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Metallurgia Meccanica
Mechanical Metallurgy
Stefano Spigarelli

Sede Ingegneria
A.A. 2016/2017
Crediti 9
Ore 72
Periodo II
Lingua ITA

Prerequisiti
Conoscenza delle nozioni fodamentali sul legame chimico, sulla Metallurgia, della definizione delle proprietà meccaniche e del loro uso nella progettazione meccanica, dei principali processi di trasformazioni delle leghe metalliche

Risultati di apprendimento attesi
CONOSCENZE E COMPRENSIONE:
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze avanzate sulle origini del comportamento meccanico dei materiali metallici. Tali conoscenze, integrando le nozioni acquisite negli insegnamenti di metallurgia, progettazione e tecnologia meccanica, costituiscono degli approfondimenti che dovranno arricchire la conoscenza del settore dei materiali metallici. In tal modo lo studente acquisirà una maggiore consapevolezza del più ampio contesto multidisciplinare dell'ingegneria, con un chiaro richiamo agli aspetti propriamente connessi con i sistemi e le tecnologie di produzione, e della progettazione di macchine e sistemi meccanici
CAPACITA' DI APPLICARE LE CONOSCENZE:
Al fine di affrontare tematiche progettuali avanzate, anche di notevole complessità, quali l'innovazione e lo sviluppo di nuovi prodotti e di nuovi processi, lo studente dovrà saper interpretare correttamente le cause di comportamenti strutturali e tecnologici già analizzati in altri insegnamenti e che sono comunemente affrontati nella pratica ingegneristica. Tale capacità si estrinsecherà attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali: 1. la capacità di scegliere appropriatamente il materiale metallico, e il relativo stato di fornitura, in modo che fornisca le proprietà richieste; 2. la capacità di identificare le cause di rottura di un componente metallico; 3. la capacità di interpretare appropriatamente i risultati delle analisi di laboratorio, lavorando in team con altri elementi coinvolti nello studio del problema
COMPETENZE TRASVERSALI:
L’esecuzione di un esercizio di risoluzione di un problema, che verrà svolto in gruppi e che porterà alla stesura di una relazione, contribuirà a migliorare il grado di autonomia di giudizio in generale, la capacità comunicativa che deriva anche dal lavoro in gruppo, la capacità di apprendimento in autonomia e di trarre conclusioni.

Programma
Richiamo sulla struttura dei metalli, celle unitarie, sistemi cristallografici, indicizzazione di direzioni e piani. Difetti di punto, linea e superficie. Ruolo delle dislocazioni nella deformazione; interazione fra dislocazioni, loro moltiplicazione e dissociazione. Trasformazione liquido-solido, solidificazione in condizioni di non equilibrio, Sollecitazioni e deformazione di monocristalli e materiali policristallini. Metodi per aumentare la resistenza di un materiale (incrudimento, soluzione solida, precipitazione). Tipi di precipitati e loro interazione con le dislocazioni. Aspetti metallurgici della fatica e metodi per innalzare la resistenza fatica dei metalli; rottura duttile e fragile; principi generali della meccanica della frattura, calcolo ed uso del KIc; diffusione; ripristino, ricristallizzazione; fenomeni metallurgici che avvengono durante la deformazione plastica a caldo; creep, superplasticità, micromeccanismi e leggi costitutive. Saldatura per fusione e per diffusione. Cenni sugli aspetti metllurgici della saldatura. Casi di studio: fenomeni metallurgici e loro controllo nella laminazione; saldatura degli acciai al carbonio e delle leghe di alluminio; meccanismi di rafforzamento negli acciai Dual-Phase, TRIP, Bake-Hardening, Maraging, Hadfield; frattura di bulloni; stima analitica della resistenza di leghe di alluminio da trattamento termico. Esercitazioni di laboratorio: nel corso delle esercitazioni di laboratorio verranno analizzati problemi inerenti la risposta a trattamento termico e la saldatura di acciai e leghe leggere.

Modalità di svolgimento dell'esame
METODI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
L’esame consiste in una prova orale. Sono previste prove facoltative di auto-valutazione in itinere, il cui scopo principale sarà fornire allo studente una indicazione sul suo grado di preparazione. Inoltre ogni studente avrà la possibilità di preparare una tesina analizzando un problema di metallurgia fisica, che verrà studiato nel corso delle esercitazioni di laboratorio.

CRITERI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Lo studente, nel corso della prova orale, dovrà dimostrare di saper interpretare la natura dei meccanismi che governano le proprietà meccaniche dei metalli e dimostrare di saper stimare in maniera quantitativa il loro effetto sulle proprietà che l’ingegnere richiede nelle varie applicazioni. Le prove di auto-valutazione, sotto forma di test a risposta multipla e/o domande aperte, prenderanno in considerazioni gli stessi aspetti. Per superare con esito positivo la prova orale, lo studente dovrà dimostrare di possedere una complessiva conoscenza dei contenuti, esposti in maniera sufficientemente corretta con utilizzo di adeguata terminologia tecnica. La valutazione massima verrà conseguita dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti, esposta con completa padronanza del linguaggio tecnico, utilizzando appropriatamente tale conoscenza per la risoluzione di problemi semplici legati alla microstruttura del materiale

CRITERI DI MISURAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Attribuzione del voto finale in trentesimi

CRITERI DI ATTRIBUZIONE DEL VOTO FINALE
L’orale sarà articolato su quattro quesiti, ognuno dei quali sarà valutabile con un punteggio variabile fra 0 e 7.5 punti. La tesina, ove presentata dallo studente per la valutazione, verrà valutata con un massimo di 2 punti. La lode verrà attribuita agli studenti che, avendo conseguito la valutazione massima, abbiano dimostrato la completa padronanza della materia

Testi consigliati
S.Spigarelli, “Metallurgia Meccanica“, Esculapio o, in alternativa, U.Bernabai, R.Torella: “Lezioni di Metallurgia Meccanica“, Aracne editrice; materiale addizionale (slides, sitografia, esercitazioni interattive) verrà messo a disposizione nella pagina Moodle dell'insegnamento.

Corsi di laurea

• Ingegneria Meccanica (Corso di Laurea Magistrale (DM 270/04))