到達目標
固体の構造、格子欠陥、拡散、相変態について、定義および典型的な現象を説明できる。
応力ひずみ曲線および代表的な機械的性質について定性的(一部定量的)に説明できる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 固体の構造、格子欠陥、拡散、相変態 | 逐語的でなく概念的に理解できており、どのような角度から質問されても自分の言葉で答えられる。また、相互の関係を詳しく説明できる。 | 逐語的でなく概念的に理解できており、どのような角度から質問されても語群選択でなら正しく答えられる。また相互の関係を簡単に説明できる。 | 角度を変えて質問されると答えられない。また、相互の関係を説明できない。 |
| 応力ひずみ曲線および代表的な機械的性質 | 引張試験中におこる現象、機械的性質、それらの工業的意義の関係を説明できる。 | 引張試験中におこる現象と機械的性質との関係を説明できる。 | 引張試験中におこる現象と機械的性質との関係を説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
機械を設計するには、部品に適した材料を選択できなければならない。また、機械をメンテナンスするには、部品に使われている材料が使用環境から受ける影響や経時変化を知っていなければならない。これらに必要な材料学のやや応用的な知識を学ぶ。予備知識として高校の化学、物理、関数、材料学Iの知識が必要である。材料学Iで学んだことを縦糸とし、材料学IIが横糸となって材料について理解を深める。横糸となるのは格子欠陥、応力ひずみ曲線、地球環境、加工熱処理などである。
授業の進め方・方法:
講義、演習、グループワークを組み合わせる。講義中も積極的に指名して質問を投げかける。
(1) 格子欠陥および拡散を学習することにより、材料学Iで学んだ相変態がミクロにはどのようなメカニズムで起こっているのかを理解する。
(2) 引張試験および応力ひずみ曲線を中心に、いくつかの材料評価法に触れつつ、材料の機械的性質について理解を深める。
注意点:
(1) 材料学Iで学んだことを縦糸とし、材料学IIが横糸となって材料について理解を深める。横糸となるのは格子欠陥、応力ひずみ曲線、地球環境、加工熱処理などである。このため材料学Iの教科書も座右に置き、しっかり復習しておくことが大切である。
(2) テーマを与えてグループまたは個人で調査・研究してもらうことがある。またグループで討論してもらうことがある。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス |
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| 2週 |
金属光沢、展性・延性、電気伝導、熱伝導 |
金属特有の性質と金属の内部構造との関係を説明できる。
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| 3週 |
Fe-C系平衡状態図 |
変態に伴う膨張・収縮と結晶構造との関係を説明できる。
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| 4週 |
Fe-C系平衡状態図
グループワーク |
共析炭素鋼について、セメンタイト、オーステナイトおよびフェライト中のC濃度を温度を横軸に取って図示できる。
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| 5週 |
Fe-C系平衡状態図
解説 |
共析炭素鋼について、セメンタイト、オーステナイトおよびフェライト中のC濃度を温度を横軸に取って図示できる。
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| 6週 |
拡散と格子欠陥 |
Fickの第1法則を使って拡散速度を計算できる。
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| 7週 |
拡散と格子欠陥 |
Fickの第2法則を簡単に説明できる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
空孔と熱活性化過程 |
空孔濃度を計算できる。また、熱活性化過程を簡単に説明できる。
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| 10週 |
熱活性化過程とボルツマン定数 |
熱活性化過程におけるボルツマン定数および気体定数の意義を説明できる。
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| 11週 |
相とは何か、相変態、固溶体 |
相の概念を理解する。相変態および固溶体の概念を簡単に説明できる。
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| 12週 |
格子欠陥および拡散と相変態のまとめ |
格子欠陥、拡散、相変態の関係を説明できる。
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| 13週 |
応力とひずみ |
応力およびひずみについて、それらの定義および学問的意義を説明できる。
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| 14週 |
応力ひずみ曲線と機械的性質 |
応力ひずみ曲線に現れる機械的性質を説明できる。
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| 15週 |
引張試験中におこる現象 |
引張試験中におこる現象と応力ひずみ曲線との関係を簡単に説明できる。
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| 16週 |
定期試験 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 基礎的能力 | 自然科学 | 物理 | 力学 | 平面内を移動する質点の運動を、位置ベクトルの変化として理解している。 | 3 | |
| 座標を時間で微分し、速度や加速度を求めることができる。 | 3 | |
| 簡単な運動について微分方程式の形で運動方程式を立て、初期値問題として解くことができる。 | 3 | |
| 剛体の回転運動について、回転の運動方程式を立てて解くことができる。 | 3 | |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系 | 材料 | 機械材料に求められる性質を説明できる。 | 4 | |
| 金属材料、非金属材料、複合材料、機能性材料の性質と用途を説明できる。 | 4 | |
| 引張試験の方法を理解し、応力ひずみ線図を説明できる。 | 4 | |
| 硬さの表しかたおよび硬さ試験の原理を説明できる。 | 4 | |
| 脆性および靱性の意味を理解し、衝撃試験による粘り強さの試験方法を説明できる。 | 4 | |
| 疲労の意味を理解し、疲労試験とＳ-Ｎ曲線を説明できる。 | 4 | |
| 機械的性質と温度の関係およびクリープ現象を説明できる。 | 4 | |
| 金属と合金の結晶構造を説明できる。 | 4 | |
| 金属と合金の状態変化および凝固過程を説明できる。 | 4 | |
| 合金の状態図の見方を理解できる。 | 4 | |
| 塑性変形の起りかたを説明できる。 | 4 | |
| 加工硬化と再結晶がどのような現象であるか説明できる。 | 4 | |
| 鉄鋼の製法を説明できる。 | 4 | |
| 炭素鋼の性質を理解し、分類することができる。 | 4 | |
| Ｆｅ-Ｃ系平衡状態図の見方を理解できる。 | 4 | |
| 焼きなましの目的と操作を説明できる。 | 4 | |
| 焼きならしの目的と操作を説明できる。 | 4 | |
| 焼入れの目的と操作を説明できる。 | 4 | |
| 焼戻しの目的と操作を説明できる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |