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.

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;

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.

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.

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.

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

Slides;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;

Exam: Written test; Compulsory oral exam;

... Risultati di apprendimento attesi Comprensione degli argomenti trattati e capacità di collegamento fra i differenti temi metallurgici in qualche modo correlati fra loro. Capacità di descrivere le relazioni tra microstruttura e proprietà dei materiali metallici 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 nell'insegnamento 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. Il contributo della prova orale sul voto finale potrà pesare indicativamente per un 20% sul totale.

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.