Obiettivi Formativi

Il corso si prefigge di: fornire conoscenze applicative e metodologico-operative nel settore della Metallurgia.  In particolare verranno forniti gli strumenti culturali adeguati per affrontare gli aspetti produttivi e le applicazioni tecnologiche delle leghe metalliche, con particolare riguardo ai campi di impiego di leghe ferrose e non ferrose per l’impiego in campo automobilistico.  Gli studenti saranno messi in grado di affrontare semplici problemi di progettazione e di verifica dei processi metallurgici, focalizzati alla selezione delle leghe metalliche ed alla pianificazione degli opportuni trattamenti termici e/o meccanici da effettuare. far sviluppare la capacità di applicare le conoscenze ingegneristiche acquisite attraverso lo svolgimento di attività di progettazione e di sviluppo di un processo metallurgico, utilizzando tecniche e strumenti adeguati, mediante  l’analisi di esempi pratici e lo svolgimento di esercitazioni individuali e di gruppo; far acquisire la capacità di elaborazione autonoma di quanto appreso, finalizzata ad identificare, valutare e risolvere problemi caratteristici della Metallurgia, utilizzando metodi analitici, grafici e sperimentali; fornire le capacità di scegliere una data lega metallica e di valutarne il ciclo di trattamenti termici e/o meccanici allo scopo di ottenere le caratteristiche fisiche e meccaniche più idonee per una data applicazione ingegneristica. fornire le conoscenze di base per la comprensione della letteratura tecnica e l’interpretazione di dati sperimentali; far sviluppare in forma autonoma la capacità di analisi critica e di presentazione dei risultati di elaborazioni analitiche o di valutazioni sperimentali; far sviluppare la capacità di svolgere ricerche bibliografiche, di discernere l’utilità delle informazioni, di interpretare i dati e di saper trarre le conclusioni. far sviluppare le capacità comunicativa attraverso la presentazione dei risultati delle attività di studio mediante un linguaggio scientifico e tecnico appropriato. incoraggiare gli studenti a sviluppare un metodo di studio adeguato alla formazione di competenze ingegneristiche nel campo dei materiali metallici, al fine di poter affrontare anche tematiche avanzate o settoriali.

Learning Goals

This course is addressed to: provide applicative and methodological-operational knowledge in the field of Metallurgy. In particular, the course will provide the appropriate cultural tools to deal with the issues of production and the technological applications of metal alloys, with particular regard to the use of ferrous and non-ferrous alloys used in automotive field. Students will be made able to face simple problems of set up and assessment of metallurgical processes, focused on the selection of a metal alloy and planning of the appropriate thermal and / or mechanical treatment to be carried out. make the students able to apply the acquired engineering knowledge through activities of design and  development of a metallurgical process, using appropriate techniques and tools, by means of the analysis of practical examples and the performance of individual and group exercises; allow the students to acquire autonomous processing capacities of what has been learned, aimed at identifying, evaluating and solving the characteristic issues of Metallurgy, using analytical, graphic and experimental methods; provide the ability to choose metal alloys and  thermal and / or mechanical treatments, in order to obtain physical and mechanical characteristics suitable for a given engineering application. provide the basic knowledge for the understanding of technical literature and the interpretation of experimental data; make the students able to develop autonomously skills in critical analysis and presentation of results of analytical elaborations and experiments; develop skills in carrying out bibliographic researches, with the aim to discern the usefulness of information, interpret data and draw conclusions. make the students able in communications, through the presentation of their study activities by means of a suitable scientific and technical language. encourage the students to develop a study method suitable for the training of engineering skills in the metallic materials sector, in order to be able to tackle advanced or industrial topics.

Metodi didattici

Per raggiungere gli obiettivi formativi previsti, il corso si svolgerà in parte attraverso lezioni frontali in aula (con presentazioni in ppt per fornire una vasta panoramica di immagini relative ai processi metallurgici) e in parte attraverso esercitazioni in aula per analizzare e discutere esempi specifici (al fine di stimolare l’approccio ai problemi della metallurgia con autonomia e senso critico).

Teaching Methods

In order to achieve the expected objectives, the course will take place partly through lectures in the classroom (with ppt presentations to provide a broad overview of images relating to metallurgical processes) and partly through guided exercises with the teacher support in classroom to analyze and discuss specific examples (with the aim of stimulating the approach to problems of Metallurgy with autonomy and critical sense).

Prerequisiti

È richiesta una conoscenza di principi fondamentali di fisica (grandezze e unità di misura; principi della termodinamica) e di chimica (atomi e legami atomici, stato solido, cristallografia).

Prerequisites

Knowledge of basic principles of physics (quantities and units of measurement; principles of thermodynamics) and of chemistry (atoms and atomic bonds, solid state crystallography) is required.

Verifiche dell'apprendimento

A metà del corso verrà programmata una prova in itinere, basata su un colloquio orale, per una prima verifica della preparazione degli studenti sugli argomenti svolti. Il risultato della prova in itinere verrà espresso in trentesimi ed avrà validità per un anno solare dalla fine delle lezioni. Nel caso di esito positivo della prova in itinere (con votazione maggiore o uguale a 18/30), l’esame finale consisterà in un colloquio orale sugli argomenti trattati durante la seconda parte del semestre, allo scopo di accertare le conoscenze acquisite e le capacità di applicarle in maniera critica, utilizzando un linguaggio tecnico appropriato ed un corretto approccio metodologico. La valutazione finale complessiva sarà quindi la media aritmetica tra i risultati della prova in itinere e dell’esame finale. Per gli studenti che non abbiano svolto la prova in itinere, o nel caso essa abbia avuto esito negativo, l’esame finale verterà su tutti gli argomenti trattati durante il corso. Nella prova in itinere e nell’esame finale si terrà conto dei seguenti parametri di valutazione: capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza, capacità di ragionamento critico sullo studio realizzato, qualità dell’esposizione e competenza nell’impiego del lessico specialistico. Esse verteranno sugli argomenti trattati durante il corso (definizioni, esempi rilevanti, applicazioni, collegamenti tra i vari argomenti), in modo da verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso e di valutare l’autonomia di giudizio, la capacità di apprendimento, l’abilità comunicativa e le proprietà di linguaggio scientifico e quindi le facoltà logico-deduttive acquisite dallo studente.

Assessment

In the middle of the course, an ongoing test, based on an oral interview, will be scheduled for an initial assessment of students’ knowledge on the covered topics. The result of this test will be expressed in thirtieths and valid for one calendar year starting from the end of the lessons. In the case of a positive outcome (with a mark greater than or equal to 18/30), the final exam will be an oral interview, focused on the topics covered during the second part of the semester, in order to ascertain the knowledge acquired and the skills of apply them in a critical way, using an appropriate technical language and a correct methodological approach. The final grade will be calculated as the arithmetic mean between the scores obtained in the ongoing test and in the final exam. For students who have not taken the scheduled test, or if it has failed, the final exam will include all the topics covered during the course. In the ongoing test and in the final exam the following evaluation parameters will be considered: ability to discursively organize knowledge, critical reasoning skills on the study conducted, quality of the exposition and expertise in the use of specialized vocabulary, effectiveness and competence. They will be focused on the topics covered during the course (definitions, relevant examples, applications, links between the various topics), with the purpose of verifying the level of knowledge and understanding of the course contents, in order to evaluate the autonomy of judgment, the learning ability, the communicative ability and properties of scientific language and then the logical-deductive faculties acquired by the student.

Programma del Corso

-INTRODUZIONE - Analisi critica dell’evoluzione storica dei processi metallurgici, dalla produzione dei primi manufatti metallici alla rivoluzione industriale e alla nascita dell’approccio scientifico alla metallurgia. Metallurgia estrattiva: nozioni sui processi di preparazione dei minerali e di produzione dei metalli. -METALLURGIA FISICA - Applicazioni della metallurgia fisica all’ingegneria delle leghe metalliche (soluzioni solide ed effetti del processo di alligazione). Termodinamica e cinetica delle trasformazioni di fase: solidificazione e trasformazioni in fase solida. Leghe e metodi per la produzione di getti e di manufatti lavorati plasticamente. Metodi industriali e applicazioni ingegneristiche dei trattamenti termici e termo-meccanici (leghe metalliche tradizionali e leghe martensitiche). -LEGHE SIDERURGICHE - Diagramma ferro-carbonio e curve di raffreddamento. Microstrutture degli acciai, aspetti metallurgici e proprietà meccaniche. Microstrutture di non equilibrio. Trattamenti termici, termomeccanici e termochimici degli acciai. Impiego di diagrammi Continous Cooling Transformation (CCT) per la pianificazione dei trattamenti termici più appropriati in relazione alle applicazioni previste per un dato acciaio. Principali elementi alliganti degli acciai e loro effetti. Designazione e normativa degli acciai. Caratteristiche, proprietà e applicazioni delle principali categorie di acciai (acciai al carbonio, debolmente legati e altolegati). Acciai inossidabili. Ghise: strutture, trattamenti e proprietà. Processi siderurgici: conversione della ghisa e modalità di solidificazione degli acciai. -METALLI E LEGHE NON FERROSE - Microstrutture, trattamenti e proprietà dei principali metalli e leghe non ferrose: rame commercialmente puro e leghe di rame; alluminio e leghe leggere, processi di tempra e di precipitazione per invecchiamento; titanio e sue leghe (con particolare riferimento ai trattamenti termici); magnesio e leghe ultraleggere; leghe antifrizione e per brasatura; nichel e sue leghe; superleghe per impieghi ad alta temperatura.

Course Syllabus

-INTRODUCTION - Critical analysis of the historical evolution of metallurgical processes, from the first metal artifacts production to the Industrial revolution and the birth of the scientific approach to metallurgy. Extractive metallurgy: basics of ores preparation and metals production processes. -PHYSICAL METALLURGY - Applications of physical metallurgy to the engineering of metal alloys (solid solution and effects of the alloying process). Thermodynamics and kinetics of phase transformations: solidification and solid-state transformations. Alloys for casting and foundry methods, wrought alloys and plastic deformation processes. Industrial methods and engineering applications of thermal and thermo-mechanical treatments (traditional and martensitic alloys). -STEEL AND CAST IRON - Fe-C phase diagram and cooling curves. Steel microstructure, metallurgical features and mechanical properties. Non-equilibrium microstructures. Thermal, thermomechanical and thermochemical treatments. Utilization of Continuous Cooling Transformation (CCT) diagrams for planning the most appropriate heat treatments according to the intended use of a given steel. Main alloying elements of steels and their effects. Steel designation and Standards. Characteristics, properties and applications of the main grades of steels (plain carbon steel, low alloyed and high alloyed steels). Stainless steels. Cast iron: microstructures, treatments and properties. Iron and steel industry. -NON-FERROUS METALS AND ALLOYS - Microstructures, treatments and properties of the main non-ferrous alloys: commercially pure copper and copper alloys; aluminum and light alloys, processes of precipitation hardening by aging; titanium and its alloys and in particular heat treatments; magnesium and ultralight alloys; anti-friction alloys and brazing alloys; nickel and its alloys; super-alloys for high temperatures applications.