30131 - METALLURGIA MECCANICA M

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente comprende le strette correlazioni tra struttura e proprietà meccaniche dei materiali metallici, tradizionali ed innovativi, in funzione del processo produttivo e delle condizioni di esercizio, al fine di apprendere i criteri di scelta e di controllo dei materiali metallici, per la progettazione di componenti meccanici affidabili.

Contenuti

Teoria della deformazione plastica dei metalli – Deformazione per scorrimento alla luce della teoria delle dislocazioni. Proprietà delle dislocazioni. Influenza della struttura cristallina sulla risposta alla deformazione plastica. Meccanismi di rinforzo dei materiali metallici. Deformazione plastica per geminazione.

Deformazione plastica a freddo e incrudimento. Effetto della struttura cristallina e dell'energia di stacking-fault. Applicazioni del rinforzo per incrudimento ed effetti su microstruttura e proprietà meccaniche.

Deformazione plastica a caldo: fenomeni di recovery, ricristallizzazione statica e dinamica. Variabili di influenza. Esempi di applicazioni dei processi di ricristallizzazione (estrusione e Friction Stir Welding).

Richiami ai diagrammi di fase degli acciai e alle principali trasformazioni di fase. Richiami alla designazione degli acciai.

Acciai extra-dolci per formatura a freddo tradizionali e innovativi (Interstitial Free e Bake Hardening).

Acciai da costruzione di uso generale tradizionali (richiami) e innovativi. Gli acciai microlegati ad alto limite di snervamento (HSLA): produzione, proprietà, applicazioni.

Acciai innovativi multifase alto-resistenziali: Dual-Phase (DP) e Transformation Induced Plasticity (TRIP).

Richiami agli acciai speciali da costruzione da bonifica, da tempra superficiale, da trattamento termochimico (cementazione, nitrurazione, carbonitrurazione e nitrocarburazione).

Acciai per molle e per cuscinetti. Acciai bainitici. Acciai maraging.

Acciai inossidabili: austenitici, ferritici, ELI, martensitici, duplex, PH

Tecniche di Failure Analysis. Principali metodologie di laboratorio per la caratterizzazione microstrutturale e frattografica dei metalli. Frattografia: frattura duttile, fragile intergranulare (clivaggio) e transgranulare. Metallografia.

Resilienza e tenacità a frattura. Il fenomeno della transizione duttile-fragile. Influenza sulla modalità di frattura di: temperatura, velocità di deformazione, ambiente ed irraggiamento. Materiali per applicazioni a temperatura inferiori a quella ambiente. Cenni di meccanica della frattura: il fattore di intensificazione degli sforzi e la tenacità a frattura.

La fatica – Interpretazione della fatica alla luce della teoria delle dislocazioni. Fattori metallurgici e meccanici di influenza sulla resistenza a fatica. Ottimizzazione di: processi produttivi, trattamenti termici e di modificazione superficiale, finitura, per il controllo della resistenza a fatica. Casi di studio di componenti meccanici rotti a fatica.

La tribologia - Fenomenologia dell'attrito e metodologia di controllo. La lubrificazione solida. Fenomenologia dell'usurae metodologia di controllo. Principali processi di usura e relativi meccanismi: adesione, tribossidazione, fatica, abrasione. Criteri di scelta di materiali e trattamenti per impieghi tribologici. Casi di studio di componenti interessati a problematiche tribologiche.

Deformazione e cedimento alle alte temperature (creep) - Fattori metallurgici di influenza e metodi per aumentare la resistenza a creep.

Materiali per le alte temperature: le superleghe.

Leghe di alluminio da fonderia e da deformazione plastica - Proprietà generali, effetto degli elementi di lega, principali meccanismi di rinforzo, trattamenti termici, microstruttura, proprietà meccaniche, applicazioni. Casi di studio di componenti meccanici in lega di alluminio.

Leghe di titanio - Proprietà generali, effetto degli elementi di lega, principali meccanismi di rinforzo, trattamenti termici, microstruttura, proprietà meccaniche, applicazioni. Casi di studio di componenti meccanici in lega di alluminio.

Materiali compositi a matrice metallica

Testi/Bibliografia

Dispense e appunti del docente

G.M. Paolucci, “Appunti dalle lezioni di Metallurgia per la laurea in Ingegneria Meccanica” Vol.1-2, Edizioni Libreria Progetto, Padova

W. Nicodemi “Metallurgia - Principi generali”, Zanichelli

W. Nicodemi “Acciai e leghe non ferrose”, Zanichelli

A. Cigada, T. Pastore "Struttura e proprietà dei materiali metallici", McGraw-Hill

G.E. Dieter "Mechanical Metallurgy", Mc Graw Hill

D. R. Askeland “The Science and Engineering of Materials”, Nelson Thornes

Metodi didattici

Lezioni in aula, con svolgimento secondo l'orario ufficiale, ed esercitazioni in laboratorio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore e PC, lavagna tradizionale. Laboratorio didattico (attrezzatura per preparazione all'analisi microstrutturale; microscopi stereoscopici ed ottici con analizzatore di immagine; durometri; attrezzature per prove di trazione) e accesso a laboratori di ricerca.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Lorella Ceschini