金属材料の性質を左右する組織を考えるうえで基本となる平衡状態図を理解し，拡散についての基礎的事項を理解し，液相－固相変態および固相－固相変態の基礎的事項を理解し, 熱的条件による金属材料の性質のコントロールに応用できる．
概要:
材料は，その製造履歴により組織が多様に変化し，それに応じて性質が変化する．この材料の組織を系統的に調べる学問が，材料組織学である．当科目では，基本である平衡状態図を理解した上で，熱的条件下で材料が示す諸性質の変化の機構についての基礎知識を身につけることを目標とする．また，授業で得た知識を材料に関する身近な問題に適用し，問題を解決する力を身につけることをめざす．
授業の進め方・方法:
・全ての内容は，学習・教育目標（Ｂ）＜専門＞に対応する．
・授業は講義形式で行う．
・「授業計画」における各週の「到達目標」は，この授業で習得する「知識・能力」に相当するものとする．
注意点:
<到達目標の評価方法と基準>「到達目標」の全てを網羅した問題を中間試験，定期試験で出題し，目標の達成度を評価する．評価における各項目の重みは概ね均等とする．評価結果が百点法の６０点以上の場合に目標達成とする．
<学業成績の評価方法および評価基準>前期は中間試験・期末試験の２回の試験の平均点で評価する．原則，再試験は行わない．後期は中間試験・学年末試験80%と課題20%で評価し，これらを総合して最終評価とする．
<単位修得要件>上記基準に従った学業成績で６０点以上を取得すること．
<あらかじめ要求される基礎知識の範囲>本科目には材料結晶学，微分積分学Ⅰの習得が必要である．
<備考>提出物をすべて提出したうえで，学業成績で６０点以上を取得すること．
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
平衡状態図に関する基礎的事項（用語, 組成の表し方等） |
1. 平衡状態図の基礎的事項を説明できる．
|
| 2週 |
平衡状態図（物質系の平衡状態と相律，１成分系状態図，熱分析） |
上記1
|
| 3週 |
２成分系状態図の基礎とてこの法則，２相分離型 |
2. ２成分系状態図とてこの法則について説明できる．
|
| 4週 |
基礎的な２成分系状態図（全率固溶体型状態図） |
上記1，2
3. 全率固溶体型状態図について説明できる．
|
| 5週 |
基礎的な２成分系状態図（共晶型状態図） |
上記1，2
4. 共晶型状態図について説明できる．
|
| 6週 |
基礎的な２成分系状態図（共晶型状態図，包晶型状態図） |
上記1，2，4
5. 包晶型状態図について説明できる．
|
| 7週 |
その他の状態図 |
上記1～5
|
| 8週 |
前期中間試験 |
これまでに学習した内容を説明し，諸量を求めることができる．
|
| 2ndQ |
| 9週 |
中間試験の結果に基づく復習およびFe-C系状態図 |
6. Fe-C系状態図について説明できる．
|
| 10週 |
Fe-C 系状態図 |
上記6
|
| 11週 |
２成分系状態図の作成および演習問題 |
上記1～6
|
| 12週 |
３成分系状態図（濃度表示法，全率固溶体型） |
7. ３成分系状態図について説明できる．
|
| 13週 |
３成分系状態図（濃度表示法，全率固溶体型） |
上記7
|
| 14週 |
３成分系状態図（３相共存型） |
上記7
|
| 15週 |
３成分系状態図（４相共存型） |
上記7
|
| 16週 |
|
|
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
２成分系合金の自由エネルギー |
8. ２成分系合金の自由エネルギーについて説明できる．
|
| 2週 |
２成分系合金の自由エネルギー |
上記9
|
| 3週 |
自由エネルギー曲線と状態図 |
9. 自由エネルギー曲線と状態図の関係について説明できる．
|
| 4週 |
状態図のまとめ |
上記1～8
|
| 5週 |
拡散（金属結晶中の原子の拡散機構，フィックの拡散法則） |
9. 金属中の原子の拡散について説明できる．
|
| 6週 |
拡散（金属結晶中の原子の拡散機構，フィックの拡散法則，フィックの第２法則の解） |
10. フィックの拡散法則について説明できる．
|
| 7週 |
拡散（フィックの第２法則の解） |
上記10
|
| 8週 |
後期中間試験 |
これまでに学習した内容を説明し，諸量を求めることができる．
|
| 4thQ |
| 9週 |
拡散（相互拡散係数，カーケンドール効果） |
11. 相互拡散係数について説明できる．
|
| 10週 |
拡散（拡散係数の温度変化），拡散のまとめ |
12. 拡散係数の温度変化について説明できる．
|
| 11週 |
相変態（純金属の凝固，均質核生成，不均質核生成） |
13. 相変態の基礎事項について説明できる．
|
| 12週 |
相変態（合金の一方向凝固） |
上記13
|
| 13週 |
相変態（合金の一方向凝固，共晶凝固） |
14. 合金の一方向凝固や共晶凝固について説明できる．
|
| 14週 |
相変態（析出，共析） |
15. 析出や共析について説明できる．
|
| 15週 |
相変態（マルテンサイト変態） |
16. マルテンサイト変態について説明できる．
|
| 16週 |
|
|
| 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 | 材料系分野 | 材料組織 | ギブスの相律から自由度を求めて系の自由度を説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 全率固溶体型の状態図を、自由エネルギー曲線と関連させて説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 包晶型反応の状態図を用いて、一般的な包晶組織の形成過程について説明できる。 | 4 | |
| 格子間原子型および原子空孔型の拡散機構を説明できる。 | 4 | |
| 拡散係数の物理的意味を説明できる。 | 4 | |
| 回復機構および回復に伴う諸特性の変化を説明できる。 | 4 | |
| 再結晶粒の核生成機構および優先核生成場所を説明できる。 | 4 | |
| 自由エネルギーの変化を利用して、相変態について説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 物理化学 | 内部エネルギー、熱、仕事の符号の規則を説明でき、膨張の仕事を計算できる。 | 4 | |
| エンタルピーの定義およびエンタルピーが状態量であることを説明できる。 | 4 | |
| 標準生成エンタルピーの物理的意味を理解し、反応エンタルピーを計算できる。 | 4 | |
| 定圧熱容量と定容熱容量の関係式が導出できる。 | 4 | |
| エントロピーの定義を理解し、不可逆過程におけるエントロピー生成について説明できる。 | 4 | |