Ingegneria Meccanica

L’insegnamento prevede 60 ore di didattica tra lezioni ed esercitazioni sviluppate con riferimento agli argomenti di seguito riportati per un totale di 6 CFU. Il programma è cosi suddiviso: Una prima parte nella quale vengono esaminati concetti generali di base (20 ore) I Metalli. Il legame metallico. Energia del legame chimico. Stato energetico degli atomi. Reticolo cristallino. Indici di Miller. Informazioni legate ai parametri reticolari e modelli dei sistemi cristallini. Sistemi di scorrimento dei metalli. Imperfezioni delle strutture cristalline. Cristalli reali. Difetti di punto. Vacanze. interstiziale. Atomi di impurezza interstiziale o di sostituzione. Difetti di linea. Sollecitazione tangenziale massima ideale. Dimensioni della dislocazione. Classificazione delle dislocazioni. Dislocazione a nastro. Nodi di dislocazione . Sorgenti di dislocazioni. Difetti bidimensionali di impilaggio. Bordi di grano. Difetti macroscopici (tridimensionali) dei metalli. La diffusione. Trasformazione di fase liquido-solido e diagrammi di stato. Le leghe metalliche. Trasformazioni liquido-solido e analisi termica della solidificazione. Nucleazione. Nucleazione omogenea. Nucleazione eterogenea. Crescita. Sistemi binari. Sistemi binari eutettici ed eutettoidi. Sistemi binari peritettici e peritettoidi. Sistemi binari monotettici e monotettoidi. Immiscibilità completa allo stato solido. Sistemi binari congruenti e incongruenti. Cenni sui sistemi ternari. Una seconda parte di approfondimento (30 ore) Proprietà meccaniche dei materiali. Sollecitazioni meccaniche. Trazione e compressione. Plasticità e incrudimento. Durezza. Durezza Brinell (HB). Durezza Vickers (HV). Durezza Rockwell (HR). Microdurezza. Resilienza. Tribologia. Attrito e usura. Prove tribologiche o di usura. Sollecitazione e deformazione del monocristallo. Monocristallo e policristallo. Scorrimento per sezioni parallele. Incrudimento del monocristallo. Scorrimento facile (Easy glide). Incrudimento lineare. Incrudimento parabolico. Fattori che incrementano le proprietà resistenziali dei metalli. Effetto delle dimensioni del grano. Legge di Hall-Petch. Rafforzamento per incrudimento. Rafforzamento per soluzione solida. Rafforzamento per dispersione. Rafforzamento per precipitazione. I trattamenti termici. Riordino. Energia immagazzinata durante l’incrudimento. Fenomeni di riassetto. Ricristallizzazione primaria. Crescita del grano. Trattamenti termici degli acciai. Diagramma ferro-carbonio. Trasformazioni strutturali dell’acciaio. Cinetica della trasformazione dell’austenite: Diagrammi TTT e Normalizzazione. Ricottura. Tempra. Rinvenimento. Bonifica Isotermica. Temprabilità . Trattamenti superficiali degli acciai. Cementazione. Nitrurazione. Tempra superficiale. Carbonitrurazione. Cementazione allo zolfo. Trattamenti di indurimento per precipitazione. Invecchiamento. Designazione degli stati di trattamento. Scorrimento viscoso. Andamento del fenomeno. Criteri di prova per materiali sottoposti a creep. Leghe per alte temperature. Elementi di meccanica della frattura. Teoria elastica: analisi dello stato tensionale in prossimità di una cricca. Criterio del fattore d’intensità degli sforzi. Determinazione della tenacità a frattura (KIC). La meccanica della frattura in campo plastico. Campo di tensione in presenza di plasticità. Dimensioni della zona plastica. Frattura. Fattori che influenzano la tenacità. Effetto dello spessore. La Fatica. Cicli di fatica. Diagrammi delle tensioni ammissibili. Interpretazione del fenomeno della fatica. Meccanismi di innesco. Propagazione della cricca di fatica. Fatica-corrosione. Criteri di progetto. Struttura Safe-Life. Struttura Fail-Safe. Tolleranza al danno (Damage Tolerance). Una terza parte riguarda attività di laboratorio ed esercitazioni (10 ore) Elementi di Metallografia. Prelievo dei campioni e preparazione della superficie metallografica. Sgrossatura con abrasivi. Lucidatura e finitura. Elettropulitura e pulitura chimica. Attacco metallografico chimico o elettrochimico. Microscopio metallografico. Esempi di strutture metallografiche. Acciai. Ghise. Leghe di alluminio. Microscopia elettronica. Microscopio elettronico a trasmissione. Microscopio elettronico a scansione. Cenni di frattografia. Frattura duttile. Frattura fragile. Frattura per fatica. Corrosione sotto sforzo. Leghe metalliche di maggior utilizzo nel settore meccanico. Leghe ferrose. Acciai. Acciai inossidabili. Classificazione. Acciai inossidabili martensitici. Acciai inossidabili ferritici. Acciai inossidabili duplex. Acciai inossidabili austenitici. Acciai inossidabili indurenti per precipitazione (PH). Acciai per utensili. Acciai maraging. Le ghise. Ghisa bianca. Ghise grigie. Ghise malleabili. Ghise sferoidali. Leghe di Alluminio. Leghe da lavorazione plastica. Leghe da fonderia. Leghe di Magnesio. Leghe di Rame. Leghe di Titanio. Leghe alfa e quasi-alfa. Leghe alfa-beta. Leghe beta. Superleghe

Per il Corso di Metallurgia Meccanica sono indispensabili le conoscenze di base fornite dal corso di Chimica.

Ferdinando Felli, Cristian Vendittozzi Fondamenti di METALLURGIA per l'ingegneria ESCULAPIO editrice (Bologna) 2019 ISBN 978-88-9385-096-4

La frequenza del corso non è obbligatoria.

Per il voto finale saranno considerati: - il grado di approfondimento delle conoscenze - la capacità di collegare argomenti diversi trattati durante il corso - la capacità di applicare le conoscenze alla soluzione di problemi di limitata complessità - la capacità di esporre le conoscenze acquisite e di illustrare le soluzioni tecniche proposte con chiarezza Il voto minimo per il superamento dell’esame (18/30) è conseguito solo se lo studente dimostra di conoscere con un sufficiente grado di completezza i principi di base della metallurgia meccanica. Per il conseguimento del massimo dei voti (30/30 e lode) lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati nel corso e di saper applicare tale conoscenza alla soluzione di problemi ingegneristici.

Le attività didattiche sono organizzate in: - lezioni frontali (per l’acquisizione delle conoscenze) - svolgimento di esercitazioni di laboratorio - svolgimento di esercitazioni numeriche per la soluzione di problemi ingegneristici