METALLURGY
Anno accademico 2018/2019 - 2° annoCrediti: 9
SSD: ING-IND/21 - METALLURGIA
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 138 di studio individuale, 42 di lezione frontale, 45 di esercitazione
Semestre: 1°
Obiettivi formativi
Obiettivo del corso è fornire le conoscenze sui fenomeni basilari della metallurgia, per comprendere le proprietà e il comportamento in esercizio delle leghe ferrose e non ferrose, anche in relazione a diverse tipologie di condizioni di utilizzo, e gli effetti dei principali trattamenti tecnologici. Tali conoscenze saranno completate introducendo le problematiche legate all’impatto ambientale della produzione, dell’utilizzo, e della dismissione dei materiali metallici. Il percorso formativo si prefigge in ultimo di mettere lo studente nelle condizioni di selezionare la lega metallica più appropriata per la specifica applicazione, definire il trattamento più idoneo per migliorarne le proprietà in funzione delle condizioni di utilizzo, e operare delle valutazioni in termini di sostenibilità ambientale delle soluzioni scelte.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni teoriche, integrate da esercizi e esempi applicativi
Prerequisiti richiesti
Conoscenze di Fisica e Chimica
Comportamento meccanico dei materiali (preferibile)
Frequenza lezioni
Obbligatoria
Contenuti del corso
Metallurgia di Processo
Materie prime e trattamenti preliminari - Metallurgia estrattiva
Metallurgia Fisica
Struttura dei metalli, difetti reticolari, deformazione plastica - Soluzioni solide - Trasformazioni di fase, nucleazione, accrescimento dei grani - Meccanismi di diffusione - Diagrammi di fase - Trasformazioni in fase solida, ricristallizzazione, precipitazione
Leghe Metalliche Ferrose e Non Ferrose
Sistema Fe-C e trattamenti termici degli acciai - Elementi di lega e effetti - Tipologie e proprietà degli acciai e delle ghise - Metalli e leghe non ferrose: Alluminio, Rame, Magnesio, Nickel, Titanio, Zinco, Superleghe
Metallurgia Applicata
Caratterizzazione e analisi dei materiali metallici: Prove meccaniche, Indagini metallografiche - Frattura - Fatica - Scorrimento viscoso - Corrosione e fenomeni di degradazione - Processi di lavorazione plastica
Selezione dei Materiali
Approcci alla scelta del materiale - Metodo di Ashby - Selezione multi-obiettivo
Materiali e Sostenibilità Ambientale
Ciclo di vita dei materiali - Analisi del Ciclo di Vita - Impatto ambientale della metallurgia estrattiva - Caratterizzazione ambientale di materiali e processi - Riciclo dei materiali metallici
Testi di riferimento
1 - F.C. Campbell, Elements of Metallurgy and Engineering Alloys, ASM International, 2007
2 - G.E. Dieter, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill, 1988
3 - M.F. Ashby, Materials Selection in Mechanical Design, Butterworth-Heinemann, 2015
4 - M.F. Ashby, Materials and the Environment, Butterworth-Heinemann, 2013
5 - G.F. Patanè, G.P. Vazzano, Course of Metallurgy, Aracne, 2015
Testi alternativi (in italiano)
W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli, 2007
A. Sili, Metallurgia, Associazione Italiana di Metallurgia, 2017
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | Raw materials and preliminary treatments | 5 |
2 | Extractive metallurgy | 5 |
3 | Metallic structure, crystalline imperfections, plastic deformation | 1 |
4 | Solid solutions | 1 |
5 | Phase transformations, nucleation, grain growth | 1 |
6 | Diffusion mechanisms | 1 |
7 | Phase diagrams | 1 |
8 | Solid-state phase transformations, recrystallization, precipitation | 1 |
9 | Iron-carbon system and heat treatments of steel | 1 |
10 | Alloying elements and effects | 1 |
11 | Types and properties of steels and cast iron | 1-5 |
12 | Non-ferrous metals and alloys: Aluminum, Copper, Magnesium, Nickel, Titanium, Zinc, Superalloys | 1-5 |
13 | Characterization and analysis of metallic materials: Mechanical tests, Metallographic investigations | 2 and teacher notes |
14 | Fracture | 1-2 |
15 | Fatigue | 1-2 |
16 | Creep | 1-2 |
17 | Corrosion and degradation phenomena | 1 |
18 | Plastic forming of metals | 1-2 |
19 | Approaches to choice of materials | teacher notes |
20 | Ashby Method | 3 |
21 | Multi-objective selection | 3 |
22 | Material life cycle | 4 |
23 | Life Cycle Assessment | 4 and teacher notes |
24 | Environmental impact of extractive metallurgy | teacher notes |
25 | Environmental characterization of materials and processes | 4 |
26 | Recycling of metallic materials | teacher notes |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Svolgimento di un progetto assegnato
Prova orale conclusiva
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Interpretare il diagramma Fe-C descrivendo le fasi e i costituenti strutturali
Descrivere i principali trattamenti termici di interesse applicativo per gli acciai, e i loro effetti
Definire le fasi che caratterizzano il fenomeno del creep, e descrivere la costruzione e l'utilizzo del diagramma di Larson-Miller
Descrivere i principali fenomeni di degradazione dei materiali
Descrivere i metodi principali per la scelta dei materiali, e definire gli indici di prestazione secondo Ashby
Definire proprietà e strumenti per la caratterizzazione ambientale dei materiali