2020年度 鉄鋼材料学第一   Ferrous Materials I - Fundamentals of Iron and Steels

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開講元
材料系
担当教員名
竹山 雅夫  小林 覚  中田 伸生  寺田 芳弘 
授業形態
講義     
曜日・時限(講義室)
火3-4(S8-101)  金3-4(S8-101)  
クラス
-
科目コード
MAT.M305
単位数
2
開講年度
2020年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2020年9月18日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

鋼が何故これほど広く社会に普及しているか,安全・安心持続可能な社会を構成する上でどれほど重要か,世の中にどれほど多くの鋼が作られ,使われているか,その用途応じた鋼はどのように生み出されるのであろうか。そこには鉄でしか適わない秘訣があり,その原理の基礎をしっかりと理解する必要があります。これを理解するのが「鉄鋼材料第一」です。その基礎的な知見をどのように応用して,目的に応じた特性をもつ鋼が作られ,用いられているのかを具体例をもって理解するのが「鉄鋼材料学第二」です。本講義では,様々な用途に求められる特性を生み出す鉄の持つ不思議な性質を,状態図,相変態という金属学の基礎を通じて講述し,演習を通じて理解を深めます。

到達目標

本講義では,まず,鉄鋼材料の基礎となる,純鉄および鉄ー炭素系状態図,次に,炭素鋼(鉄ー炭素2元系合金)において生じる種々の相変態及びその変態によって形成される鋼の標準組織を理解する。その上で,状態図,相変態,組織形成に及ぼす合金元素の影響を理解して,鋼が熱処理法によって様々な組織に制御できること,その組織が機械的特性を支配する重要な因子であること,これが様々な用途に用いられる主因であることを理解することを到達目標とする。

キーワード

状態図、相変態、結晶構造、標準組織、恒温変態線図、連続冷却変態線図、マルテンサイト変態、ベイナイト変態、焼戻し、合金元素の効果

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

各講義内容に相当する部分を予習することを求める。
講義内容の理解を助けるために、関連した演習問題を毎回出題する。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 鋼の素晴らしさ  ー鉄は神様からの贈り物ー 鉄が文明の発展にどれだけ貢献し, どれだけ魅力ある材料かについて述べ, 講義内容を紹介する
第2回 純鉄の不思議 ー  純鉄の特異な相変態, 結晶構造,状態図と相安定性を理解する
第3回 鉄ー炭素二元系状態図の徹底解剖 あらゆる鋼の基礎となる鉄-炭素系2元系状態図(準安定系、安定系)とその特徴を徹底的に理解する
第4回 鋼の標準組織とその生成過程 鋼の組織とその生成過程を2元系状態図を通して理解する。
第5回 鋼の組織制御  −恒温変態線図(TTT図)の見方,作り方− 恒温変態線図(TTT図)の見方,作り方を理解する。
第6回 鋼の組織制御 −連続冷却変態線図(CCT図)の見方,作り方− 連続冷却変態線図(CCT図)の見方,作り方を理解する。
第7回 中間テスト, 総合討論 中間テストにようり, これまでの理解度をチェックする
第8回 マルテンサイトとは何? ーその特徴と構造ー オーステナイとからの急冷により形成されるマルテンサイトの特徴とその構造を理解する
第9回 マルテンサイトとは何? ーその相変態と結晶学ー マルテンサイトの形成機構を結晶学の観点から理解する
第10回 マルテンサイトの焼戻しによる組織変化 急冷によって得られたマルテンサイト組織の熱処理による組織変化を理解する
第11回 合金鋼の状態図 - Fe-C二元系との違い - Feに合金元素を添加するとbcc Fe (フェライト)とfcc Fe(オーステナイト)の相安定性がどう変わるかを状態図をベースに理解する
第12回 合金鋼のTTT図とCCT図  - Fe-C二元系との違い - Feに合金元素を添加すると,変態開始温度や時間が,Fe-C二元系の場合とどのように異なり,それが何故かについて理解する
第13回 合金鋼のマルテンサイトの焼戻しによる組織変化 マルテンサイトの焼戻しによる組織形成及ぼす合金元素の効果について理解する
第14回 高強度鋼の組織設計手法 鋼の組織設計手法とその高強度化,強化機構について学ぶ

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

講座・現代の金属学 材料編4 『鉄鋼材料』 日本金属学会

参考書、講義資料等

谷野満,鈴木茂著 『鉄鋼材料の科学』 内田老鶴圃

成績評価の基準及び方法

講義中で行うクイズ,中間試験,期末試験,にて理解度を総合的に評価する。演習(50%)と期末試験(50%)。

関連する科目

  • MAT.M306 : 鉄鋼材料学第二

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし

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