Paola LEO

Paola LEO

Professore II Fascia (Associato)

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21: METALLURGIA.

Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione

Edificio La Stecca - S.P. 6, Lecce - Monteroni - LECCE (LE)

Ufficio 1° Piano - Edificio La Stecca, Piano 1°

Telefono +39 0832 29 7324

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Curriculum Vitae

Ing. Paola Leo

Laureata in Ingegneria dei Materiali

 

L’ Ing. Paola Leo è professore associato (SSD ING/IND 21, Metallurgia) presso il dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione dell’Università del Salento. Si è laureata in Ingegneria dei Materiali presso lo stesso Ateneo nell’a.a 1999/2000 dove ha conseguito, nell’Aprile del 2005, il Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Materiali studiando l’evoluzione microstrutturale indotta su leghe leggere da deformazione plastica severa. Ha svolto periodi di studio e specializzazione all’estero.  In particolare a Throndeim (Norvegia) presso il dipartimento di Tecnologia dei Materiali della NTNU e ad Erlangen (Germania) presso il Dipartimento di Ingegneria dei Materiali della Tecniske Fakultat (WWI) effettuando studi sperimentali rispettivamente sulla severa deformazione plastica (Equal Channel Angular Pressing) e sulla deformabilità a caldo di leghe leggere. Dall’a.a. 2005/2006 è titolare di insegnamenti pertinenti al SSD di appartenenza presso l'Università del Salento per un totale di 98 CFU. Il 20/02/2014 ha conseguito l’abilitazione scientifica nazionale a Professore Associato (9A3- SSD ING/IND21). Ha conseguito nel primo quadrimestre 2016-2018 l’abilitazione scientifica nazionale a Professore Ordinario (9A3- SSD ING/IND21). Dal 2012 è membro del collegio dei docenti del Dottorato in Ingegneria Meccanica ed Industriale istituito presso l’Università del Salento. E’ autrice di oltre 100 lavori. Ha seguito formandi, dottorandi, assegnisti di ricerca e 98 laureandi. E’ responsabile scientifico del Laboratorio di Metallurgia, Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione.

E' membro del Comitato Nazionale di Metallurgia ( COMET) e del Comitato Tecnico di Metallurgia Fisica e Scienza dei Materiali dell’Associazione Italiana di Metallurgia. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Didattica

A.A. 2019/2020

METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Course type Laurea Magistrale

Language INGLESE

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

Year taught 2019/2020

For matriculated on 2018/2019

Course year 2

Structure DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Subject matter PERCORSO COMUNE

Location Lecce

A.A. 2018/2019

METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Course type Laurea Magistrale

Language INGLESE

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

Year taught 2018/2019

For matriculated on 2017/2018

Course year 2

Structure DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Subject matter PERCORSO COMUNE

Location Lecce

A.A. 2017/2018

METALLURGIA

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Course type Laurea Magistrale

Language INGLESE

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

Year taught 2017/2018

For matriculated on 2016/2017

Course year 2

Structure DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Subject matter PERCORSO COMUNE

Location Lecce

A.A. 2016/2017

METALLURGIA

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce - Università degli Studi

NON-FERROUS METALLURGY

Corso di laurea MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce - Università degli Studi

A.A. 2015/2016

METALLURGIA

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce - Università degli Studi

NON-FERROUS METALLURGY

Corso di laurea MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce - Università degli Studi

A.A. 2014/2015

METALLURGIA (C.I.)

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Per immatricolati nel 2013/2014

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

PHYSICAL METALLURGY

Corso di laurea MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Per immatricolati nel 2013/2014

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce - Università degli Studi

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METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 1

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono utili i contenuti di Chimica

Il corso di metallurgia si suddivide in due parti:

1)La prima parte del corso intende fornire agli studenti le conoscenze di base della metallurgia (cristallografia, difettosità, metodi di rafforzamento, deformabilità).

2)La seconda parte del corso sviluppa le trasformazioni di equilibrio, di non equilibrio (curve TTT e CCT)  e i trattamenti termici e termochimici degli acciai.

Inoltre vengono analizzate le proprietà meccaniche, le applicazioni e i limiti degli acciai al carbonio di uso generale e speciale e delle più comuni leghe non ferrose.

Gli obiettivi formativi del corso sono i seguenti:

1) Saper caratterizzare la cristallografia delle più comuni celle unitarie in termini di numero di coordinazione, numero di atomi per cella, numero di sistemi di scorrimento, relazione tra raggio atomico e parametro di cella, indicizzazione delle famiglie di piani e direzioni di massimo impacchettamento, fattore di impacchettamento atomico, densità.

2) Conoscere i meccanismi di solidificazione di un metallo puro e i parametri che li influenzano.

3) Saper riconoscere le principali difettosità ed il loro ruolo sulle proprietà di metalli e leghe metalliche.

4) Saper individuare i meccanismi di rafforzamento di metalli e leghe metalliche, l’evoluzione microstrutturale da essi indotta, le loro potenzialità e i loro limiti di impiego.

5) Conoscere i principali meccanismi di evoluzione microstrutturale allo stato solido e i parametri che li influenzano.

6) Saper riconoscere la morfologia e la natura delle microstrutture di equilibrio e di non equilibrio degli acciai e le rispettive proprietà meccaniche. Saper sviluppare cicli termici in relazione alle proprietà richieste in esercizio.

7) Saper individuare lo scopo dei più comuni trattamenti termici e termochimici che si eseguono sugli acciai: quale ciclo termico prevedono, per quali composizioni si applicano, quali sono le eventuali problematiche e limiti.

8) Sapersi orientare nei campi di applicazione dell’utilizzo degli acciai e delle principali leghe non ferrose sulla base delle rispettive proprietà.

Lezioni Frontali e Laboratorio. 

Teoria:

Cristallografia (7 ore) : Caratterizzazione cristallografica delle più comuni celle unitarie, sistemi cristallografici o di Bravais-geometrici, piani e direzioni cristallografiche, densità lineare, planare, volumetrica, strutture a massimo impacchettamento, sistemi di scorrimento, monocristalli e policristalli. La deformazione di un monocristallo ideale e reale. Analisi del Critical resolved shear stress.

La solidificazione di un metallo puro (2 ore) :principi termodinamici, nucleazione omogenea ed eterogenea,  meccanismi di solidificazione di un metallo puro e le morfologie di crescita

Difetti nei solidi cristallini (4 ore): difetti di punto (vacanze di tipo Schotty e Frenkel, atomi interstiziali, atomi sostituzionali, impurezze e soluzioni solide), difetti di linea (generazione di dislocazioni a spigolo, a vite, miste;classificazione delle dislocazioni mediante il vettore di Burger; disallineamento degli atomi nell’intorno della linea di dislocazione; proprietà geometriche delle dislocazioni ruolo delle dislocazioni nella deformazione plastica; annullamento di dislocazioni; moltiplicazione di dislocazioni secondo Frank-Read), difetti di superficie (bordi di grano, difetti di impilaggio: twinning e stacking fault).

Deformazione e incrudimento (6 ore): Curve di trazione di un monocristallo secondo la teoria dei sistemi di scorrimento e secondo la teoria della Mesh Length. Relazioni con la curva di trazione di un policristallo. Engineering stress-strain curve and flow curve. Prova di trazione ad alta temperatura. Cenni al recupero e alla ricristallizzazione. Deformazione per geminazione.

Metodi di rafforzamento per affinamento del grano, per soluzione solida, per precipitazione, per dispersione (4 ore).

Leghe non ferrose (2 ore): designazione, proprietà e applicazioni.

Diagramma Fe-C e microstrutture di equilibrio (8 ore): Richiami sulle regole generali per l'interpretazione del diagramma di stato, fasi e costituenti, punti critici e trasformazioni invarianti. Proprietà meccaniche di fasi e costituenti. Microstrutture di equilibrio. Classificazione degli acciai rispetto al diagramma di stato, analisi dell'evoluzione microstrutturale al raffreddamento. Diagramma delle fasi e dei costituenti. Diagramma delle proprietà meccaniche degli acciai allo stato ricotto.

Trasformazioni isoterme e anisoterme dell’austenite (8 ore): Termodinamica e cinetica delle trasformazioni allo stato solido, curve di trasformazione tempo temperatura isoterme (TTT) dell'austenite, prodotti di trasformazione dell'austenite  al variare del sottoraffreddamento dal campo austenitico.Trasformazioni dell'austenite per raffreddamento continuo (curve CCT). Effetto della velocità di raffreddamento sulle temperature di trasformazione e sui prodotti di trasformazione dell'austenite.Proprietà meccaniche delle microstrutture di non equilibrio, effetto degli alliganti e della dimensione del grano austenitico sulle curve di trasformazione. La prova Jominy.

Trattamenti termici e termochimici degli acciai (3 ore) : Ricottura, Normalizzazione, Bonifica, Tempra bainitica o Austempering, Martempering Cementazione, Nitrurazione.

Acciai (2 ore): influenza degli elementi sulle proprietà del ferro, acciai da costruzione di uso generale, acciai speciali da costruzione.

 

 

Laboratorio:

1)Preparativa metallografica e microscopio ottico (2 ore) : osservazione al microscopio ottico delle principali leghe non ferrose dopo preparativa metallografica  e prima e dopo attacco chimico/anodizzazione: individuazione delle fasi, grani, eventuali difettosità, segregazioni, lega colata e leghe deformate plasticamente. Durezza delle leghe caratterizzate

2)Rafforzamento (2 ore):Trattamento termico di solubilizzazione e Trattamento termico di invecchiamento: microdurezza prima e dopo trattamento termico, conducibilità elettrica prima e dopo trattamento termico. Determinazione della curva di invecchiamento.

3) Microstrutture di equilibrio di acciai al carbonio (2 ore) : caratterizzazione microstrutturale e meccanica di acciai C10, C20, C30, C40 mediante attacco chimico e prove di durezza. Confronti.

3) Trasformazioni anisoterme: ruolo del mezzo di spegnimento, diametro critico, composizione dell’acciaio, dimensione del grano austenitico  (6 ore) :

 a) mezzi di spegnimento diversi su campioni dello stesso acciaio: curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse micro/macro strutture  mediante attacco chimico e osservazione microstrutturale e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

b) mezzo di spegnimento fisso su campioni  della stessa composizione ma diametro crescente. curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse microstrutture  mediante attacco chimico e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

c)  mezzo di spegnimento fisso su campioni aventi la stessa dimensione ma differente composizione (effetto della composizione sulla temprabilità e sulla durezza della martensite).

d) tempra nello stesso mezzo di spegnimento  di un acciaio con differente dimensione del grano austenitico (effetto della dimensione del grano austenitico sulla temprabilità)

4) Ricottura ( 1 ora): ruolo della dimensione del grano austenitico sulla microstruttura e durezza di acciai di composizione fissa.

5) Rinvenimento della Martensite (1 ora): effetto temperature crescenti a tempi di mantenimento costanti: Durezza Vs Temperatura di mantenimento.

 

[1] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM;

[2] Alberto Cigada e Tommaso Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill;

[3] W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli;

[4] W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli.

[5] William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons

[6] Stefano Spigarelli, Metallurgia Meccanica, Esculapio

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 1

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono utili i contenuti di Chimica

Il corso di metallurgia si suddivide in due parti:

1)La prima parte del corso intende fornire agli studenti le conoscenze di base della metallurgia (cristallografia, difettosità, metodi di rafforzamento, deformabilità).

2)La seconda parte del corso sviluppa le trasformazioni di equilibrio, di non equilibrio (curve TTT e CCT)  e i trattamenti termici e termochimici degli acciai.

Inoltre vengono analizzate le proprietà meccaniche, le applicazioni e i limiti degli acciai al carbonio di uso generale e speciale e delle più comuni leghe non ferrose.

Gli obiettivi formativi del corso sono i seguenti:

1) Saper caratterizzare la cristallografia delle più comuni celle unitarie in termini di numero di coordinazione, numero di atomi per cella, numero di sistemi di scorrimento, relazione tra raggio atomico e parametro di cella, indicizzazione delle famiglie di piani e direzioni di massimo impacchettamento, fattore di impacchettamento atomico, densità.

2) Conoscere i meccanismi di solidificazione di un metallo puro e i parametri che li influenzano.

3) Saper riconoscere le principali difettosità ed il loro ruolo sulle proprietà di metalli e leghe metalliche.

4) Saper individuare i meccanismi di rafforzamento di metalli e leghe metalliche, l’evoluzione microstrutturale da essi indotta, le loro potenzialità e i loro limiti di impiego.

5) Conoscere i principali meccanismi di evoluzione microstrutturale allo stato solido e i parametri che li influenzano.

6) Saper riconoscere la morfologia e la natura delle microstrutture di equilibrio e di non equilibrio degli acciai e le rispettive proprietà meccaniche. Saper sviluppare cicli termici in relazione alle proprietà richieste in esercizio.

7) Saper individuare lo scopo dei più comuni trattamenti termici e termochimici che si eseguono sugli acciai: quale ciclo termico prevedono, per quali composizioni si applicano, quali sono le eventuali problematiche e limiti.

8) Sapersi orientare nei campi di applicazione dell’utilizzo degli acciai e delle principali leghe non ferrose sulla base delle rispettive proprietà.

Lezioni Frontali e Laboratorio. 

Teoria:

Cristallografia (7 ore) : Caratterizzazione cristallografica delle più comuni celle unitarie, sistemi cristallografici o di Bravais-geometrici, piani e direzioni cristallografiche, densità lineare, planare, volumetrica, strutture a massimo impacchettamento, sistemi di scorrimento, monocristalli e policristalli. La deformazione di un monocristallo ideale e reale. Analisi del Critical resolved shear stress.

La solidificazione di un metallo puro (2 ore) :principi termodinamici, nucleazione omogenea ed eterogenea,  meccanismi di solidificazione di un metallo puro e le morfologie di crescita

Difetti nei solidi cristallini (4 ore): difetti di punto (vacanze di tipo Schotty e Frenkel, atomi interstiziali, atomi sostituzionali, impurezze e soluzioni solide), difetti di linea (generazione di dislocazioni a spigolo, a vite, miste;classificazione delle dislocazioni mediante il vettore di Burger; disallineamento degli atomi nell’intorno della linea di dislocazione; proprietà geometriche delle dislocazioni ruolo delle dislocazioni nella deformazione plastica; annullamento di dislocazioni; moltiplicazione di dislocazioni secondo Frank-Read), difetti di superficie (bordi di grano, difetti di impilaggio: twinning e stacking fault).

Deformazione e incrudimento (6 ore): Curve di trazione di un monocristallo secondo la teoria dei sistemi di scorrimento e secondo la teoria della Mesh Length. Relazioni con la curva di trazione di un policristallo. Engineering stress-strain curve and flow curve. Prova di trazione ad alta temperatura. Cenni al recupero e alla ricristallizzazione. Deformazione per geminazione.

Metodi di rafforzamento per affinamento del grano, per soluzione solida, per precipitazione, per dispersione (4 ore).

Leghe non ferrose (2 ore): designazione, proprietà e applicazioni.

Diagramma Fe-C e microstrutture di equilibrio (8 ore): Richiami sulle regole generali per l'interpretazione del diagramma di stato, fasi e costituenti, punti critici e trasformazioni invarianti. Proprietà meccaniche di fasi e costituenti. Microstrutture di equilibrio. Classificazione degli acciai rispetto al diagramma di stato, analisi dell'evoluzione microstrutturale al raffreddamento. Diagramma delle fasi e dei costituenti. Diagramma delle proprietà meccaniche degli acciai allo stato ricotto.

Trasformazioni isoterme e anisoterme dell’austenite (8 ore): Termodinamica e cinetica delle trasformazioni allo stato solido, curve di trasformazione tempo temperatura isoterme (TTT) dell'austenite, prodotti di trasformazione dell'austenite  al variare del sottoraffreddamento dal campo austenitico.Trasformazioni dell'austenite per raffreddamento continuo (curve CCT). Effetto della velocità di raffreddamento sulle temperature di trasformazione e sui prodotti di trasformazione dell'austenite.Proprietà meccaniche delle microstrutture di non equilibrio, effetto degli alliganti e della dimensione del grano austenitico sulle curve di trasformazione. La prova Jominy.

Trattamenti termici e termochimici degli acciai (3 ore) : Ricottura, Normalizzazione, Bonifica, Tempra bainitica o Austempering, Martempering Cementazione, Nitrurazione.

Acciai (2 ore): influenza degli elementi sulle proprietà del ferro, acciai da costruzione di uso generale, acciai speciali da costruzione.

 

 

Laboratorio:

1)Preparativa metallografica e microscopio ottico (2 ore) : osservazione al microscopio ottico delle principali leghe non ferrose dopo preparativa metallografica  e prima e dopo attacco chimico/anodizzazione: individuazione delle fasi, grani, eventuali difettosità, segregazioni, lega colata e leghe deformate plasticamente. Durezza delle leghe caratterizzate

2)Rafforzamento (2 ore):Trattamento termico di solubilizzazione e Trattamento termico di invecchiamento: microdurezza prima e dopo trattamento termico, conducibilità elettrica prima e dopo trattamento termico. Determinazione della curva di invecchiamento.

3) Microstrutture di equilibrio di acciai al carbonio (2 ore) : caratterizzazione microstrutturale e meccanica di acciai C10, C20, C30, C40 mediante attacco chimico e prove di durezza. Confronti.

3) Trasformazioni anisoterme: ruolo del mezzo di spegnimento, diametro critico, composizione dell’acciaio, dimensione del grano austenitico  (6 ore) :

 a) mezzi di spegnimento diversi su campioni dello stesso acciaio: curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse micro/macro strutture  mediante attacco chimico e osservazione microstrutturale e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

b) mezzo di spegnimento fisso su campioni  della stessa composizione ma diametro crescente. curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse microstrutture  mediante attacco chimico e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

c)  mezzo di spegnimento fisso su campioni aventi la stessa dimensione ma differente composizione (effetto della composizione sulla temprabilità e sulla durezza della martensite).

d) tempra nello stesso mezzo di spegnimento  di un acciaio con differente dimensione del grano austenitico (effetto della dimensione del grano austenitico sulla temprabilità)

4) Ricottura ( 1 ora): ruolo della dimensione del grano austenitico sulla microstruttura e durezza di acciai di composizione fissa.

5) Rinvenimento della Martensite (1 ora): effetto temperature crescenti a tempi di mantenimento costanti: Durezza Vs Temperatura di mantenimento.

 

[1] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM;

[2] Alberto Cigada e Tommaso Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill;

[3] W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli;

[4] W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli.

[5] William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons

[6] Stefano Spigarelli, Metallurgia Meccanica, Esculapio

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Subject area ING-IND/21

Course type Laurea Magistrale

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

For matriculated on 2018/2019

Year taught 2019/2020

Course year 2

Semestre Primo Semestre (dal 23/09/2019 al 20/12/2019)

Language INGLESE

Subject matter PERCORSO COMUNE (999)

Location Lecce

Metallurgy basics

The  course clarifies the microstructure, mechanical properties, processing, physical metallurgy and engineering applications of non ferrous alloys. Particular attention is devoted to microstructure/property relationships and to the role of processing and heat treatments on the microstructure evolutions.

After the course the student should be able to:

1)Identfy the microstructural features, properties and applications of the main non ferrous alloys;

2)Recognize the main microstructural and mechanical features induced by casting, plastic deformation and joining methods;

3)Identify the role of process parameters (welding, casting, plastic deformation) on microstrucural evolution and properties;

4)Apply strengthening methods and heat treatments;

5)Recognize the role of the processing  thermal cycle on the microstructure evolution.

The development of individual projects helps each student to pursue the goals.

Lectures, laboratory practice, individual project

The exam consists of two parts:

  1. first written part: the student is asked to illustrate theoretical topics
  2. second part: the student is asked to discuss the laboratory topics and  individual project with the lecturer.

 

Lectures:
1)    A general introduction on the main alloys in terms of the main microstructural features,  properties, applications, processing (1h)

2)    Cristallography, defects, strengthening mechanism (3 hours)

3)    Metallography and experimental tecniques (3 hours):
a) Specimen Preparation for Light Microscopy
b) Optical microscope
c) Hardness test 
d) EDS

4)    Physical metallurgy of light alloys:
a)Solidification principles: microstructure, heat treatments, defects (8 hours).
b) Plastic deformation and solid-solid phase transformation induced by plastic deformation and heat treatments.                                                               Recovery and Recrystallization (3 hours).
c)Principles of age hardening (6 hours).
d) microstructure and mechanical evolution by processing thermal cycle (3hours)
Case studies on above topics.

5)    Aluminum alloys (4 hours)
Wrought aluminum alloy: microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper, work hardening,    non heat treatable alloys, heat treatable alloys,Joining.Applications.
Case studies on above topics
Cast aluminum alloys: microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper,alloys based on the Aluminum-silicon system,alloys based on the Aluminum-copper system, Aluminum- Magnesium alloys, Aluminum- Zinc-Magnesium alloys. Applications.
Case studies on above topics. 

6)    Magnesium Alloys (2 hours)
Microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper,Zirconium free casting alloys, Zirconium containing casting alloys.Applications.
Case studies on above topics.


7)    Titanium alloys (4 hours)
Alpha alloys: microstructure and properties
Alpha/Beta alloys: microstructure and properties
Heat treatments
Joining Applications.
Case studies on above topics.

8)    New processing for non ferrous alloys: microstructure evolution and properties (9 hours):
New joining techniques: microstructures and properties
New coatings tecniques: microstructures and properties
Three dimensional (3D) building process: microstructures and properties 
Case studies on above topics.

 

 

 Laboratory:

1)Grinding, polishing, chemical etching, electrolytic etching, optical microscopy analysis,hardness test and tensile test of light alloys:applied to microstructural and mechanical characterization of the following light alloys:2024,7075,6061,A357,C355,Ti-6Al-4V,WE43,AZ91 (4 hours)
2) As cast and as welded microstructure characterization of non ferrous alloys both heat and not heat treatable: microstructure, defects, mechanical properties (2hours)
3)Solutionizing and aging heat treatment applied to heat treatable aluminum and magnesium alloys: aging curves at different holding temperatures with or without previous solution heat treatment (2 hours)
4)Deformed microstructure and Recovery and Recrystallization applied to aluminum alloys: microstructure evolution and mechanical properties (2 hours) 
5)Homogenization heat treatments (as-cast aluminum alloys) ( 2 hours):microstructure evolution and mechanical properties 
6) Ti-6Al-4V heat treatment (2 hours)
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-4V due to annealing from Beta phase field.
Microstructure evolution  and hardness of Ti-6Al-4V due to annealing from Alpha+Beta phase field
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to air cooling from Beta phase field.
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to air cooling from Alpha+Beta phase field.
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to quenching from Beta phase field.

 

Individual project 
New joining/ coating/ 3D buildings tecnniques applied to non ferrous alloys: microstructural and mechanical characterization of samples (6-8 hours).
 

[1] American Society for Metals, Metals Handbook, V. 15, Casting, Metals Park, Ohio, 1988.

[2] J.D. Verhoeven, Fundamentals of Physical Metallurgy, Wiley

[3] R.W. Hertzberg,Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials, Wiley

[4] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM,

[5] G.E Dieter, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill

[6] I.J.Polmear, Light Alloys, BH

[7] W.F.Smith, Structure and Properties of Engineering Alloys,McGraw-Hill

[7] G. Lutjering, J. C. Williams,'Titanium', Springer 2nd edition, New York

[8] R.W. Messler, Principles of welding, J.Wiley & Son

NON-FERROUS METALLURGY (ING-IND/21)
METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno di corso 1

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono utili i contenuti di Chimica

Il corso di metallurgia si suddivide in due parti:

1)La prima parte del corso intende fornire agli studenti le conoscenze di base della metallurgia (cristallografia, difettosità, metodi di rafforzamento, deformabilità).

2)La seconda parte del corso sviluppa le trasformazioni di equilibrio, di non equilibrio (curve TTT e CCT)  e i trattamenti termici e termochimici degli acciai.

Inoltre vengono analizzate le proprietà meccaniche, le applicazioni e i limiti degli acciai al carbonio di uso generale e speciale e delle più comuni leghe non ferrose.

Gli obiettivi formativi del corso sono i seguenti:

1) Saper caratterizzare la cristallografia delle più comuni celle unitarie in termini di numero di coordinazione, numero di atomi per cella, numero di sistemi di scorrimento, relazione tra raggio atomico e parametro di cella, indicizzazione delle famiglie di piani e direzioni di massimo impacchettamento, fattore di impacchettamento atomico, densità.

2) Conoscere i meccanismi di solidificazione di un metallo puro e i parametri che li influenzano.

3) Saper riconoscere le principali difettosità ed il loro ruolo sulle proprietà di metalli e leghe metalliche.

4) Saper individuare i meccanismi di rafforzamento di metalli e leghe metalliche, l’evoluzione microstrutturale da essi indotta, le loro potenzialità e i loro limiti di impiego.

5) Conoscere i principali meccanismi di evoluzione microstrutturale allo stato solido e i parametri che li influenzano.

6) Saper riconoscere la morfologia e la natura delle microstrutture di equilibrio e di non equilibrio degli acciai e le rispettive proprietà meccaniche. Saper sviluppare cicli termici in relazione alle proprietà richieste in esercizio.

7) Saper individuare lo scopo dei più comuni trattamenti termici e termochimici che si eseguono sugli acciai: quale ciclo termico prevedono, per quali composizioni si applicano, quali sono le eventuali problematiche e limiti.

8) Sapersi orientare nei campi di applicazione dell’utilizzo degli acciai e delle principali leghe non ferrose sulla base delle rispettive proprietà.

Lezioni Frontali e Laboratorio. 

Teoria:

Cristallografia (7 ore) : Caratterizzazione cristallografica delle più comuni celle unitarie, sistemi cristallografici o di Bravais-geometrici, piani e direzioni cristallografiche, densità lineare, planare, volumetrica, strutture a massimo impacchettamento, sistemi di scorrimento, monocristalli e policristalli. La deformazione di un monocristallo ideale e reale. Analisi del Critical resolved shear stress.

La solidificazione di un metallo puro (2 ore) :principi termodinamici, nucleazione omogenea ed eterogenea,  meccanismi di solidificazione di un metallo puro e le morfologie di crescita

Difetti nei solidi cristallini (4 ore): difetti di punto (vacanze di tipo Schotty e Frenkel, atomi interstiziali, atomi sostituzionali, impurezze e soluzioni solide), difetti di linea (generazione di dislocazioni a spigolo, a vite, miste;classificazione delle dislocazioni mediante il vettore di Burger; disallineamento degli atomi nell’intorno della linea di dislocazione; proprietà geometriche delle dislocazioni ruolo delle dislocazioni nella deformazione plastica; annullamento di dislocazioni; moltiplicazione di dislocazioni secondo Frank-Read), difetti di superficie (bordi di grano, difetti di impilaggio: twinning e stacking fault).

Deformazione e incrudimento (6 ore): Curve di trazione di un monocristallo secondo la teoria dei sistemi di scorrimento e secondo la teoria della Mesh Length. Relazioni con la curva di trazione di un policristallo. Engineering stress-strain curve and flow curve. Prova di trazione ad alta temperatura. Cenni al recupero e alla ricristallizzazione. Deformazione per geminazione.

Metodi di rafforzamento per affinamento del grano, per soluzione solida, per precipitazione, per dispersione (4 ore).

Leghe non ferrose (2 ore): designazione, proprietà e applicazioni.

Diagramma Fe-C e microstrutture di equilibrio (8 ore): Richiami sulle regole generali per l'interpretazione del diagramma di stato, fasi e costituenti, punti critici e trasformazioni invarianti. Proprietà meccaniche di fasi e costituenti. Microstrutture di equilibrio. Classificazione degli acciai rispetto al diagramma di stato, analisi dell'evoluzione microstrutturale al raffreddamento. Diagramma delle fasi e dei costituenti. Diagramma delle proprietà meccaniche degli acciai allo stato ricotto.

Trasformazioni isoterme e anisoterme dell’austenite (8 ore): Termodinamica e cinetica delle trasformazioni allo stato solido, curve di trasformazione tempo temperatura isoterme (TTT) dell'austenite, prodotti di trasformazione dell'austenite  al variare del sottoraffreddamento dal campo austenitico.Trasformazioni dell'austenite per raffreddamento continuo (curve CCT). Effetto della velocità di raffreddamento sulle temperature di trasformazione e sui prodotti di trasformazione dell'austenite.Proprietà meccaniche delle microstrutture di non equilibrio, effetto degli alliganti e della dimensione del grano austenitico sulle curve di trasformazione. La prova Jominy.

Trattamenti termici e termochimici degli acciai (3 ore) : Ricottura, Normalizzazione, Bonifica, Tempra bainitica o Austempering, Martempering Cementazione, Nitrurazione.

Acciai (2 ore): influenza degli elementi sulle proprietà del ferro, acciai da costruzione di uso generale, acciai speciali da costruzione.

 

 

Laboratorio:

1)Preparativa metallografica e microscopio ottico (2 ore) : osservazione al microscopio ottico delle principali leghe non ferrose dopo preparativa metallografica  e prima e dopo attacco chimico/anodizzazione: individuazione delle fasi, grani, eventuali difettosità, segregazioni, lega colata e leghe deformate plasticamente. Durezza delle leghe caratterizzate

2)Rafforzamento (2 ore):Trattamento termico di solubilizzazione e Trattamento termico di invecchiamento: microdurezza prima e dopo trattamento termico, conducibilità elettrica prima e dopo trattamento termico. Determinazione della curva di invecchiamento.

3) Microstrutture di equilibrio di acciai al carbonio (2 ore) : caratterizzazione microstrutturale e meccanica di acciai C10, C20, C30, C40 mediante attacco chimico e prove di durezza. Confronti.

3) Trasformazioni anisoterme: ruolo del mezzo di spegnimento, diametro critico, composizione dell’acciaio, dimensione del grano austenitico  (6 ore) :

 a) mezzi di spegnimento diversi su campioni dello stesso acciaio: curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse micro/macro strutture  mediante attacco chimico e osservazione microstrutturale e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

b) mezzo di spegnimento fisso su campioni  della stessa composizione ma diametro crescente. curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse microstrutture  mediante attacco chimico e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

c)  mezzo di spegnimento fisso su campioni aventi la stessa dimensione ma differente composizione (effetto della composizione sulla temprabilità e sulla durezza della martensite).

d) tempra nello stesso mezzo di spegnimento  di un acciaio con differente dimensione del grano austenitico (effetto della dimensione del grano austenitico sulla temprabilità)

4) Ricottura ( 1 ora): ruolo della dimensione del grano austenitico sulla microstruttura e durezza di acciai di composizione fissa.

5) Rinvenimento della Martensite (1 ora): effetto temperature crescenti a tempi di mantenimento costanti: Durezza Vs Temperatura di mantenimento.

 

[1] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM;

[2] Alberto Cigada e Tommaso Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill;

[3] W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli;

[4] W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli.

[5] William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons

[6] Stefano Spigarelli, Metallurgia Meccanica, Esculapio

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno di corso 1

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono utili i contenuti di Chimica

Il corso di metallurgia si suddivide in due parti:

1)La prima parte del corso intende fornire agli studenti le conoscenze di base della metallurgia (cristallografia, difettosità, metodi di rafforzamento, deformabilità).

2)La seconda parte del corso sviluppa le trasformazioni di equilibrio, di non equilibrio (curve TTT e CCT)  e i trattamenti termici e termochimici degli acciai.

Inoltre vengono analizzate le proprietà meccaniche, le applicazioni e i limiti degli acciai al carbonio di uso generale e speciale e delle più comuni leghe non ferrose.

Gli obiettivi formativi del corso sono i seguenti:

1) Saper caratterizzare la cristallografia delle più comuni celle unitarie in termini di numero di coordinazione, numero di atomi per cella, numero di sistemi di scorrimento, relazione tra raggio atomico e parametro di cella, indicizzazione delle famiglie di piani e direzioni di massimo impacchettamento, fattore di impacchettamento atomico, densità.

2) Conoscere i meccanismi di solidificazione di un metallo puro e i parametri che li influenzano.

3) Saper riconoscere le principali difettosità ed il loro ruolo sulle proprietà di metalli e leghe metalliche.

4) Saper individuare i meccanismi di rafforzamento di metalli e leghe metalliche, l’evoluzione microstrutturale da essi indotta, le loro potenzialità e i loro limiti di impiego.

5) Conoscere i principali meccanismi di evoluzione microstrutturale allo stato solido e i parametri che li influenzano.

6) Saper riconoscere la morfologia e la natura delle microstrutture di equilibrio e di non equilibrio degli acciai e le rispettive proprietà meccaniche. Saper sviluppare cicli termici in relazione alle proprietà richieste in esercizio.

7) Saper individuare lo scopo dei più comuni trattamenti termici e termochimici che si eseguono sugli acciai: quale ciclo termico prevedono, per quali composizioni si applicano, quali sono le eventuali problematiche e limiti.

8) Sapersi orientare nei campi di applicazione dell’utilizzo degli acciai e delle principali leghe non ferrose sulla base delle rispettive proprietà.

Lezioni Frontali e Laboratorio. 

Teoria:

Cristallografia (7 ore) : Caratterizzazione cristallografica delle più comuni celle unitarie, sistemi cristallografici o di Bravais-geometrici, piani e direzioni cristallografiche, densità lineare, planare, volumetrica, strutture a massimo impacchettamento, sistemi di scorrimento, monocristalli e policristalli. La deformazione di un monocristallo ideale e reale. Analisi del Critical resolved shear stress.

La solidificazione di un metallo puro (2 ore) :principi termodinamici, nucleazione omogenea ed eterogenea,  meccanismi di solidificazione di un metallo puro e le morfologie di crescita

Difetti nei solidi cristallini (4 ore): difetti di punto (vacanze di tipo Schotty e Frenkel, atomi interstiziali, atomi sostituzionali, impurezze e soluzioni solide), difetti di linea (generazione di dislocazioni a spigolo, a vite, miste;classificazione delle dislocazioni mediante il vettore di Burger; disallineamento degli atomi nell’intorno della linea di dislocazione; proprietà geometriche delle dislocazioni ruolo delle dislocazioni nella deformazione plastica; annullamento di dislocazioni; moltiplicazione di dislocazioni secondo Frank-Read), difetti di superficie (bordi di grano, difetti di impilaggio: twinning e stacking fault).

Deformazione e incrudimento (6 ore): Curve di trazione di un monocristallo secondo la teoria dei sistemi di scorrimento e secondo la teoria della Mesh Length. Relazioni con la curva di trazione di un policristallo. Engineering stress-strain curve and flow curve. Prova di trazione ad alta temperatura. Cenni al recupero e alla ricristallizzazione. Deformazione per geminazione.

Metodi di rafforzamento per affinamento del grano, per soluzione solida, per precipitazione, per dispersione (4 ore).

Leghe non ferrose (2 ore): designazione, proprietà e applicazioni.

Diagramma Fe-C e microstrutture di equilibrio (8 ore): Richiami sulle regole generali per l'interpretazione del diagramma di stato, fasi e costituenti, punti critici e trasformazioni invarianti. Proprietà meccaniche di fasi e costituenti. Microstrutture di equilibrio. Classificazione degli acciai rispetto al diagramma di stato, analisi dell'evoluzione microstrutturale al raffreddamento. Diagramma delle fasi e dei costituenti. Diagramma delle proprietà meccaniche degli acciai allo stato ricotto.

Trasformazioni isoterme e anisoterme dell’austenite (8 ore): Termodinamica e cinetica delle trasformazioni allo stato solido, curve di trasformazione tempo temperatura isoterme (TTT) dell'austenite, prodotti di trasformazione dell'austenite  al variare del sottoraffreddamento dal campo austenitico.Trasformazioni dell'austenite per raffreddamento continuo (curve CCT). Effetto della velocità di raffreddamento sulle temperature di trasformazione e sui prodotti di trasformazione dell'austenite.Proprietà meccaniche delle microstrutture di non equilibrio, effetto degli alliganti e della dimensione del grano austenitico sulle curve di trasformazione. La prova Jominy.

Trattamenti termici e termochimici degli acciai (3 ore) : Ricottura, Normalizzazione, Bonifica, Tempra bainitica o Austempering, Martempering Cementazione, Nitrurazione.

Acciai (2 ore): influenza degli elementi sulle proprietà del ferro, acciai da costruzione di uso generale, acciai speciali da costruzione.

 

 

Laboratorio:

1)Preparativa metallografica e microscopio ottico (2 ore) : osservazione al microscopio ottico delle principali leghe non ferrose dopo preparativa metallografica  e prima e dopo attacco chimico/anodizzazione: individuazione delle fasi, grani, eventuali difettosità, segregazioni, lega colata e leghe deformate plasticamente. Durezza delle leghe caratterizzate

2)Rafforzamento (2 ore):Trattamento termico di solubilizzazione e Trattamento termico di invecchiamento: microdurezza prima e dopo trattamento termico, conducibilità elettrica prima e dopo trattamento termico. Determinazione della curva di invecchiamento.

3) Microstrutture di equilibrio di acciai al carbonio (2 ore) : caratterizzazione microstrutturale e meccanica di acciai C10, C20, C30, C40 mediante attacco chimico e prove di durezza. Confronti.

3) Trasformazioni anisoterme: ruolo del mezzo di spegnimento, diametro critico, composizione dell’acciaio, dimensione del grano austenitico  (6 ore) :

 a) mezzi di spegnimento diversi su campioni dello stesso acciaio: curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse micro/macro strutture  mediante attacco chimico e osservazione microstrutturale e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

b) mezzo di spegnimento fisso su campioni  della stessa composizione ma diametro crescente. curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse microstrutture  mediante attacco chimico e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

c)  mezzo di spegnimento fisso su campioni aventi la stessa dimensione ma differente composizione (effetto della composizione sulla temprabilità e sulla durezza della martensite).

d) tempra nello stesso mezzo di spegnimento  di un acciaio con differente dimensione del grano austenitico (effetto della dimensione del grano austenitico sulla temprabilità)

4) Ricottura ( 1 ora): ruolo della dimensione del grano austenitico sulla microstruttura e durezza di acciai di composizione fissa.

5) Rinvenimento della Martensite (1 ora): effetto temperature crescenti a tempi di mantenimento costanti: Durezza Vs Temperatura di mantenimento.

 

[1] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM;

[2] Alberto Cigada e Tommaso Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill;

[3] W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli;

[4] W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli.

[5] William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons

[6] Stefano Spigarelli, Metallurgia Meccanica, Esculapio

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Subject area ING-IND/21

Course type Laurea Magistrale

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

For matriculated on 2017/2018

Year taught 2018/2019

Course year 2

Semestre Primo Semestre (dal 24/09/2018 al 21/12/2018)

Language INGLESE

Subject matter PERCORSO COMUNE (999)

Location Lecce

Metallurgy basics

The  course clarifies the microstructure, mechanical properties, processing, physical metallurgy and engineering applications of non ferrous alloys. Particular attention is devoted to microstructure/property relationships and to the role of processing and heat treatments on the microstructure evolutions.

After the course the student should be able to:

1)Identfy the microstructural features, properties and applications of the main non ferrous alloys;

2)Recognize the main microstructural and mechanical features induced by casting, plastic deformation and joining methods;

3)Identify the role of process parameters (welding, casting, plastic deformation) on microstrucural evolution and properties;

4)Apply strengthening methods and heat treatments;

5)Recognize the role of the processing  thermal cycle on the microstructure evolution.

The development of individual projects helps each student to pursue the goals.

Lectures, laboratory practice, individual project

The exam consists of two parts:

  1. first written part: the student is asked to illustrate theoretical topics
  2. second part: the student is asked to discuss the laboratory topics and  individual project with the lecturer.

 

Lectures:
1)    A general introduction on the main alloys in terms of the main microstructural features,  properties, applications, processing (1h)

2)    Cristallography, defects, strengthening mechanism (3 hours)

3)    Metallography and experimental tecniques (3 hours):
a) Specimen Preparation for Light Microscopy
b) Optical microscope
c) Hardness test 
d) EDS

4)    Physical metallurgy of light alloys:
a)Solidification principles: microstructure, heat treatments, defects (8 hours).
b) Plastic deformation and solid-solid phase transformation induced by plastic deformation and heat treatments.                                                               Recovery and Recrystallization (3 hours).
c)Principles of age hardening (6 hours).
d) microstructure and mechanical evolution by processing thermal cycle (3hours)
Case studies on above topics.

5)    Aluminum alloys (4 hours)
Wrought aluminum alloy: microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper, work hardening,    non heat treatable alloys, heat treatable alloys,Joining.Applications.
Case studies on above topics
Cast aluminum alloys: microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper,alloys based on the Aluminum-silicon system,alloys based on the Aluminum-copper system, Aluminum- Magnesium alloys, Aluminum- Zinc-Magnesium alloys. Applications.
Case studies on above topics. 

6)    Magnesium Alloys (2 hours)
Microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper,Zirconium free casting alloys, Zirconium containing casting alloys.Applications.
Case studies on above topics.


7)    Titanium alloys (4 hours)
Alpha alloys: microstructure and properties
Alpha/Beta alloys: microstructure and properties
Heat treatments
Joining Applications.
Case studies on above topics.

8)    New processing for non ferrous alloys: microstructure evolution and properties (9 hours):
New joining techniques: microstructures and properties
New coatings tecniques: microstructures and properties
Three dimensional (3D) building process: microstructures and properties 
Case studies on above topics.

 

 

 Laboratory:

1)Grinding, polishing, chemical etching, electrolytic etching, optical microscopy analysis,hardness test and tensile test of light alloys:applied to microstructural and mechanical characterization of the following light alloys:2024,7075,6061,A357,C355,Ti-6Al-4V,WE43,AZ91 (4 hours)
2) As cast and as welded microstructure characterization of non ferrous alloys both heat and not heat treatable: microstructure, defects, mechanical properties (2hours)
3)Solutionizing and aging heat treatment applied to heat treatable aluminum and magnesium alloys: aging curves at different holding temperatures with or without previous solution heat treatment (2 hours)
4)Deformed microstructure and Recovery and Recrystallization applied to aluminum alloys: microstructure evolution and mechanical properties (2 hours) 
5)Homogenization heat treatments (as-cast aluminum alloys) ( 2 hours):microstructure evolution and mechanical properties 
6) Ti-6Al-4V heat treatment (2 hours)
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-4V due to annealing from Beta phase field.
Microstructure evolution  and hardness of Ti-6Al-4V due to annealing from Alpha+Beta phase field
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to air cooling from Beta phase field.
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to air cooling from Alpha+Beta phase field.
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to quenching from Beta phase field.

 

Individual project 
New joining/ coating/ 3D buildings tecnniques applied to non ferrous alloys: microstructural and mechanical characterization of samples (6-8 hours).
 

[1] American Society for Metals, Metals Handbook, V. 15, Casting, Metals Park, Ohio, 1988.

[2] J.D. Verhoeven, Fundamentals of Physical Metallurgy, Wiley

[3] R.W. Hertzberg,Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials, Wiley

[4] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM,

[5] G.E Dieter, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill

[6] I.J.Polmear, Light Alloys, BH

[7] W.F.Smith, Structure and Properties of Engineering Alloys,McGraw-Hill

[7] G. Lutjering, J. C. Williams,'Titanium', Springer 2nd edition, New York

[8] R.W. Messler, Principles of welding, J.Wiley & Son

NON-FERROUS METALLURGY (ING-IND/21)
METALLURGIA

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 25/09/2017 al 22/12/2017)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

METALLURGIA (ING-IND/21)
METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno di corso 1

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Subject area ING-IND/21

Course type Laurea Magistrale

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

For matriculated on 2016/2017

Year taught 2017/2018

Course year 2

Semestre Primo Semestre (dal 25/09/2017 al 22/12/2017)

Language INGLESE

Subject matter PERCORSO COMUNE (999)

Location Lecce

NON-FERROUS METALLURGY (ING-IND/21)
METALLURGIA

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 26/09/2016 al 22/12/2016)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

METALLURGIA (ING-IND/21)
NON-FERROUS METALLURGY

Corso di laurea MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 26/09/2016 al 22/12/2016)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

NON-FERROUS METALLURGY (ING-IND/21)
METALLURGIA

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 21/09/2015 al 18/12/2015)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

METALLURGIA (ING-IND/21)
NON-FERROUS METALLURGY

Corso di laurea MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 21/09/2015 al 18/12/2015)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

NON-FERROUS METALLURGY (ING-IND/21)
METALLURGIA (C.I.)

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Per immatricolati nel 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 29/09/2014 al 13/01/2015)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

METALLURGIA (C.I.) (ING-IND/21)
PHYSICAL METALLURGY

Corso di laurea MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Per immatricolati nel 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 29/09/2014 al 13/01/2015)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

PHYSICAL METALLURGY (ING-IND/21)

Temi di ricerca

Argomenti di ricerca:

a) Deformazione a caldo di leghe di magnesio, leghe ferrose, leghe di alluminio e compositi a matrice di alluminio: evoluzione microstrutturale e analisi alle equazioni constitutive;

b) Evoluzione microstrutturale ed effetto dei trattamenti termici sulle proprietà meccaniche di leghe leggere prodotte per colata in pressione e thixocolata;

c) Caratterizzazione microstrutturale e rafforzamento di leghe severamente deformate;

d) Saldatura per attrito (Friction Stir Welding): studio delle proprietà meccaniche ed evoluzione microstrutturale di giunzioni simili e dissimili al variare dei parametric di processo;

 e) Saldatura Laser e ibrida Laser/MIG applicata a leghe simili e dissimili: proprietà meccaniche e trattamenti termici post saldatura;

f) Coating prodotti per microsaldatura ad arco pulsato (Electro Spark Deposition): microstruttura, proprietà meccaniche e ottimizzazione dei parametri di processo

g) Additive Manufacturing: difettosità ed evoluzione microstrutturale di campioni processati via Selective Laser Melting.