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Materiali di impiego tecnologico
04BOFNL, 04BOFNM, 04BOFQR
A.A. 2020/21
Lingua dell'insegnamento
Italiano
Corsi di studio
Corso di Laurea in Ingegneria Della Produzione Industriale - Torino/Athlone
Corso di Laurea in Ingegneria Della Produzione Industriale - Torino/Barcellona
Corso di Laurea in Ingegneria Della Produzione Industriale - Torino/Nizza
Organizzazione dell'insegnamento
| Didattica | Ore |
|---|---|
| Lezioni | 53 |
| Esercitazioni in aula | 27 |
Docenti
| Docente | Qualifica | Settore | h.Lez | h.Es | h.Lab | h.Tut | Anni incarico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Rosalbino Francesco | Professore Associato | IIND-03/C | 53 | 6 | 0 | 0 | 10 |
Collaboratori
Didattica
| SSD | CFU | Attivita' formative | Ambiti disciplinari | CHIM/07 ING-IND/14 ING-IND/21 ING-IND/22 |
2 2 3 1 |
A - Di base B - Caratterizzanti B - Caratterizzanti B - Caratterizzanti |
Fisica e chimica Ingegneria meccanica Ingegneria dei materiali Ingegneria dei materiali |
|---|
2020/21
L’insegnamento si propone di fornire le nozioni fondamentali per comprendere la capacità di trasmettere sforzo da parte dei differenti materiali, collegandola con le caratteristiche dei legami chimici prevalenti nelle varie classi di materiali (metallici, polimerici, ceramici). Verranno esaminate le proprietà fisiche, meccaniche e le caratteristiche applicative dei materiali metallici e usualmente impiegati nella tecnologia e verranno fornite le basi del calcolo delle sollecitazioni applicate in campo elastico.
Aim of the course is to provide students with the basic understanding of the load carrying ability of materials, as controlled by the chemical bonds prevailing in various classes (metals, polymers, ceramics). Focus will be on physical and mechanical properties as well as on application characteristics of metals usually employed in technology; the stress determination in simple elastically loaded mechanical components will also be introduced.
Conoscenza di base della costituzione dell’atomo e dei legami chimici. Nozioni elementari sulle reazioni chimiche. Nozioni fondamentali concernenti le proprietà meccaniche e le caratteristiche applicative dei materiali metallici e non metallici usualmente impiegati nella tecnologia. Apprezzamento delle trasformazioni microstrutturali massive e superficiali derivanti dai trattamenti termici e termochimici di acciai, ghise e leghe di alluminio, di rame e di titanio. Processi di produzione degli acciai.
Capacità di leggere i diagrammi di stato, valutare le prestazioni tecnologiche di un materiale in relazione al suo utilizzo e di progettarne l’inserimento delle modifiche strutturali all’interno di un ciclo di lavorazione.
Conoscenza delle basi del calcolo delle sollecitazioni in elementi semplici e delle principali modalità di cedimento.
Un glossario di base sulla Tecnologia dei materiali e sulla meccanica strutturale.
The main aim is to supply the student with a robust background in materials, from atom constitution to chemical bonds, giving them also the ability to tackle with elementary chemical reactions. Fundamental knowledge of mechanical properties and application characteristics of metals and non metals usually employed in technology. Appraisal of bulk and surface transformations due to thermal and thermochemical treatments applied to steels, cast irons, aluminum, copper and titanium alloys. Steel production processes.
Ability to understand phase diagrams. Assessment of technological performance of materials in various uses. Understanding of how to insert materials structural modifications in their fabrication cycle.
Knowledge of the basis of stress determination in simple mechanical elements, as well as of main failure modes.
A basic Materials Technology and Strength of Material glossary.
Nozioni base di analisi matematica (nozione di derivata e integrale) e fisica
The student is required to have basic knowledge of Calculus (derivatives and integrals) and Physics.
Chimica (10 ore): Tavola periodica degli elementi. Struttura atomica. Configurazione elettronica degli elementi. Legami chimici interatomici (ionico, covalente, metallico) e intermolecolari (forze di Van der Waals, legame a idrogeno).
Chimica applicata (10 ore): Stato solido: solidi amorfi e cristallini. Reticolo cristallino e cella elementare. Solidi ionici, covalenti, metallici. Diagrammi di stato.
Metallurgia (40 ore): Diagramma di stato Fe-C stabile e metastabile. Produzione e lavorazione degli acciai e delle ghise. Trattamenti termici massivi (tempra, rinvenimento, ricottura, normalizzazione) e trattamenti termochimici (nitrurazione, cementazione, nitrocarburazione). Curve di trasformazione isoterma (curve TTT) e di trasformazione in raffreddamento continuo (curve CCT). Principali classi di acciai e ghise, loro proprietà e applicazioni. Struttura, proprietà e applicazioni delle leghe di alluminio, delle leghe di rame e delle leghe di titanio.
Meccanica dei materiali (20 ore): Basi di calcolo delle sollecitazioni: equilibrio statico dei corpi. La prova di trazione. Stato di tensione. Stato di deformazione. Tensioni equivalenti e coefficienti di sicurezza. Sollecitazioni in elementi monodimensionali semplici. Effetti di intaglio. Cenni sugli spostamenti locali. Cenni di Meccanica della frattura. Cenni di fatica ad alto numero di cicli.
Chemistry (10 hours): Periodic table of elements. Atomic structure, electronic configuration of elements. Atomic bonds: ionic, covalent, metallic; molecular bonds.
Applied Chemistry (10 hours): Solid state. Phase diagrams. Overview on main classes of materials (metals, ceramics, polymers).
Metallurgy (40 hours): Fe-C stable and metastable phase diagrams. Fabrication technology of steels and cast irons. Fundamentals of bulk heat-treatments of steels (quenching, tempering, full annealing, normalizing). Surface thermal and thermo-chemical treatments. Main classes of steels and cast irons and their technological properties. Al alloys characteristics as imparted by heat treatments. Cu and Ti alloys.
Mechanical behaviour of materials (20 hours): Basic of strength of material: static equilibrium. Tensile test. State of stress, State of strain. Equivalent stress and safety factors. Stress and strain in simple one-dimensional elements. Notch factors. Elements of fracture mechanic and high cycle fatigue.
Applicazioni delle nozioni di base della chimica alle reazioni ed alle trasformazioni di fase. Alcune ore saranno dedicate alle tecniche di caratterizzazione dei materiali e ad esemplificazioni su diagrammi di stato. Temprabilità degli acciai.
Esperienze di laboratorio sulle prove sui materiali.
Application of basic chemistry rules to reactions and phase transformations. A few sessions will be devoted to standard test methods on materials and to phase diagrams use Steel quenchability determination.
Saranno messe a disposizione degli studenti le slides proiettate durante le lezioni.
A integrazione delle slides SI RACCOMANDA l'uso di UNO dei seguenti testi:
W. Smith, J. Hashemi, “ Scienza e Tecnologia dei Materiali”, McGraw-Hill
W.D. Callister, D.G. Rethwisch, “Scienza e Ingegneria dei Materiali”, EdiSES
W. Smith, J. Hashemi “ Scienza e Tecnologia dei Materiali” McGraw-Hill
W.D. Callister, D.G. Rethwisch “Scienza e Ingegneria dei Materiali” EdiSES
On specific issues reading material will be distributed by instructors
Modalità di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
L'esame nel suo complesso intende valutare le conoscenze acquisite riguardanti i principi base della chimica, le proprietà meccaniche, elettriche e termiche, nonché le caratteristiche tecnologiche dei materiali metallici usualmente impiegati in campo tecnologico, con particolare riferimento alla valutazione delle trasformazioni microstrutturali massive e superficiali derivanti dai trattamenti termici e termochimici di acciai, ghise, leghe di rame, di alluminio e di titanio. Inoltre saranno valutate le conoscenze relative alle basi del calcolo delle sollecitazioni applicate in campo elastico e sulle principali modalità di cedimento dei componenti.
La prova scritta ha una durata di 15 minuti, ed è costituita da quiz a risposta multipla, volti a verificare le conoscenze e competenze sia sui materiali di impiego tecnologico sia sul calcolo delle sollecitazioni. Non è ammessa la consultazione di materiale didattico durante la prova scritta. La votazione massima conseguibile è 30/30.
Exam: Computer-based written test using the PoliTo platform;
The exam aims at evaluating the knowledge related to the basic principles of chemistry, the mechanical, electrical and thermal properties, as well as the technological characteristics of the metallic and non-metallic materials usually used in the technological field, with particular reference to the evaluation of microstructural transformations resulting from heat and thermochemical treatments of steels, cast irons, copper, aluminum and titanium alloys. Furthermore, the knowledge of elastic stress analysis and of mechanical component failure modes will be evaluated.
The exam consists in a closed-book 15-minute written test, which includes multiple choice quizzes, whose objective is to assess the knowledge and skills both on materials of technological use and stress analysis. The maximum final mark is 30/30.
Modalità di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
L'esame nel suo complesso intende valutare le conoscenze acquisite riguardanti i principi base della chimica, le proprietà meccaniche, elettriche e termiche, nonché le caratteristiche tecnologiche dei materiali metallici usualmente impiegati in campo tecnologico, con particolare riferimento alla valutazione delle trasformazioni microstrutturali massive e superficiali derivanti dai trattamenti termici e termochimici di acciai, ghise, leghe di rame, di alluminio e di titanio. Inoltre saranno valutate le conoscenze relative alle basi del calcolo delle sollecitazioni applicate in campo elastico e sulle principali modalità di cedimento dei componenti.
La prova scritta ha una durata di 15 minuti, ed è costituita da quiz a risposta multipla, volti a verificare le conoscenze e competenze sia sui materiali di impiego tecnologico sia sul calcolo delle sollecitazioni. Non è ammessa la consultazione di materiale didattico durante la prova scritta. La votazione massima conseguibile è 30/30.
Exam: Computer-based written test using the PoliTo platform;
The exam aims at evaluating the knowledge related to the basic principles of chemistry, the mechanical, electrical and thermal properties, as well as the technological characteristics of the metallic and non-metallic materials usually used in the technological field, with particular reference to the evaluation of microstructural transformations resulting from heat and thermochemical treatments of steels, cast irons, copper, aluminum and titanium alloys. Furthermore, the knowledge of elastic stress analysis and of mechanical component failure modes will be evaluated.
The exam consists in a closed-book 15-minute written test, which includes multiple choice quizzes, whose objective is to assess the knowledge and skills both on materials of technological use and stress analysis. The maximum final mark is 30/30.