機械材料1

科目基礎情報

学校 阿南工業高等専門学校 開講年度 令和06年度 (2024年度)
授業科目 機械材料1
科目番号 1212F01 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 機械コース 対象学年 2
開設期 通年 週時間数 前期:2 後期:2
教科書/教材 「材料学・機械系教科書シリーズ6」、コロナ社/「カラー図解・鉄と鋼がわかる本」、他 
担当教員 西本 浩司

到達目標

1.機械材料に求められる性質を説明でき、各種機械材料の性質と用途について説明できる。
2.各種機械的性質の意味を理解し、各種試験方法の原理および試験方法を説明できる。
3.金属と合金の結晶構造が説明できる。
4.塑性変形の起り方が説明でき、加工硬化と再結晶について説明できる。
5.金属と合金の状態変化および凝固過程を説明できる。
6.合金の状態図の見方を説明できる。

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最低限の到達レベル
到達目標1金属材料、非金属材料、複合材料、機能性材料について各種加工法との関連性について説明できる。金属材料、非金属材料、複合材料、機能性材料の種類と実用構造部材への適用例について説明できる。機械材料に求められる性質を説明でき、各種機械材料の性質と用途について説明できる。
到達目標2各種材料試験の意義を理解し、強さ、硬さ、脆さおよび疲労について説明できる。各種材料試験法および各種機械的特性について理解し、強さについて説明できる。各種機械的性質の意味を理解し、各種試験方法の原理および試験方法を説明できる。
到達目標3結晶の面や方向について理解し、ミラー指数で表すことができる。金属の結晶構造や単位胞について説明できる。金属と合金の結晶構造が説明できる。
到達目標4材料の変形と強度がその内部構造とどのように関係しているのかを説明できる。材料の変形と強度との関係について説明できる。塑性変形の起り方が説明でき、加工硬化と再結晶について説明できる。
到達目標5熱分析曲線から全率固溶型平衡状態図を描くことができる。熱分析曲線について説明できる。金属と合金の状態変化および凝固過程を説明できる。
到達目標6簡単な合金の平衡状態図での各相の重量百分率が計算できる。簡単な合金の平衡状態図における任意の点での構成相を説明できる。合金の状態図の見方を説明できる。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
 まず、機械材料に求められる性質について学び、各種機械材料の種類と用途を学ぶ事で機械材料を学ぶ必要性について解説する。次に、材料試験の意義を学ぶことを通して、周辺科目との関係から機械材料を学ぶ意味を解説する。また、材料の強度を理解する上で特に機械材料として代表的である金属の結晶構造について解説し、熱処理を学ぶ前段階として平衡状態図による合金の表現を解説する。1年を通して材料学の工学技術および知識を継続して学修する習慣を育成する。
授業の進め方・方法:
【授業時間60時間】
注意点:
 まずは機械材料の専門用語を正確に把握してください。このための復習を心がければ、機械材料は暗記する学問ではなく、理解する学問となり、材料に興味がわき、面白い学問となるでしょう。教科書は本科の2年間継続して使用します。授業中に教科書を直接使用する機会は少ないですが、レポート作成等の調査時に活用してください。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 機械材料の分類 機械材料に求められる性質を説明できる。
2週 機械材料の分類 金属、高分子材料およびセラミックスの分類を説明できる。
3週 機械材料の分類 金属、高分子材料およびセラミックスの分類を説明できる。
4週 材料試験 引張試験 引張試験の方法を理解し、応力ーひずみ線図を説明できる。
5週 材料試験 引張試験 引張試験の方法を理解し、応力ーひずみ線図を説明できる。
6週 材料試験 硬さ試験 硬さの表し方および硬さ試験の原理を説明できる。
7週 材料試験 衝撃試験 脆性および靭性の意味を理解し、衝撃試験の方法を説明できる。
8週 中間試験
2ndQ
9週 材料試験 疲労試験・クリープ試験 疲労の意味を理解し、疲労試験方法とS-N曲線を説明できる。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。
10週 材料試験 加工性試験・非破壊検査・組織観察・成分分析 各種加工性試験、非破壊検査、組織観察および成分分析について説明できる。
11週 材料試験 加工性試験・非破壊検査・組織観察・成分分析 各種加工性試験、非破壊検査、組織観察および成分分析について説明できる。
12週 結晶構造の基礎 金属結晶の結晶構造が説明できる。
13週 結晶構造の基礎 金属結晶の結晶構造が説明できる。
14週 結晶構造の基礎 結晶面の方位の表現が説明できる。
15週 結晶構造の基礎 結晶面の方位の表現が説明できる。
16週 期末試験と答案返却
後期
3rdQ
1週 固溶体と金属間化合物 固溶体と金属間化合物について説明できる。
2週 固溶体と金属間化合物 固溶体と金属間化合物について説明できる。
3週 結晶構造の欠陥 結晶構造の欠陥について説明できる。
4週 金属のすべりと変形 金属のすべりと変形の関係について説明できる。
5週 回復と再結晶 回復と再結晶について説明できる。
6週 材料の変形と強度 金属およびその他の材料の強化法を説明できる。
7週 材料の変形と強度 金属およびその他の材料の強化法を説明できる。
8週 中間試験
4thQ
9週 合金の状態 金属の融解と凝固について説明できる。
10週 合金の状態 熱分析曲線について説明できる。
11週 合金の状態 一般的な平衡状態図において、任意の状態での平衡構成相を説明できる。
12週 合金の状態 一般的な平衡状態図での各相の重量百分率が計算できる。
13週 合金の状態 鋼の標準組織が説明できる。
14週 合金の状態 鋼の平衡状態図の見方を説明できる。
15週 合金の状態 鋼の平衡状態図での各相の重量百分率が計算できる。
16週 期末試験と答案返却

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
専門的能力分野別の専門工学機械系分野材料機械材料に求められる性質を説明できる。4前1
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前2,前3
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前4,前5
硬さの表し方および硬さ試験の原理を説明できる。4前6
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前7,前10,前11
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前9
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前9
金属と合金の結晶構造を説明できる。4前12,前13,前14,前15
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1,後2,後3,後9,後10
合金の状態図の見方を説明できる。4後11,後12,後13,後14,後15
塑性変形の起り方を説明できる。4後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後5,後6,後7
炭素鋼の性質を理解し、分類することができる。4前1,前2,前3
Fe-C系平衡状態図の見方を説明できる。3後13,後14,後15

評価割合

定期試験小テストポートフォリオ発表・取り組み姿勢その他合計
総合評価割合8002000100
基礎的能力000000
専門的能力8002000100
分野横断的能力000000