| 授業科目 金属材料 |
担当教員 吉川貴士 |
開講期 通年
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| 科目番号 110305 |
対象学年・学科・コース 3 機械工学科 |
単位区分 |
単位数 ２単位 |
| 授業概要・授業方針
機械設計を行うにあたり、材料を選定するうえでの判断基準となる機械的性質ならびにその試験方法などの一般的な基本知識を学ぶ。 また、金属材料におけるミクロとマクロの関連を学ぶ。 後期では、金属材料の代表として鉄鋼材料を中心に、製造条件と組織および材料特性との関連についてに基礎知識を理解する。 さらに、各種金属材料の製造および使用上の基本的な考え方について理解することを目標とする。 |
到達目標
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| 授業要目 | 到達目標 との対応 |
自己点検 |
| 前期 |
| 1 | 授業ガイダンス、機械材料総論(機能、分類、製造・加工法） | １ | |
| 2 | 金属のミクロな構造（結晶構造、ミラー指数など） | ２ | |
| 3 | 格子欠陥、演習 | ２ | |
| 4 | ミクロな組織と材料強度の関係(塑性変形・転位） | ２ | |
| 5 | 析出・固溶硬化、微細粒化 | ３ | |
| 6 | マクロな材料強度 | ３ | |
| 7 | 延性・脆性破壊(クリープ、疲労） | ３，４ | |
| 8 | 中間試験 | ||
| 9 | 機械的性質に及ぼすマクロな要因(切欠き、応力集中） | ３ | |
| 10 | 材料試験法(機械的性質）について | ４ | |
| 11 | 非破壊検査方法 | ４ | |
| 12 | 合金とその組織 | ５ | |
| 13 | 状態図、演習 | ５ | |
| 14 | 熱処理の基礎 | ３，６ | |
| 15 | 期末試験 |
| 後期 | 自己点検 |
| 1 | 鉄鋼の製造方法 | ５ | |
| 2 | 炭素鋼の状態図 |
６ | |
| 3 | 共析鋼と亜共析鋼 | ６ | |
| 4 | 過共析鋼、演習 | ６ | |
| 5 | 鋼の熱処理 | ６ | |
| 6 | 熱処理と内部組織と機械的性質の関係 | ６ | |
| 7 | 表面硬化処理、演習 | ６ | |
| 8 | 中間試験 | ||
| 9 | 構造用合金鋼 | ６ | |
| 10 | 鋳鉄(低温脆性） | ６ | |
| 11 | 構造用非鉄金属材料(軽金属) | ７ | |
| 12 | 非鉄金属材料（重金属）） | ７ | |
| 13 | その他非鉄金属 | ７ | |
| 14 | 複合材料 | ８ | |
| 15 | 機能性材料 | ８ | |
| 16 | 期末試験 |
| 到達達成度の指標（ルーブリック） |
| 到達 目標 |
理想的なレベル（Ａ）の目安 | 標準的なレベル（Ｂ）の目安 | 未到達なレベル（Ｃ）の目安 | 自己評価 |
| 1 | ミラー指数を用いて結晶面を表記でき、面間隔を求めることができる |
14種類の分類を理解し、配位数・密度・充填率を求めることができる |
14種の基本構造の違いが理解できる |
Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 2 | すべり変形・へき開変形・回復・再結晶違いを転位の動きで説明できる |
臨界せん断応力を求めることができる |
転位について概念が理解できない |
Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 3 | 材料を強くする8種の方法を理解し、説明できる |
機械的性質8種類を説明できる |
機械的性質の違いが理解できない |
Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 4 | 寸法効果・高温強度・疲労強度を高める方法を理解し、説明できる |
機械的性質の試験法(非破壊含む）を理解し、説明できる |
各種機械的性質の試験法を理解できない |
Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 5 | 固溶体・金属化合物を含む状態図や3成分系の状態図を読み取ることができる |
塑性と温度により組織が異なることを理解し、線図より読み取ることができる |
状態図を読み取ることができない | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 6 | TTT線図から最適焼入れ条件(冷却速度など）を求めることができる |
焼入れ・焼戻し・焼なまし・焼ならし・溶体化処理について理解し、説明できる |
熱処理による組織の違いが機械特性に影響を及ぼすことを理解できない |
Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 7 | 非鉄合金の特性から適性用途を理解し、選ぶことができる |
Al,Cu,Mg,Ti,Ni,Zr,Wなど軽合金・重金属の特性を理解し、説明できる |
軽金属・重金属材料の特性について理解できない | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 8 | 機能性材料を用いた傾斜材料やアクチュエーターとしての利用方法を理解し、説明できる |
形状記憶合金・水素吸蔵合金・超塑性材などの特性を理解し、説明できる |
材料の特性を活かした利用方法を理解できない |
Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 到達度評価
定期試験９０％、小テストならびに課題１０％
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| 履修上の注意
ミクロな（目に見えない）世界とマクロな世界の現象を把握するために、イメージしながら授業を受けること。 また、結晶学、再結晶や疲労破壊などの材料強度学、状態図などの冶金学はそれぞれで1冊の本になっている内容を掻い摘んでいるので、それらの詳しい参考文献などをみることで理解を深めて欲しい。事前学習より復習を行うこと。 |
| 事前学習・自己学習・関連科目
・自己学習：説明を聞かずに、理解することは非常に困難であり、事前学習より復習を行うこと。 ・関連科目：本科目は「機能性材料」へと続く。 |