概要:
原子の構造、結晶学とＸ線回折、固体中の欠陥、拡散、合金の状態図、相変態を学ぶ．計算演習課題とその解説にも時間をかけて説明する．
○関連する科目：材料科学Ⅰ（前年度履修），材料組織学（後期履修），材料強度学（次年度履修）
授業の進め方・方法:
学習する内容を主に対話形式とグループ討議で進め、確認テストや大学過去問の演習形式で理解度を確認する。
この授業は学修単位科目のため、事前・事後学習として「週ごとの到達目標」欄に示す課題などを実施する。
注意点:
電卓を持参すること
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
授業概要の説明 金属と合金 |
金属と合金の結晶構造を説明できる。
金属の結晶構造に関する課題1
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| 2週 |
原子の構造と結晶構造 |
金属と合金の状態変化および凝固過程を説明できる。
合金の状態変化と凝固に関する課題2
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| 3週 |
結晶構造、演習 |
代表的な結晶構造の原子配置について説明でき、充填率の計算ができる。結晶構造と原子充填率、密度に関する課題3
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| 4週 |
結晶学的方向と面1、演習 |
格子面とミラー指数の導出方法について説明することができ、格子方位と格子面を記述できる。
ミラー指数に関する課題4
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| 5週 |
結晶学的方向と面2、演習 |
金属と合金の結晶構造を説明できる。格子面とミラー指数の導出方法について説明することができ、格子方位と格子面を記述できる。
格子面と方向に関する課題5
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| 6週 |
結晶物質とＸ線回折1、演習 |
X線回折の原理を理解し、結晶構造の解析に応用することができる。
X線回折と結晶構造に関する課題6
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| 7週 |
結晶物質とＸ線回折2、演習 |
結晶系の種類について説明できる。
結晶系の種類に関する課題7
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| 8週 |
炭素鋼の熱処理1 |
炭素鋼の性質を理解し、分類することができる。焼入れ、焼き戻し、焼きならしの目的と操作を説明できる。
炭素鋼の熱処理に関する課題8
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| 4thQ |
| 9週 |
炭素鋼の熱処理2 |
炭素鋼の性質を理解して分類することができる。
炭素鋼の熱処理組織と特性に関する課題9
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| 10週 |
合金の平衡状態図1、演習 |
純鉄の組織と変態について、結晶構造を含めて説明できる。
純鉄の組織と変態に関する課題10
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| 11週 |
合金の平衡状態図2、演習 |
Ｆｅ-Ｃ系平衡状態図の見方を理解できる。２元系平衡状態図上で、てこの原理を用いて、各相の割合を計算できる。
Ｆｅ-Ｃ系平衡状態図とてこの法則に関する課題11
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| 12週 |
鉄―炭素系状態図、演習 |
Ｆｅ-Ｃ系平衡状態図の見方を理解できる。
Ｆｅ-Ｃ系平衡状態図と結晶組織に関する課題12
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| 13週 |
金属の相変態 |
マルテンサイト変態の相変態時および結晶学的特徴について説明できる。
炭素鋼の恒温変態(T.T.T.)曲線の読み方ならびにC.C.T.曲線との相違が説明できる。焼入れた炭素鋼の焼戻しの目的ならびにその過程、焼入れ焼き戻しによる機械的性質の変化を説明できる。
恒温変態(TTT)曲線とCCT曲線に関する課題13
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| 14週 |
鉄―炭素合金の組織と特性の変化 |
共析変態での状態変化や特徴を説明できる。共晶型の反応と状態図を理解し、一般的な共晶組織について説明できる。
共晶型の反応と状態図に関する課題14
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| 15週 |
炭素鋼の熱処理組織と機械的性質 |
炭素鋼の熱処理プロセスが組織と機械的性質に及ぼす影響を理解し説明できる。
炭素鋼の熱処理プロセスと組織・性質に関する課題15
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| 16週 |
期末試験
１７週：試験解説・発展授業 |
試験時間：50分
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| 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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 材料 | 金属と合金の結晶構造を説明できる。 | 4 | 後1,後3 |
| 金属と合金の状態変化および凝固過程を説明できる。 | 4 | 後11 |
| 合金の状態図の見方を説明できる。 | 4 | 後10 |
| 炭素鋼の性質を理解し、分類することができる。 | 4 | 後2,後9,後10,後15 |
| Fe-C系平衡状態図の見方を説明できる。 | 4 | 後4,後8 |
| 焼きなましの目的と操作を説明できる。 | 4 | 後12 |
| 焼きならしの目的と操作を説明できる。 | 4 | 後8 |
| 焼入れの目的と操作を説明できる。 | 4 | 後8,後15 |
| 焼戻しの目的と操作を説明できる。 | 4 | 後8,後15 |
| 材料系分野 | 材料物性 | 原子の結合の種類および結合力や物質の例など特徴について説明できる。 | 4 | 後2 |
| 結晶構造の特徴の観点から、純金属、合金や化合物の性質を説明できる。 | 4 | 後3 |
| 結晶系の種類、14種のブラベー格子について説明できる。 | 4 | 後4 |
| ミラー指数を用いて格子方位と格子面を記述できる。 | 4 | 後6,後13 |
| 代表的な結晶構造の原子配置を描き、充填率の計算ができる。 | 4 | 後2 |
| X線回折法を用いて結晶構造の解析に応用することができる。 | 4 | 後7 |
| 金属材料 | 純鉄の組織と変態について、結晶構造を含めて説明できる。 | 4 | 後10 |
| 炭素鋼の状態図を用いて標準組織および機械的性質を説明できる。 | 4 | 後8,後15 |
| 炭素鋼の焼なましと焼ならしについて冷却速度の違いに依存した機械的性質の変化を説明できる。 | 4 | 後9 |
| 炭素鋼の恒温変態(T.T.T.)曲線と連続冷却変態(C.C.T.)曲線の読み方とこれらの相違を説明できる。 | 4 | 後7 |
| 炭素鋼の焼入れの目的と得られる組織、焼入れによる機械的性質の変化を説明できる。 | 4 | 後9,後15 |
| 焼入れた炭素鋼の焼戻しの目的とその過程に関する知識を活用し、焼入れ焼き戻しによる機械的性質の変化を説明できる。 | 4 | 後14,後15 |
| 材料組織 | 純金属の凝固過程での過冷却状態、核生成、結晶粒成長の各段階について説明できる。 | 4 | 後4 |
| 2元系平衡状態図上で、てこの原理を用いて、各相の割合を計算できる。 | 4 | 後10,後14,後15 |
| 共晶型反応の状態図を用いて、一般的な共晶組織の形成過程について説明できる。 | 4 | 後11 |
| 共析変態で生じる組織を描き、相変態過程を説明できる。 | 4 | 後11 |
| マルテンサイト変態について結晶学的観点からの相変態の特徴を説明できる。 | 4 | 後14 |