マテリアルプロセス学１

Materials Processing 1

9982106

82MSMET301

廣戸　孝信

Takanobu Hiroto

2026年度後期

2026年度

②Second semester

月曜4限

Monday 4rd class

先進工学部　マテリアル創成工学科

Department of Materials Science and Technology, Faculty of Advanced Engineering

2.00単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

本授業は主に、カリキュラムポリシー3項に基づいており、材料工学の専門家としての能力を養うための「専門科目」の一つである。

熱力学をもとに、まず気相や液相からどのようにして固相が形成されるのかを理解する。次いで、自然界に存在する鉱石から金属がどのようなプロセスを経て抽出されるのか、また実用材料を得る際の加工法を理解することで、金属材料の特徴と用途について理解することを目標とする｡

This course is based on Curriculum Policy 3 and is one of the "specialized subjects" designed to cultivate the capabilities required of materials engineering professionals.

Based on thermodynamics, we will first understand how the solid phase is formed from the gas and liquid phases. Subsequently, the goal is to understand the characteristics and applications of metallic materials by learning the processes through which metals are extracted from naturally occurring ores and the processing methods used to obtain practical materials.

固相が気相や液相からどのように形成されるのか、マクロおよびミクロの両方の視点から熱力学的に理解すること、および、金属を自然界から抽出するための熱力学や、金属材料の強化機構について理解することが目的である。

The objective is to understand how the solid phase forms from the gas and liquid phases from both macro- and micro-perspectives based on the thermodynamic, as well as to understand the thermodynamics involved in extracting metals from nature and the strengthening mechanisms of metallic materials.

固相が気相や液相からどのように形成されるのか、マクロおよびミクロの両方の視点から説明できるようになること、金属を自然界から抽出する熱力学的原理および実際の精錬法、金属材料の強化機構について説明できるようになることが目標である。

The outcomes is to understand how the solid phase forms from the gas and liquid phases from both macro- and micro-perspectives based on the thermodynamic, as well as to understand the thermodynamics involved in extracting metals from nature and the strengthening mechanisms of metallic materials.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

特に金属材料に関する予備知識は必要としない｡

No prior knowledge of metallic materials is required.

小テストの実施　Quiz type test

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準備学習：熱力学を良く復習して授業に臨むこと。
復習：授業中に行う例題および小テストを次の授業までに十分理解しておくこと。

Preparation: Review thermodynamics well before coming to class.
Review: Ensure full understanding of example problems and quizzes covered in class by the next session.

授業態度　30%
到達度評価　70%

Class attitude 30%
Achievement evaluation test 70%

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

後藤芳彦 著 「結晶成長」内田老鶴圃 (ISBN：4-7536-5619-5)

全対面授業回の受講を原則とします。尚、成績評価点は「成績評価方法」に従います。
[項目]
1.相平衡とは
　内容：気相や液相と固相の相平衡および相平衡の条件について学習する。
2.固相の形成
　内容：気相や液相が固相に相変態する条件について学習する。
3.表面エネルギー
　内容：表面エネルギーとは何か、またその計算法について理解する。
4.核生成・核成長
　内容：結晶核の生成、成長のプロセスについて学習する。
5.結晶の平衡形
　内容：いくつかの単純な結晶構造について結晶の熱平衡形を学習する。
6.固相の表面
　内容：固相の表面を構成するステップ、テラス、キンクについて理解する。
7.固相成長
　内容：気相からの固相成長を取り上げて、いかにして固相が成長するかを原子論的に理解する。
8.自然界の金属と金属材料
　内容：自然界における金属の分布,存在状態,金属材料の種類について学習する。
9.金属の抽出法
　内容：酸化物から金属を抽出する原理を学習し、エリンガム図の見方を学ぶ。
10.金属の精錬法
　内容：湿式製錬について学習し、還元剤を用いることで効率的に酸化物を還元できることを理解する。
11.金属の加工
　内容：鋳造後の金属の代表的な加工法（圧延、鍛造、押出し、引抜き、しぼりなど）を学習し、実用　材料がどのようなプロセスを経て成形されるのかを理解する。
12.金属の熱処理
　内容：金属材料の熱処理に伴う回復、再結晶過程を学習し、加工・再結晶による結晶粒微細化法について理解する。
13.鉄の製錬
　内容：鉄の精錬法を学習し、高炉及び転炉の役割を理解する。
14.鉄鋼材料の熱処理
　内容：Fe-C系状態図をもとに鉄鋼材料の熱処理法と得られる組織と特性の関係を学習する。
15.達成度評価試験と解説
　これまでの理解度を試験により評価すると共に、講義内容を総括し理解を深める。


Attendance at all in-person class sessions is required. Grades will be determined according to the “Performance grading policy.”
[Contents]
1. Phase Equilibrium
 : Learn about phase equilibrium between gas or liquid phases and the solid phase, as well as the conditions for phase equilibrium.
2. Solid Phase Formation
 : Learn about the conditions under which gas or liquid phases undergo phase transformation into the solid phase.
3. Surface Energy
 : Understand what surface energy is and how it is calculated.
4. Nucleation and Growth
: Learn about the processes of crystal nucleation and growth.
5. Equilibrium Crystal Shape
: Study the thermal equilibrium crystal shape of several simple crystal systems.
6. Solid Surfaces
: Understand steps, terraces, and kinks that constitute solid surfaces.
7. Solid-Phase Growth
: Focusing on solid-phase growth from the gas phase, gain an atomic-level understanding of how solids grow.
8. Natural Metals and Metallic Materials
: Study the distribution, states of existence, and types of metallic materials in nature.
9. Metal Extraction Methods
: Learn the principles of extracting metals from oxides and how to interpret the Ellingham diagram.
10. Metal Refining Methods
: Study hydrometallurgy and understand how reducing agents enable efficient reduction of oxides.
11. Metal Processing
: Learn representative post-casting metal processing methods (rolling, forging, extrusion, drawing etc.) and understand the processes through which practical materials are formed.
12. Heat Treatment of Metals
: Learn about recovery and recrystallization processes during metal heat treatment, and understand grain refinement methods through processing and recrystallization.
13. Iron Smelting
: Study iron smelting methods and understand the roles of blast furnaces and converters.
14. Heat Treatment of Steel Materials
: Learn heat treatment methods for steel materials based on the Fe-C phase diagram, and understand the relationship between the resulting microstructure and properties.
15. Achievement Assessment Test and Explanation
: Evaluate understanding through a test, summarize the lecture.

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