METALLURGY
Anno accademico 2020/2021 - 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: 2°
Obiettivi formativi
Obiettivo del corso consiste nel 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.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
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 - Meccanismi di diffusione - Trasformazioni di fase, nucleazione, solidificazione - 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
Metallurgia Applicata
Caratterizzazione e analisi dei materiali metallici - Frattura - Fatica - Scorrimento viscoso - Corrosione e fenomeni di degradazione - Problematiche metallurgiche della manifattura additiva
Selezione dei Materiali
Approcci alla scelta del materiale - Metodo di Ashby, indici di prestazione, tipologie di problemi di selezione dei materiali
Materiali e Sostenibilità Ambientale
Analisi del ciclo di vita dei materiali - Impatto ambientale della metallurgia estrattiva - Caratterizzazione ambientale e 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
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 | teacher notes |
| 2 | Extractive metallurgy | teacher notes |
| 3 | Metallic structure, crystalline imperfections, plastic deformation | 1 |
| 4 | Solid solutions | 1 |
| 5 | Diffusion mechanisms | 1 |
| 6 | Phase transformations, nucleation, solidification | 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 their effects | 1 |
| 11 | Types and properties of steels and cast iron | 1 |
| 12 | Non-ferrous metals and alloys | 1 |
| 13 | Characterization and analysis of metallic materials | 1-2 |
| 14 | Fracture | 1-2 |
| 15 | Fatigue | 1-2 |
| 16 | Creep | 1-2 |
| 17 | Corrosion and degradation phenomena | 1 |
| 18 | Metallurgy of additive manufactured metal components | teacher notes |
| 19 | Approaches to choice of materials | teacher notes |
| 20 | Ashby method, performance indices, types of selection problem | 3 |
| 21 | Analysis of material life cycle | 4 |
| 22 | Environmental impact of extractive metallurgy | teacher notes |
| 23 | Environmental characterization and recycling of metallic materials | 4 and teacher notes |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Svolgimento di un progetto assegnato e prova orale conclusiva.
Durante lo svolgimento del corso sono previste verifiche in itinere. Tali verifiche sono facoltative. La mancata partecipazione non preclude l'accesso alla prova orale conclusiva, né va a detrimento dell'esito finale della stessa.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Definire le principali tipologie di difetti nei reticoli cristallini
Descrivere meccanismi e leggi della diffusione nei solidi cristallini
Interpretare il diagramma Fe-C descrivendo e quantificando 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 i corrispondenti meccanismi microstrutturali
Descrivere le principali tipologie dei fenomeni corrosivi