PRESENTAZIONE

I materiali metallici, parte integrante della vita di ogni giorno, sono il risultato di millenni di sviluppo e di evoluzione nel campo delle conoscenze e delle tecnologie. I settori toccati vanno quindi dall'archeologia all'ingegneria passando attraverso la chimica e la scienza dei materiali. Per questo motivo l'insegnamento si compone d'una breve introduzione alla storia della metallurgia "come siamo arrivati qui" per arrivare alla siderurgia moderna con una visione su acciai al carbonio e impatto dei trattamenti termici, meccanici e chimici nel condizionarne le proprietà salienti. Il corso contribuisce a comprendere le attività di ricerca e le prospettive di lavoro nell’ambito della metallurgia con esempi e casi studio che permettano una visione concreta delle applicazioni pratiche. 

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Conoscenza di base della struttura e delle proprietà dei materiali metallici, della loro produzione e dei processi di trasformazione, trattamenti termici e comportamento in esercizio. Conoscenza dei principi per selezionare e fabbricare materiali metallici in relazione al loro differente impiego industriale. Conoscenza delle principali tecniche di indagine metallografica. Abilità nel riconoscere le microstrutture di acciai e leghe metalliche nei vari stadi di produzione e trasformazione industriale e nel collegarle alle proprietà in esercizio.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Questo insegnamento si propone di fornire agli studenti strumenti per comprendere la natura dei metalli e delle leghe sia da un punto di vista microscopico sia da un punto di vista macroscopico al fine di poterne vedere l’applicabilità pratica. Gli studenti sono guidati nell’acquisire la capacità di correlare le proprietà intrinseche del legame metallico con le caratteristiche principali dei metalli e delle loro leghe in modo da poter, in seguito, essere in grado di collegare la storia termomeccanica del materiale alle sue proprietà meccaniche e, entrambe, alla microstruttura. I risultati di apprendimento corrispondono ad essere in grado di comprendere e prevedere l'impatto della storia termomeccanica, correlata alla produzione o alle vicende d'uso, sulla microstruttura di un acciaio al carbonio e di una ghisa e, di conseguenza, a trovare la correlazione con le risultanti proprietà meccaniche.

Al termine dell’insegnamento lo studente avrà gli strumenti per ragionare in modo strutturato e con senso critico sull’approccio scientifico attivo verso lo studio e l’uso dei materiali metallici nella pratica industriale.

Lo studente a fine insegnamento, grazie all’acquisita consapevolezza sullo sviluppo delle tecniche e del sapere applicato oltre che della cultura materiale, saprà: 

• spiegare la natura della struttura cristallina (livello atomico), della microstruttura (livello cristallino) di metalli e leghe e delle relative proprietà macroscopiche risultanti, siano esse chimiche, fisiche o tecnologiche;
• comprendere la natura e la rispettiva differenza tra le strutture in base al fatto che siano di equilibrio o di fuori equilibrio, collegando questo concetto alle tecniche comuni di produzione e processi di trasformazione di metalli e leghe attraverso i trattamenti termici, meccanici e combinati;
• conoscere le principali proprietà meccaniche (resistenza a trazione, durezza, scorrimento viscoso a caldo, fatica, resilienza);
• conoscere le principali tecniche di caratterizzazione di campioni metallurgici (es. preparazione dei campioni, microscopia ottica, microscopia elettronica)
• correlare le conoscenze acquisite con il comportamento in esercizio o con i vari stadi di produzione e trasformazione industriale.

Gli studenti con un numero di CFU previsto dal loro corso di studi inferiore a 8 avranno la formazione teorica completa ma mancheranno della parte pratica di laboratorio.

Per cui, oltre a quanto sopra indicato, gli studenti:

• con 8 CFU sapranno eseguire prove di durezza e analizzare i dati metallografici e meccanici risultanti da campioni con diversa storia termomeccanica.

PREREQUISITI

Si considera un vantaggio per lo studente avere delle conoscenze di chimica inorganica e in particolar modo di aver basi su: diagrammi di stato di leghe binarie, reticoli cristallini. Ciononostante l'insegnamento è aperto a tutti ed è strutturato al fine di fornire l'opportunità di apprendere con una base minima di conoscienze chimiche.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento si svolge per un totale 48 ore (6 CFU) in aula con didattica frontale. Ogni lezione è arricchita di esempi pratici applicativi derivanti dall’esperienza sul campo e dalle attività di ricerca.

Per gli studenti con 7 CFU previsti dal loro piano di studi si pianificano 13 ore di insegnamento teorico-pratico in laboratorio con i docenti titolari coadiuvati da tutor di laboratorio.Gli studenti sono suddivisi in gruppi di 4 o 5 persone in modo da potersi alternare nelle varie attività. L’organizzazione e le date di svolgimento delle attività di laboratorio verranno comunicate direttamente dai docenti all’inizio delle lezioni.

Per gli studenti con 8 CFU previsti dal loro piano di studi si pianificano 26 ore di insegnamento teorico-pratico in laboratorio con i docenti titolari coadiuvati da tutor di laboratorio.Gli studenti sono suddivisi in gruppi di 4 o 5 persone in modo da potersi alternare nelle varie attività. L’organizzazione e le date di svolgimento delle attività di laboratorio verranno comunicate direttamente dai docenti all’inizio delle lezioni.

Per i suddetti studenti (7 CFU e 8 CFU) La frequenza a lezioni di laboratorio è obbligatoria, come da Regolamento didattico.

Gli studenti iscritti per 6 CFU vedono l’insegnamento completarsi con la parte in aula.

Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre prima inserire la certificazione sul sito web di Ateneo alla pagina servizionline.unige.it nella sezione “Studenti”. La documentazione sarà verificata dal Settore servizi per l’inclusione degli studenti con disabilità e con DSA dell’Ateneo (https://rubrica.unige.it/strutture/struttura/100111).

Successivamente, con significativo anticipo (almeno 10 giorni) rispetto alla data di esame occorre inviare una e-mail al/alla docente con cui si sosterrà la prova di esame, inserendo in copia conoscenza sia il docente Referente di Scuola per l'inclusione degli studenti con disabilità e con DSA (sergio.didomizio@unige.it) sia il Settore sopra indicato. Nella e-mail occorre specificare:

•            la denominazione dell’insegnamento

•            la data dell'appello

•            il cognome, nome e numero di matricola dello studente

•            gli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali e richiesti.

Il/la referente confermerà al/alla docente che il/la richiedente ha diritto a fare richiesta di adattamenti in sede d'esame e che tali adattamenti devono essere concordati con il/la docente. Il/la docente risponderà comunicando se sia possibile utilizzare gli adattamenti richiesti.

Le richieste devono essere inviate almeno 10 giorni prima della data dell’appello al fine di consentire al/alla docente di valutarne il contenuto. In particolare, nel caso in cui si intenda usufruire di mappe concettuali per l’esame (che devono essere molto più sintetiche rispetto alle mappe usate per lo studio) se l’invio non rispetta i tempi previsti non vi sarà il tempo tecnico necessario per apportare eventuali modifiche.

Per ulteriori informazioni in merito alla richiesta di servizi e adattamenti consultare il documento: Linee guida per la richiesta di servizi, di strumenti compensativi e/o di misure dispensative e di ausili specifici.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Metallurgia generale

Definizione di metallo, legame metallico, reticolo, difetti reticolari, elemento di lega, formazione di una lega. Correlazione tra le principali proprietà di metalli e leghe con il legame metallico e lo stato reticolare cristallino. Definizione di soluzione solida, fase e composto intermetallico, trasformazione eutettica, peritettica. Passaggio fuso-solido per un metallo puro e per una lega. Segregazione primaria (microsegragazione), macrosegregazione e macrodifettosità di un fuso. Solidificazione in lingottiera e distinzione delle zone: Microcristallina, transcristallina, equiassica.

Caratterizzazione dei materiali metallici

Caratterizzazione metallografica ottica ed elettronica: Attacchi primari per gli acciai: Tiografia (impronta Bauman), Oberhoffer, Lechatelier. Attacchi secondari: Nital, Picral.

Caratterizzazione delle proprietà meccaniche: durezza, trazione, scorrimento viscoso a caldo, fatica, resilienza.

Strutture di equilibrio e fuori equilibrio

Il diagramma Fe-C: distinzione tra acciai e ghise, individuazione dei punti critici e delle trasformazioni del ferro e delle sue leghe. Acciai all’equilibrio. Ghise bianche. Ghise grige. Introduzione alle curve ad S (curve di Bain, curve TTT) e alle curve CCC. Trattamenti termici dell’acciaio in campo gamma: ricottura di addolcimento, ricottura isotermica, normalizzazione, tempra. Trattamenti termici dell’acciaio in campo alfa: rinvenimento di un acciaio temprato (Bonifica) e definizione di Temprabilità (provino Jominy), distensione e ricristallizzazione. Trattamenti termici superficiali (tempra superficiale). Trattamenti termochimici superficiali: carbocementazione, nitrurazione.

Programma per gli studenti che utilizzano l'insegnamento per 7 cfu

Attività pratiche di: applicazione di trattamenti termici su campioni di acciaio al carbonio, misure di durezza su campioni trattati,

Programma per gli studenti che utilizzano l'insegnamento per 8 cfu

Oltre a quanto sopra, preparazione metallografica e caratterizzazione tramite un microscopio ottico metallografico con cenni di analisi d’immagine. Riconoscimento delle microstrutture osservate al microscopio. Dimostrazione dell'uso della microscopia elettronica e della pratica di colata in sabbia.

Gli studenti che utilizzano l'insegnamento per 6 cfu non hanno accesso alle attività di laboratorio

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutte le slides utilizzate durante le lezioni e altro materiale didattico saranno disponibili su aul@web. In generale, gli appunti presi durante le lezioni e il materiale su aul@web non sono sufficienti per la preparazione dell'esame si consiglia di consultare almeno uno dei seguenti testi:

S. Barella e A. Gruttadauria, Metallurgia e Materiali non metallici, teoria ed esercizi svolti, Soc. Ed. Esculapio, 2022

D.R. Askeland & W. J. Wright, Scienza e tecnologia dei metalli, Città Studi Edizioni, 2022

A. Cigada, T. Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill,

W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli

R. E. Smallman and A. H.W. Ngan, Physical Metallurgy and Advanced Materials, Butterworth-Heinemann, 2007

In caso lo studente trovi individualmente dei testi alternativi si consiglia di parlarne con i docenti

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 22 settembre 2025

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame è orale.

La prova si articola su 3 domande, una per ciascun macro argomento (Metallurgia generale, caratterizzazione dei materiali, strutture di equilibrio e di fuori equilibrio con relativi trattamenti termici). Ciascuna risposta viene valutata da 0 a 10 punti.

Il voto finale corrisponde alla somma dei punti acquisiti con le risposte.

Gli studenti con un certificato valido di diabilità fisica o cognitiva dell'apprendimento registrato presso UniGe e che desiderano discutere modalità specifiche di accesso e di esame devono parlare con il docente e con il Professor Sergio Di Domizio (sergio.didomizio@unige.it), delegato dipartimentale per la disabilità.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Lo scopo dell'esame è di verificare le conoscenze acquisite circa i concetti di base del corso e la capacità di collegarle in modo logico nel descrivere la correlazione tra aspetti microstrutturali e proprietà macroscopiche dei materiali metallici.

La proprietà di linguaggio e la coerenza nel ragionamento sono presi in grande considerazione per la valutazione dando molto rilievo alla capacità di fare collegamenti.

Le domande sono poste in modo da permettere un’esposizione articolata su un argomento specifico. Le domande poste sono tre e ciascuna verte su una delle tre sezioni che caratterizzano l’insegnamento lasciando spazio di gestire il ragionamento. Si valuta la comprensione della materia e la capacità di applicarla nell’ambito pratico di lavoro e di ricerca. 

ALTRE INFORMAZIONI

L’insegnamento è propedeutico per gli insegnamenti di Advanced Metallurgy (Laura Magistrale in Advanced Materials Science and Technology, ex-scienza dei materiali) e Metalli non Ferrosi. Per approfondimenti sull’aspetto storico e su applicazioni nel campo dei beni culturali questo insegnamento può essere integrato con Metallurgia per i beni culturali della Laurea Magistrale in Metodologie per la Conservazione e il Restauro dei Beni Culturali.

L’insegnamento viene aggiornato ogni anno in base alle innovazioni del settore metallurgico, all’evoluzione delle ricerche a livello globale e delle istanze sollevate dagli studenti attraverso la raccolta dei questionari di fine semestre.