MATERIALI METALLICI | Università degli studi di Bergamo - Didattica e Rubrica

MATERIALI METALLICI

Attività formativa monodisciplinare
Codice dell'attività formativa: 
23039

Scheda dell'insegnamento

Per studenti immatricolati al 1° anno a.a.: 
2020/2021
Insegnamento (nome in italiano): 
MATERIALI METALLICI
Insegnamento (nome in inglese): 
METALLIC MATERIALS
Tipo di attività formativa: 
Attività formativa Caratterizzante
Tipo di insegnamento: 
Obbligatoria
Settore disciplinare: 
SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI (ING-IND/22)
Anno di corso: 
2
Anno accademico di offerta: 
2021/2022
Crediti: 
9
Responsabile della didattica: 

Altre informazioni sull'insegnamento

Modalità di erogazione: 
Didattica Convenzionale
Lingua: 
Italiano
Ciclo: 
Secondo Semestre
Obbligo di frequenza: 
No
Ore di attività frontale: 
72
Ambito: 
Ingegneria dei materiali
Prerequisiti

Conoscenza delle nozioni si base di chimica (legami chimici ed energia di legame) e fisica (forze)

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire le conoscenze introduttive sui materiali.
La parte iniziale del corso provvede ad una disamina generale sulla struttura e sul comportamento dei diversi materiali, con particolare attenzione alle proprietà meccaniche, Al termine di questa parte del corso lo studente avrà acquisito una conoscenza generale del comportamento meccanico (resistenza a trazione, tenacità, fatica) delle diverse classi di materiali con particolare riferimento ai materiali metallici. La seconda parte del corso riguarda in dettaglio i materiali metallici, con particolare riguardo alle leghe ferrose, acciaio e ghisa. Le altre classi di materiali, polimeri e compositi e ceramici e vetri sono oggetto di un secondo corso facoltativo al terzo anno. Al termine della seconda parte lo studente avrà acquisito capacità di scelta tra le diverse classi di acciai e di materiali metallici per diversi utilizzi nel campo della meccanica, in funzione delle caratteristiche di ciascun materiale.

Contenuti dell'insegnamento

Principali classi di materiali.
Macrostruttura e microstruttura, stati di aggregazione: stato amorfo e stato cristallino. Tecniche di indagine microstrutturale, microscopia metallografica ottica ed elettronica.
Principali reticoli cristallini dei materiali metallici. Difetti di punto (diffusione allo stato solido, formazione di leghe), difetti di linea (deformabilità plastica dei materiali), difetti di superficie (cristallizzazione e bordi di grano), difetti di volume (microvuoti, inclusioni e segregazioni).
Cenni a sforzo e deformazione. Prova di trazione. Comportamento elastico. Modulo di Young. Comportamento plastico ed incrudimento. Carico di snervamento e carico di rottura. Deformabilità ed assorbimento di energia elastica, plastica, creazione di nuove superfici. Tenacità. Cenni di meccanica della frattura, determinazione sperimentale della tenacità a frattura. Prova di resilienza. Prova di durezza. Resilienza. Comportamento a fatica dei materiali, prove sperimentali per la determinazione della resistenza a fatica. Comportamento alle alte temperature (Creep).
Diagrammi di stato. Strutture di equilibrio e di non equilibrio dei materiali metallici. Incrudimento e ricristallizzazione.
Acciaio. Produzione acciai. Classificazione. Diagramma di stato Fe-C. Diagrammi TTT e CCC. Trattamenti termici: ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento. Tempra superficiale. Trattamenti termo-chimici. Tempra di soluzione. Effetto degli elementi di lega.
Acciai di base e da costruzione. Saldatura. Controlli non distruttivi. Acciai HSLA. Acciai da bonifica. Acciai inossidabili. Materiali per basse temperatura. Materiali per alte temperature: acciai speciali e leghe di nichel. Ghise.
Alluminio e sue leghe. Rame e sue leghe. Titanio e sue leghe. Magnesio e le sue leghe.
Criteri di scelta dei materiali.

Metodi didattici

Lezioni frontali. Esercitazioni in laboratorio.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte modifiche rispetto a quanto dichiarato nel syllabus per rendere il corso e gli esami fruibili anche secondo queste modalità.

Modalità verifica profitto e valutazione

Prove in itinere durante il corso. Esame scritto per via telematica con 30 domande chiuse con risposta a scelta tra 4 possibilità, ciascuna valida 1 punto. Al termine delle prove in itinere chi avrà ottenuto la sufficienza in entrambe potrà sostenere un breve colloquio orale. Chi non partecipa o non supera le prove in itinere, dovrà sostenere l'esame scritto che verterà sempre su 30 domande chiuse con scelta tra 4 risposte. Il punteggio è analogo alle prove in itinere, 1 punto a domanda. Solo tramite superamento dello scritto si potrà accedere al colloquio orale. Al termine dello scritto i risultati (in 30simi) saranno esposti nella web page del corso con il calendario dei colloqui orali.
Gli studenti che avranno ottenuto almeno 18/30 nella prova scritta saranno ammessi al colloquio orale.

Altre informazioni

slide di tutte le lezioni disponibili sul sito internet del corso
Se il corso sarà tenuto per via telematica, saranno rese disponibili le registrazioni delle lezioni.

Prerequisites

Knowledge of basic notions of chemistry (chemical bonds and bond energy) and physical (strength)

Educational goals

The course provides the basic knowledge on materials, with particular regards to metallic materials. In the first part of the course microstructure and mechanical properties of different materials are illustrated, with particular attention on the experimentally tests to characterize them. In the second part of the course the metallurgy of steel and cast iron metal alloys are studied. The final part of the course is on the non ferrous alloys (aluminum, copper, titanium, nickel alloys).

Course content

Main classes of materials.
Macrostructure and microstructure, states of aggregation in the solid state: amorphous and crystalline state. Microstructural investigation techniques, metallographic microscopy optics and electronics. Main crystal lattices of metallic materials. Point defects (solid state diffusion, alloying), line defects- dislocation (plastic strain of materials), surface defects (grain boundaries), volume defects (microvoids, inclusions and segregations).
Stress and strain. Tensile test. Elastic behavior. Young's modulus. Plastic behavior and strain hardening. Yield strength and tensile strength. Absorption of elastic and plastic energy, and energy to create new surfaces (fracture). Toughness. Elements of fracture mechanics, experimental determination of fracture toughness. Impact test. Hardness testing. Resilience. Fatigue behavior of materials, experimental tests for determining the resistance to fatigue. Behavior at high temperatures (Creep).
State diagrams. Structures of equilibrium and non-equilibrium of metallic materials. Hardening and recrystallization.
Steel. Steel production. Classification. Diagram of Fe-C. TTT diagrams and CCC. Heat treatment: annealing, normalizing, quenching and tempering. Surface hardening. Thermo-chemical treatments. Hardening solution. Effect of alloying elements.
Construction steel. Welding. Nondestructive testing. HSLA steels. Quenched and tempered steels. Stainless steels. Materials for low temperature. High-temperature materials: special steels and nickel alloys. Cast Iron.
Aluminum and its alloys. Copper and its alloys. Titanium and its alloys. Magnesium and its alloys.
Criteria for selection of materials.

Teaching methods

Lesson and laboratory exercitation
If the teaching is taught in mixed mode or remotely, changes can be made compared to what is stated in the syllabus to make the course and exams usable also in these ways.

Assessment and Evaluation

Ongoing tests during the course. Telematic written exam with 30 closed questions with answer chosen from 4 possibilities, each valid 1 point. At the end of the ongoing tests, those who have obtained the sufficiency in both will be able to take a short oral interview. Those who do not participate or pass the ongoing tests will have to take the written exam which will always focus on 30 closed questions with a choice of 4 answers. The score is similar to the ongoing tests, 1 point on request. Only by passing the written exam will the oral exam be accessed. At the end of the writing the results (in 30simi) will be displayed on the web page of the course with the calendar of the oral interviews.
Students who have obtained at least 18/30 in the written test will be admitted to the oral exam.

Further information

on internet are available the slides of the lessons
If the course is held electronically, the recordings of the lessons will be made available.