46407 - METALLURGIA I

insegnamento

ID:

46407

Tipo Insegnamento:

Obbligatorio

Durata (ore):

60

CFU:

SSD:

METALLURGIA

Url:

Dettaglio Insegnamento:

INGEGNERIA MECCANICA/PERCORSO COMUNE Anno: 2

Anno:

2025

Periodo di attività

Primo Semestre (22/09/2025 - 16/12/2025)

Obiettivi Formativi

L’ingegnere meccanico, sia che si occupi di progettazione, fabbricazione, manutenzione, gestione degli impianti o di controllo di qualità, ha e avrà sempre a che fare con i materiali metallici. Il corso si prefigge dunque di impartire alla studentessa/allo studente le conoscenze di base sulla scienza dei metalli, con approfondimento relativi alle leghe ferrose, con l’obbiettivo di far comprendere le principali trasformazioni che i metalli subiscono nel passaggio dallo stato liquido a quello solido, ma anche allo stato solido per effetto del successivo raffreddamento fino a temperatura ambiente, nonché dei principali effetti su proprietà e microstruttura indotti dall’esecuzione di trattamenti termici o termochimici. La studentessa/lo studente apprenderà anche quali sono i principali meccanismi di rinforzo e dunque le strategie che è possibile attuare per incrementare le proprietà meccaniche degli acciai, e l’influenza metallurgica esercitata dalle lavorazioni plastiche a freddo e/o a caldo. Sulla base delle conoscenze acquisite, lo studente sarà in grado di interpretare le correlazioni fra microstruttura e proprietà meccaniche delle leghe metalliche, di valutare in modo approfondito l’influenza dei trattamenti termici e dei processi tecnologici, e/o di eventuali difetti sulle prestazioni di componenti meccanici, nonché di effettuare una corretta scelta di una lega ferrosa per applicazioni in campo ingegneristico. Al termine del corso, la studentessa/lo studente sarà inoltre in grado di riconoscere le principali microstrutture degli acciai al carbonio o basso legati, anche in funzione del trattamento termico subìto.

Prerequisiti

La studentessa/lo studente deve aver acquisito le conoscenze e le competenze impartite nell’insegnamento di Fondamenti di Chimica e Materiali (esame del 1° anno L9).

Metodi didattici

• Lezioni frontali su tutti gli argomenti del corso di insegnamento; • Durante alcune lezioni, tecnici aziendali specializzati potranno intervenire assieme al docente per approfondimenti dedicati; • Tutorato didattico.

Verifica Apprendimento

La verifica dell’apprendimento è orale e consiste in un colloquio sulle tematiche trattate nel percorso di insegnamento. Durante il colloquio di valutazione il docente prenderà in considerazione i seguenti aspetti: - conoscenza di dettaglio degli argomenti; - capacità di sintesi e di focalizzazione sui temi di discussione proposti; - conoscenza del linguaggio tecnico specifico; - abilità acquisita dalla/o studentessa/studente di ragionare sul comportamento meccanico dei materiali metallici in funzione delle caratteristiche microstrutturali, di saper affrontare la scelta di trattamenti termici per le diverse fasi di realizzazione e messa in esercizio di un componente meccanico in acciaio o in ghisa, e di saper riconoscere le principali microstrutture di acciai e ghise. Il voto finale della prova sarà formulato sulla base della verifica del livello di raggiungimento degli obiettivi formativi previsti dall’insegnamento.

Testi

I temi e gli argomenti affrontati nell’ambito dell’insegnamento possono essere approfonditi nei seguenti testi: A.CIGADA, T.PASTORE - Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill, Milano (2012). G.M. PAOLUCCI - Metallurgia, Vol.1, Struttura, proprietà e comportamento dei materiali metallici, Ed. Libreria Progetto, Padova (2000). G.M. PAOLUCCI - Metallurgia, Vol.2, Tecnologia dei materiali metallici, Ed. Libreria Progetto, Padova (1996). W. NICODEMI - Metallurgia, Principi generali, Zanichelli Ed., Bologna (2000). M. BONIARDI, A. CASAROLI – Metallurgia degli acciai, parte prima, Gruppo Lucefin (2017) M. BONIARDI, A. CASAROLI – Steel Metallurgy, Vol. 2, Trafilux Industries (2017)

Contenuti

• Stato metallico e legame metallico. Strutture cristalline. Soluzioni solide sostituzionali e interstiziali. Leghe metalliche. Cristalli reali. Difetti delle strutture cristalline. Cenni di teoria delle dislocazioni. Meccanismi di rinforzo. Processi di solidificazione dei metalli puri e delle leghe: nucleazione (omogenea ed eterogenea) ed accrescimento. Leggi di Fick. Sottoraffreddamento termico e costituzionale. Solidificazione dei lingotti e microstrutture di solidificazione. Diagrammi di stato binari (completa solubilità e parziale con trasformazione eutettica e peritettico), segregazioni. (12,5 ore) • Diagramma di stato Fe-C e Fe-Fe3C. Fenomeni alla solidificazione e al raffreddamento di acciai e ghise. Fasi e costituenti strutturali. Microstrutture di leghe solidificate e trasformate allo stato solido in condizioni di equilibrio. Influenza degli elementi di lega sulle trasformazioni allotropiche del ferro. (12,5 ore) • Diagrammi di trasformazione isoterma dell'austenite: Curve di Bain (TTT). Trasformazioni perlitiche e bainitiche. Curve di raffreddamento continuo e trasformazioni anisoterme dell'austenite (curve CCT). Trasformazioni martensitiche. Effetto degli elementi di lega. (10 ore) • Generalità sui trattamenti termici di interesse industriale. Ricottura: riassetto e ricristallizzazione. Normalizzazione e tempra. Prova Jomini e temprabilità degli acciai. Rinvenimento della martensite. Fragilità da rinvenimento. Trattamenti isotermici: ricottura isotermica, tempra bainitica, patentamento, tempra scalare. Trattamento di tempra superficiale. Trattamenti termochimici di carbocementazione e nitrurazione. (12,5 ore) • Ghise. Processi di solidificazione e diagramma Fe-C(-Si). Carbonio equivalente. Influenza degli elementi in lega sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche. Inoculazione e sferoidizzazione. Ghise bianche, ghise grigie, ghise malleabili, ghise sferoidali: normative UNI EN, microstruttura, trattamenti termici e proprietà. (7,5 ore) • Normative e designazione degli acciai (UNI EN 10020, UNI EN 10027). (2,5 ore) • Cenni alle tecniche di indagine metallografica (OM e SEM/EDS) e preparativa metallografica. (2,5 ore). Durante le ore assegnate al tutorato didattico verranno svolti esercizi di approfondimento sul diagramma Fe-C e sulle Curve di Bain con relativo riconoscimento delle microstrutture; tali ore non verranno utilizzate per aggiungere contenuti, bensì saranno funzionali a chiarire dubbi e a fissare concetti su argomenti svolti a lezione.