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Materiali di impiego tecnologico
04BOFNL, 04BOFNM, 04BOFQR
A.A. 2021/22
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 |
|---|
2021/22
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 (in aula);
Exam: Written test;
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L'esame intende accertare il raggiungimento dei "Risultati di apprendimento attesi" dichiarati sopra e si suddivide in due parti (Materiali e Meccanica dei materiali).
Per la parte sui Materiali l’esame avrà una durata di circa 15 minuti e sarà costituito da 10 domande a risposta multipla di cui solo una corretta su tutti gli argomenti trattati durante l’insegnamento. Per ogni risposta corretta saranno assegnati tre punti. L'assenza di risposta non comporta penalizzazioni. Per ogni risposta errata verranno sottratti 0.6 punti (voto massimo 30).
Le domande saranno presentate su fogli forniti dal docente.
Per la parte riguardante la Meccanica dei materiali, a seguire verrà proposta una domanda a risposta aperta, a cui si deve rispondere in 20 minuti su un foglio fornito dal docente. La risposta sarà valutata con un punteggio da 0 a 10.
Il voto finale è calcolato come somma dei due risultati (massimo 40) moltiplicata per 3/4.
Nella prova d’esame non è consentito l’uso di materiale didattico e fogli di carta non forniti dal docente.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test;
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 and aluminum alloys. Furthermore, the knowledge of elastic stress analysis and of mechanical component failure modes will be evaluated.
The exam consists in a closed-book 45-minute written test, which includes two open-response questions, whose objective is to verify the minimum knowledge required to pass the exam. Usually on the same day, an oral exam will follow to assess the knowledge and skills both on materials of technological use and stress analysis. Only those students who have received a positive evaluation (at least 18/30) in the written part will be admitted to the oral exam. The maximum final mark is 30/30.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
Modalità di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
L'esame intende accertare il raggiungimento dei "Risultati di apprendimento attesi" dichiarati sopra e si suddivide in due parti (Materiali e Meccanica dei materiali).
Per la parte sui Materiali l’esame avrà una durata di circa 15 minuti e sarà costituito da 10 domande a risposta multipla di cui solo una corretta su tutti gli argomenti trattati durante l’insegnamento. Per ogni risposta corretta saranno assegnati tre punti. L'assenza di risposta non comporta penalizzazioni. Per ogni risposta errata verranno sottratti 0.6 punti (voto massimo 30).
Per la parte riguardante la Meccanica dei materiali, a seguire verrà proposta una domanda a risposta aperta, da svolgere su un foglio A4 che dovrà essere fotografato nella apposita sezione di Exam e in seguito (entro 20 minuti dalla fine della prova), inviato come PDF o fotografia tramite la app del Politecnico. La risposta sarà valutata con un punteggio da 0 a 10.
Il voto finale è calcolato come somma dei due risultati (massimo 40) moltiplicata per 3/4.
Nella prova d’esame non è consentito l’uso di materiale didattico. Esclusivamente per la parte di Meccanica dei materiali è richiesto che lo studente utilizzi un foglio di carta A4.
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 intende accertare il raggiungimento dei "Risultati di apprendimento attesi" dichiarati sopra e si suddivide in due parti (Materiali e Meccanica dei materiali).
Per la parte sui Materiali l’esame avrà una durata di circa 15 minuti e sarà costituito da 10 domande a risposta multipla di cui solo una corretta su tutti gli argomenti trattati durante l’insegnamento. Per ogni risposta corretta saranno assegnati tre punti. L'assenza di risposta non comporta penalizzazioni. Per ogni risposta errata verranno sottratti 0.6 punti (voto massimo 30).
Le domande saranno presentate su fogli forniti dal docente per gli studenti in presenza.
Per la parte riguardante la Meccanica dei materiali, a seguire verrà proposta una domanda a risposta aperta, a cui si deve rispondere in 20 minuti su un foglio fornito dal docente per gli studenti in presenza. Gli studenti che svolgono l’esame in remoto dovranno utilizzare un unico foglio A4 che dovrà essere fotografato nella apposita sezione di Exam e in seguito (entro 20 minuti dalla fine della prova), inviato come PDF o fotografia tramite la app del Politecnico. La risposta sarà valutata con un punteggio da 0 a 10.
Il voto finale è calcolato come somma dei due risultati (massimo 40) moltiplicata per 3/4.
Nella prova d’esame non è consentito l’uso di materiale didattico. Esclusivamente per la parte di Meccanica dei materiali, se svolto in remoto è richiesto che lo studente utilizzi un foglio di carta A4.
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.