METALLOGRAFIA E FAILURE ANALYSIS
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- ANNALISA FORTINI
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- ING-IND/21
Obiettivi formativi
- Scopo del corso è illustrare i principi della pratica metallografica e fornire le informazioni necessarie per il riconoscimento e l’interpretazione delle principali strutture delle leghe ferrose in relazione a diversi processi produttivi, condizioni di trattamento e di fornitura. Lo studente apprenderà le potenzialità delle tecniche convenzionali ed avanzate per l’indagine dei materiali metallici e, oltre alle caratterizzazioni di tipo distruttivo, verranno fornite le nozioni fondamentali delle prove non distruttive. Verranno impartite le competenze necessarie per l’interpretazione delle superfici di frattura di campioni e componenti che hanno subito cedimenti statici, dinamici e a fatica, con particolare riferimento ai micro e macro meccanismi di cedimento. Inoltre, verranno trattati gli aspetti metodologici utili per affrontare casi di analisi di inconveniente (Failure Analysis). Durante tutto il corso sia le analisi di routine di laboratorio sia le analisi di inconveniente costituiranno il filo conduttore degli argomenti trattati. La comprensione di tutti questi aspetti è molto importante nella vita professionale di un ingegnere meccanico, sia che egli debba gestire un laboratorio metallografico sia che debba affrontare problematiche di manutenzione e/o gestione di impianti industriali.
Prerequisiti
- Lo studente deve possedere le conoscenze delle principali caratteristiche delle leghe ferrose.
Contenuti del corso
- Il programma del corso è diviso in due parti:
1) Lezioni frontali sui seguenti argomenti:
- Solidificazione di metalli puri e di leghe metalliche. Sottoraffreddamento termico e costituzionale. Segregazioni.
- Tecniche metallografiche: macrografia e micrografia. Metodologie di preparazione dei campioni metallografici.
- Microscopia ottica metallografica. Repliche metallografiche. Metallografia quantitativa: tecniche quantitative di analisi della dimensione del grano e del contenuto inclusionale.
- Prove di durezza e prova di resilienza (non strumentata e strumentata).
- Microscopia elettronica a scansione. Tecniche microanalitiche (EDS e WDS).
- Tecniche di Failure Analysis: presupposti e strumenti per l’analisi delle cause di cedimento. Procedure di indagine: approccio metodologico, tecniche di analisi metallografica, esempi ed interpretazione di casi di studio.
- Prove non distruttive (PnD). Principali micro e macro meccanismi di frattura. Fenomeni di danneggiamento dei materiali metallici dovuti all’esercizio.
2) Lezioni di laboratorio sui seguenti argomenti:
- Pratica metallografica: preparazione dei campioni e relative criticità. Modalità di osservazione in campo chiaro, campo scuro, contrasto interferenziale, luce polarizzata. Riconoscimento ed interpretazione delle microstrutture di alcune leghe metalliche maggiormente utilizzate nella meccanica (acciai al C, acciai speciali, acciai inossidabili, ghise).
- Analisi metallografica e caratterizzazione di differenti stati di trattamento termico massivo e superficiale: prove di durezza e di microdurezza, profili di durezza.
- Analisi di superfici di frattura di campioni di trazione, di resilienza, di fatica: frattografia SEM e microanalisi EDS.
- Applicazione di tecniche di analisi di immagine su campioni di materiale ferroso.
- Esecuzione ed interpretazione di prove di resilienza strumentata.
Gli aspetti normativi (UNI, EN, ISO, ASTM) sono considerati un riferimento durante il corso. Metodi didattici
- Il corso è organizzato attraverso:
- lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso;
- lezioni di laboratorio con approfondimento pratico degli argomenti trattati in aula e report tecnico dell'attività svolta. Modalità di verifica dell'apprendimento
- L'esame è orale e consta di domande aperte.
Il colloquio orale mira a verificare la comprensione degli argomenti teorici; verrà valutata la capacità di collegare ed elaborare in maniera critica i diversi aspetti affrontati durante il corso.
Lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito le competenze fondamentali per la preparativa metallografica e per l'interpretazione della microstruttura dei materiali metallici indagati nel corso, in relazione anche ai processi di produzione e di trattamento termico. Verrà inoltre valutata la capacità di affrontare problematiche di Failure Analysis con un adeguato approccio metodologico.
Attraverso le esercitazioni di laboratorio e la relazione tecnica ad esse associata, lo studente potrà ottenere un bonus di 2 punti da sommare all'esito del colloquio orale, purché sufficiente. Testi di riferimento
- - Appunti delle lezioni e dispense.
Testi di consultazione e approfondimento:
- B.L. Bramfitt e A.O. Benscoter, Metallographer’s guide – Practices and procedures for irons and steels, ASM International.
- E. Totten et al., Failure analysis of heat treated steel components, ASM International.
