Italiano

Il corso affronta i temi inerenti alle caratteristiche dei materiali metallici, i metodi per misurare e per condizionare tali proprietà, nonché l’influenza dei processi a monte sulle stesse proprietà. I processi di trattamento termico e la loro influenza sulle caratteristiche ed il comportamento del materiale. In particolare, il corso affronterà i seguenti temi: 1. STRUTTURA DEI MATERIALI METALLICI (4 h). Tipi di reticoli cristallini. Difetti e meccanismi di deformazione plastica. 2. DIAGRAMMI DI STATO per materiali puri e leghe (4 h). Diagramma Ferro-Cementite. Meccanismi di rinforzo: indurimento per soluzione solida, deformazione plastica, tempra, affinamento della grana. 3. TRATTAMENTI TERMICI (8 h). Tempra di solubilizzazione e invecchiamento, tempra martensitica e rinvenimento. Altri trattamenti termici e termo-chimici. Classificazione dei trattamenti termici. Temprabilità degli acciai. 4. CRITERI DI SCELTA DI UN MATERIALE METALLICO (8 h). Classificazione degli acciai e delle leghe d’alluminio. Proprietà rilevanti e loro misura. Prove meccaniche: prova di trazione, prove di durezza, prova di resilienza. Cenni sulle prove di fatica e di scorrimento.

Testi di riferimento Lucidi delle lezioni, reperibili sul sito del Docente. Testi consigliati: S. Kalpakjian e S.R. Schmid, Tecnologia Meccanica, Ed. Pearson-Prentice Hall. M.P. Groover, Tecnologia Meccanica, Ed. CittàStudi. F. Gabrielli, R. Ippolito, F. Micari, Analisi e tecnologie delle lavorazioni meccaniche, Ed. McGraw-Hill.

Gli obiettivi formativi sono declinabili attraverso i c.d. “descrittori di Dublino”: Conoscenza e capacità di comprensione. Il corso si propone i seguenti obiettivi: Fornire conoscenze e competenze sulle leghe metalliche, le loro proprietà e applicazioni in relazione alle strutture e ai trattamenti. Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Lo studente deve essere in grado di interpretare i risultati di prove di caratterizzazione meccanica. Comprendere il comportamento meccanico dei materiali metallici e i relativi fenomeni di cedimento in esercizio. Avere la capacità di analizzare i risultati di una prova di caratterizzazione meccanica. Saper scegliere i processi adatti per conferire a una lega metallica le proprietà desiderate. Saper scegliere le metodologie di prova più opportune per rivelare l’esito di processi tecnologici destinati a conferire le proprietà volute. Autonomia di giudizio Lo studente deve essere in grado di formulare un giudizio critico su quale sia la migliore tecnica di trattamento per lo specifico componente affrontato. In relazione anche all’impatto tecnico ed economico che ne deriva. Abilità comunicative Lo studente deve essere in grado di illustrare con adeguata proprietà di linguaggio tecnico i fondamenti teorici e applicativi relativi ai metodi di caratterizzazione e/o trattamento per un determinato materiale in relazione all’applicazione dello stesso. Deve altresì argomentare i collegamenti logici tra diversi argomenti/problemi, utilizzando un linguaggio tecnico proprio della materia. Capacità di apprendimento A conclusione del corso lo studente deve disporre di tutti gli strumenti utili per proseguire in modo autonomo, adottando un approccio critico, lo studio delle evoluzioni della materia, anche mediante continui aggiornamenti tecnici e normativi.

Analisi matematica I; Fisica, Tecnologia Meccanica

Lezioni frontali in aula. Visite presso aziende e/o laboratori.

Esame orale. L'esame consiste in domande sugli argomenti trattati nel corso. Ulteriori chiarimenti sulle domande potranno essere richiesti durante la discussione. La prova si prefigge lo scopo di accertare le conoscenze acquisite dallo studente, le capacità di saper descrivere, utilizzando un linguaggio tecnico, e comprendere gli argomenti di studio. La capacità di trarre conclusioni e di risolvere problemi. Il voto finale è ottenuto dalla somma dei giudizi relativi alle varie domande, ed è funzione della preparazione e della proprietà di linguaggio dello studente esibite durante la verifica.

I lucidi illustrati durante le lezioni sono disponibili sul sito del Docente e, eventualmente, nel Teams del corso. Per gli iscritti al corso di Laurea in Ingegneria Aeronautica, Meccanica, Energetica, Curriculum Meccanica, il corso è un'integrazione del corso di TECNOLOGIA MECCANICA [A14095] da 6 CFU (48 ore di didattica frontale). Per gli iscritti al corso di

Laurea in Ingegneria Gestionale è parte integrante del corso di TECNOLOGIA MECCANICA da 9 CFU (72 ore di didattica frontale)

Introduzione alle strutture dei materiali metallici ed alle loro proprietà. Tipi di legami atomici. Legami forti e deboli. Direzionalità dei legami. Legami metallici; Reticoli cristallini. Trasformazioni allotropiche. Difetti nei cristalli: difetti puntuali, di linea e di superficie. Interazione fra i difetti. Ricristallizzazione. Prove meccaniche e caratterizzazione dei materiali metallici. Introduzione alle prove meccaniche: tipi di prove, scopi e normative; Concetto di prova statiche e prova dinamica; Prova di trazione. La macchina universale di prova. Geometrie dei campioni. Prova di trazione: curva sigma-epsilon. Misura dei moduli elastici. Deformazioni in campo elastico e plastico. Energia di deformazione. Fenomeni dello snervamento e dell’incrudimento. Strizione. Misura delle sollecitazioni e degli allungamenti notevoli. Confronto tra diagramma reale e ingegneristico. Prove di durezza. Definizione della durezza e regole generali. Prova di durezza Brinell, Vickers e Rockwell. Prova Poldi e prova di microdurezza. Legame fra durezza e resistenza per gli acciai. Prove dinamiche. Prova di resilienza e definizione di tenacità. Pendolo Charpy, tipi di provette. Prova di fatica. Spettri e modalità di carico. Costruzione delle curve di Whöler e Height. Definizioni del carico limite di fatica. Diagrammi di stato. Solubilità allo stato solido e liquido. Legge delle fasi o di Gibbs, passaggi di stato liquido-solido. Soluzioni sostituzionali e interstiziali. Influenza della temperatura sui limiti di solubilità. Trasformazioni adiffusionali. Legame fra struttura e proprietà. Soluzioni sovrassature. Composti intermetallici. Diagrammi di stato a completa miscibilità; Regola della leva. Diagrammi di stato a completa immiscibilità ed a miscibilità parziale, con formazione di eutettico. Eutettico, Eutettoide e Reazione Peritettica. Diagramma di stato Ferro-Cementite. Trattamenti termici dei materiali metallici. Tempra di soluzione. Trattamenti termici delle leghe leggere (tempra ed invecchiamento). Proprietà meccaniche in funzione del trattamento subito. Variazione delle strutture cristalline durante l'invecchiamento, effetto tempo-temperatura. Tempra martensitica. Diagramma di stato ferro cementite. Strutture di non equilibrio degli acciai. Trattamenti termici degli acciai, diagrammi TTT (IT e CCT). Temprabilità degli acciai: prova Jominy, temprabilità Grossmann, effetto della percentuale di carbonio e della percentuale di elementi di alligazione. Classificazione dei trattamenti termici: processo, scopo e caratteristiche finali del prodotto. Trattamenti termici superficiali. Tempra superficiale (fiammatura, tempra ad induzione, tempra laser) e carbocementazione (in fase solida, liquida e gassosa). Classificazione degli acciai secondo le proprietà, la composizione chimica, l'applicazione. Acciai inossidabili. Classificazione delle leghe d’alluminio (serie da 1000 a 8000).

Italian

The course addresses issues related to the characteristics of metallic materials, methods for measuring and conditioning these properties, as well as the influence of upstream processes on these properties. Heat treatment processes and their influence on material characteristics and behaviour. Specifically, the course will address the following topics: 1. ATOMIC STRUCTURE IN METALS AND ALLOY (4 h) Solidification, crystalline defects and their interactions. 2. PHASE DIAGRAMS (8 h). Thermally activated processes and diffusion in solids. 3. Heat treatments. Effect of structure and heat treatments on metals and alloy properties (8 h). 4. ENGINEERING ALLOYS (8 h). Mechanical properties of metals and characterisation tests

Textbook and course materials Slides showed at the lessons, available on the teacher's website. Recommended Books: Serope Kalpakjian, Manufacturing Engineering & Technology, Pearson College Div. M.P. Groover, Introduction to Manufacturing Processes, Wiley

The learning objectives are defined using the so-called "Dublin descriptors": Knowledge and understanding. The course aims to achieve the following objectives: Provide knowledge and skills on metal alloys, their properties, and applications in relation to structures and treatments. Ability to apply knowledge and understanding. Students must be able to interpret the results of mechanical characterisation tests. Understand the mechanical behaviour of metallic materials and the related failure phenomena in service. Be able to analyse the results of a mechanical characterisation test. Know how to select the appropriate processes to impart the desired properties to a metal alloy. Know how to select the

most appropriate testing methodologies to reveal the outcome of technological processes designed to impart the desired properties. Making independent judgments. Students must be able to make critical judgments about the best treatment technique for the specific component being studied, also taking into account the resulting technical and economic impact. Communication Skills: Students must be able to illustrate, with appropriate technical language, the theoretical and applied foundations of characterization and/or treatment methods for a given material in relation to its application. They must also explain the logical connections between different topics/problems, using technical language specific to the subject. Learning Ability: By the end of the course, students should have all the tools needed to independently continue their study of the evolution of the subject, adopting a critical approach, including through ongoing technical and regulatory updates.

Analisi matematica I; Fisica, Tecnologia Meccanica

Lectures. Visits at companies or laboratories

Evaluation methods Oral examination. The exam consists of different questions concerning the course content. During the discussion, candidates may request clarification regarding the questions presented. The test is intended to ascertain the knowledge acquired by the student, the ability to describe, by adopting a technical language, and understand the topics of study. The ability to draw conclusions and solve problems. The final mark is determined by the sum of the evaluations assigned to each question, and reflects the student’s level of preparation and command of language demonstrated during the examination.

The slides shown at the lessons are available on the Teacher's Website and, potentially, on the course’s Teams. For students enrolled in the course of Aeronautical, Mechanical, Energy Engineering, - Mechanics Curriculum, the course is an integration of the course: - TECNOLOGIA MECCANICA [A14095], 6CFU (48h). . For students enrolled in the course of Engineering, - Mechanics Curriculum, the course is an integration of the course: - TECNOLOGIA MECCANICA [A14095], 6CFU (48h). For the students enrolled in the course of Management Engineering, it is part of the course of the course: - TECNOLOGIA MECCANICA [A14095], 9 CFU (72h)

Introduction to materials behaviours. The structure of metals. Types of atomic bonds. The crystal structure of metals, deformation and strength of single crystals, grains and grain boundaries, plastic deformation of polycrystalline metals. Recovery, recrystallization, and grain growth. Cold, warm, and hot working. Mechanical behaviour of metals and testing. Tensile test. Sample geometry, Stress-Strain curve. Measure of Young modulus, Yield Strength and Tensile Strength. Hardness tests: Brinell, Vickers and Rockwell tests. Overviews on impact test (Charpy), creep test and fatigue test (Whöler-Height curves). Phase Diagrams Cooling of pure metals and alloys. Gibbs law. Solid solution. Effect of temperature on the solubility. Intermediate phases. Binary phase diagram for complete, partial and incomplete solubility. Eutectic, eutectoid and peritectic reaction. Phase diagram for iron–carbon system. Heat treatments of metals. Heat Treatment of nonferrous alloys: solution hardening and aging. Heat treatment of ferrous alloys, hardenability of ferrous alloys, TTT curves (IT and CCT). Jominy and Grossmann test. Effect of carbon and elements on the hardenability. Case Hardening and annealing. Surface heat treatment (methods and equipment). Heat treatment classification. Steels and aluminium alloys classification