METALLURGIA II
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2015/2016
- Docente
- MATTIA MERLIN
- Crediti formativi
- 6
- Percorso
- INDUSTRIALE
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- ING-IND/21
Obiettivi formativi
- Per una corretta progettazione dei componenti meccanici ed un idoneo impiego in esercizio dei materiali metallici, l’ingegnere deve conoscere in modo approfondito alcune tra le leghe metalliche più diffuse che ha a disposizione ed i fattori che ne influenzano la microstruttura e quindi le proprietà meccaniche. Il corso si prefigge pertanto di impartire agli studenti le conoscenze relative alle caratteristiche e alle proprietà di alcune leghe metalliche tradizionali e innovative, particolarmente diffuse in ambito ingegneristico. In particolare, lo studente acquisirà la necessaria sensibilità per comprendere la correlazione tra processo, microstruttura e proprietà. Sulla base delle conoscenze acquisite, lo studente sarà in grado di affrontare la scelta del materiale più adatto per la realizzazione di un componente meccanico in relazione alla specifica applicazione e alle condizioni di esercizio.
Prerequisiti
- Lo studente deve possedere le conoscenze di base della metallurgia e deve essere in grado di riconoscere le microstrutture degli acciai al carbonio.
Contenuti del corso
- • I materiali nella progettazione industriale: una introduzione. Carte di scelta dei materiali. (2 ore)
• Cenni di produzione degli acciai. Classificazione e designazione degli acciai (UNI EN 10020, UNI EN 10027-1 e UNI EN 10027-2): designazione alfanumerica e numerica degli acciai. Acciai al carbonio e acciai legati (bassolegati e altolegati). (4 ore)
• Acciai da costruzione di qualità: HSLA. Acciai AHSS, TRIP e TWIP. (4 ore)
• Acciai inossidabili. Classificazione UNI e AISI. Acciai inox austenitici: effetto degli elementi in lega, diagramma di Schaeffler, sensibilizzazione (fattori che determinano il grado di sensibilizzazione e metodi per evitare la sensibilizzazione), incrudimento per deformazione e trasformazione martensitica (Md), comportamento a trazione a varie temperature. Acciai inox ferritici: infragilimento a 475 °C, precipitazione della fase s, sensibilizzazione. Acciai ferritici ELI. Acciai inox martensitici: proprietà, trattamenti termici, fenomeno della fragilità da rinvenimento. Acciai inox PH (Precipitation Hardening): martensitici, semiaustenitici, austenitici, trattamento termico (solubilizzazione, tempra ed invecchiamento). Acciai inox duplex (austeno-ferritici): PREN, fenomeni di precipitazione di fasi intermetalliche, trattamenti termici e superplasticità. (8 ore)
• Acciai Maraging e Acciai ad alto manganese (acciaio Hadfield). (2 ore)
• Acciai per utensili. Proprietà necessarie per l’impiego. Influenza degli elementi in lega: elementi che formano carburi ed elementi che non formano carburi. Cicli produttivi degli acciai da utensili e trattamento termico finale (austenitizzazione, tempra, rinvenimento). Effetto della temperatura di austenitizzazione sulla microstruttura e sulla temprabilità; indurimento secondario e trasformazione dell’austenite residua. Classificazione degli acciai da utensili (UNI e AISI); acciai per lavorazioni a freddo, a caldo e acciai rapidi. (6 ore)
• Ghise. Cenni alla produzione siderurgica delle ghise. Classificazione delle ghise. Processi di solidificazione; influenza degli elementi in lega sulla microstruttura. Diagramma Fe-C-Si: carbonio equivalente. Inoculazione. Ghise bianche, ghise grigie, ghise malleabili, ghise sferoidali, ghise sferoidali austemperate (ADI). Ghise conchigliate, temprate e legate. (8 ore)
• Leghe a memoria di forma (SMAs). Aspetti metallurgici del fenomeno della memoria di forma. Effetto memoria di forma (OWSME e TWSME) e superelasticità. Descrizione delle principali famiglie di leghe: leghe NiTi e leghe a base rame. Introduzione al concetto di superficie attiva deformabile: principali problematiche di realizzazione. Applicazioni. (6 ore)
• Metallurgia della saldatura. Fenomeni metallurgici e microstrutturali nei giunti saldati. Difetti di saldatura. Correlazione tra i) processo di saldatura, ii) morfologia del giunto, iii) caratteristiche microstrutturali e iv) proprietà meccaniche. Saldabilità degli acciai al solo carbonio, degli acciai legati e degli acciai inossidabili. (4 ore)
• Scorrimento viscoso e leghe per alte temperature. (4 ore) Metodi didattici
- Lezioni frontali su tutti gli argomenti del corso.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- L'esame è orale, consta di domande su tutti gli argomenti affrontati durante il corso ed ha lo scopo di verificarne la comprensione. Verrà valutata non tanto la capacità di ripetere tali argomenti, ma di elaborarli in maniera critica. Lo studente deve dimostrare di aver compreso le caratteristiche principali delle diverse classi di materiali metallici per una loro corretta scelta ed applicazione. Il voto viene formulato sulla base della verifica del livello di raggiungimento degli obiettivi formativi indicati.
Testi di riferimento
- • Appunti del docente disponibili sul sito del corso alla pagina “Materiale didattico”.
• A. Cigada, T. Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill.
Alcuni argomenti specifici possono essere approfonditi nei seguenti testi:
• Cigada, G. Re, Metallurgia Vol.2 - Materiali metallici di interesse industriale, Ed. Clup Milano.
• G.M. Paolucci, Lezioni di Metallurgia Vol.1 e 2, Ed. Libreria Progetto Padova.
• Istituto Italiano della Saldatura, Saldatura per fusione, Vol. 1 e Vol. 2, Hoepli Editore.
• M. Beckert et al., Metallurgia e saldabilità di materiali metallici per fusione, Pitagora Editrice Bologna.
• G. Krauss, Steels: processing, structure and performance, ASM International, 2005
• M. Y. Demeri, Advanced high-strength steels: science, technology and applications, ASM International, 2013.
