicazioni specifiche. Nuove leghe di alluminio.
Leghe di magnesio da fonderia. Tipi, tecnologie di produzione, caratteristiche meccaniche, resistenza alla corrosione, applicazioni specifiche. Nuove leghe di magnesio.
Panoramica sui materiali cellulari. Analisi della mesostruttura, tipi di materiali, caratteristiche meccaniche e fisiche, applicazioni.
Tecnologie di produzione di materiali cellulari.
Schiume di alluminio a celle aperte e chiuse. Comportamento elastico e plastico a compressione e trazione. Effetto della densità. Modelli matematici di comportamento meccanico. Leggi di scala delle proprietà meccaniche. Comportamento a flessione di pannelli in schiume metalliche.
Assorbimento di energia durante l'urto di schiume metalliche. Applicazione in componenti strutturali aventi funzione di dissipatori di energia di urto. Influenza della densità e della velocità di deformazione. Calcoli per la scelta della schiuma con le caratteristiche adatte per l'applicazione strutturale.

Programma (Prof. P. Matteis)
Introduzione e caratteristiche generali dei materiali metallici.
Cenni di termodinamica dei sistemi metallurgici, principi energetici nei processi metallurgici (entalpia, entropia), costruzione del diagramma di stato Fe-C in base ai principi termodinamici.
Trasformazioni allo stato solido negli acciai: il diagramma di stato ferro-carbonio; trasformazioni dell'austenite in ferrite, perlite, martensite e bainite; acciai perlitici; effetti degli elementi di lega; il rinvenimento della martensite.
Proprietà termiche, elettriche e magnetiche dei materiali metallici, acciai al Si.
Tecnologie di produzione dell'acciaio.
Ghise: colabilità, effetti degli elementi di lega, classificazione. Ghise bianche. Ghise grigie lamellari, sferoidali e vermicolari. Ghise malleabili.
Principi di corrosione ed acciai inossidabili, ferritici, martensitici, indurenti per precipitazione, e duplex.
Deformabilità plastica ed imbutitura di materiali metallici, acciai da profondo stampaggio ed acciai per scocche per auto.
Atmosfere da trattamento termico, trattamenti termici e termochimici superficiali degli acciai.
Infragilimento da idrogeno.
Acciai a lavorabilità migliorata.
Acciai per utensili: per lavorazioni a freddo, per lavorazioni a caldo, acciai rapidi, acciai per stampi - plastica: esempio. Acciai per cuscinetti. Acciai Maraging.
Leghe di alluminio: caratteristiche generali, rafforzamento per precipitazione, leghe per de-formazione plastica, leghe per fonderia.
Leghe di magnesio.
Leghe di titanio: forme cristallografiche, effetti degli elementi di lega, microstrutture, leghe alfa, leghe alfa-beta e leghe beta.

Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico (Prof. R. Doglione)

L'apprendimento è basato principalmente sulle dispense distribuite dal docente (per alcune parti) e sugli appunti delle lezioni. Testi di consultazione:
1. ASM Metals Handbook vol.2 decima ed.: "Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials", 1992
2. ASM Metals Handbook vol.15 decima ed.:"Casting", 1998
3. Jan Polmear : "Light Alloys", Butterworth-Heinemann, 2006
4. H. E. Friedrich, B. L. Mordike: "Magnesium Technology", Springer, 2006
5. L. J. Gibson, M. F. Ashby: "Cellular solids", Cambridge University Press, 1999
6. M. F. Ashby e altri: "Metal foams. A design guide", Butterworth-Heinemann, 2000


Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico (Prof. P. Matteis)

L'apprendimento è basato principalmente sulle dispense distribuite dal docente (per alcune parti) e sugli appunti delle lezioni. I seguenti testi sono consigliati per consultazione:
W. Nicodemi, "Metallurgia - Principi generali", Zanichelli
W. Nicodemi, "Acciai e leghe non ferrose", Zanichelli
H. Bhadeshia ed H. Honeycombe, Steels: "Microstructure and Properties", Butterworth-Heinemann
(http://site.ebrary.com.ezproxy.biblio.polito.it/lib/polito/docDetail.action?docID=10138734)
F.C. Campbell, "Elements of Metallurgy and Engineering Alloys", ASM International
(http://site.ebrary.com.ezproxy.biblio.polito.it/lib/polito/docDetail.action?docID=10320347)
G. Krauss, "Steels, Processing, Structure, and Performance", ASM International
(http://site.ebrary.com.ezproxy.biblio.polito.it/lib/polito/docDetail.action?docID=10320338)

Esame scritto, costituito da numerose domande aperte a risposta breve.