金属材料学

Metallic Materials

9982409

82MSMET201

石黒　孝

石黒孝（Takashi Ishiguro）

2026年度後期

2026年度

②Second semester

月曜5限

月曜日5限（Monday 5th period）

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。

はじめに金属に関する基礎的事項（金属結合、結晶構造、基本特性など）を学ぶ。次いで、二元系状態図の原理およびその読み方を学習し、状態図に従って金属組織が決まることを理解する。また、代表的な構造材料である鉄鋼材料を中心に、組織と機械的特性の関係について理解を深める。

First, students learn fundamental concepts related to metals (metallic bonding, crystal structures, basic properties, etc.). Next, they study the principles of binary phase diagrams and how to interpret them, understanding how metallic microstructures are determined based on these diagrams. Furthermore, focusing primarily on steel materials as representative structural materials, they deepen their understanding of the relationship between microstructure and mechanical properties.

金属材料について、金属結合、結晶構造、そして材料としての性質を理解する。
電子ガス中に配列したイオンコアという金属結晶構造の捉え方を理解する。
金属の特徴である塑性変形の機構を理解する｡
材料を創出する上で基本となる状態図の見方を理解する。
鉄ー炭素系の状態図を基に，材料工学における組織制御の基本を理解する｡
以上が目的である。

Understand metallic bonding, crystal structures, and the properties of metals as materials.
Understand the concept of the metallic crystal structure as an arrangement of ion cores within an electron gas.
Understand the mechanism of plastic deformation, a characteristic feature of metals.
Understand how to interpret phase diagrams, which are fundamental to creating materials.
Based on the iron-carbon phase diagram, understand the fundamentals of microstructure control in materials engineering.
These are the objectives.

上記目的を達成することが目標である。

The goal is to achieve the above objectives.

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/​​​

講義ノートや資料は事前にBoxにuploadします。それらを必要に応じて，紙印刷して講義を聴講してください。

講義聴講時には毎回、各⾃PCを⽤意してください。

講義中の説明画面はTeamsで共有します。適宜、PrintScreenして、後で自分の講義ノートとしてまとめてください｡

Lecture notes and materials will be uploaded to Box in advance. Please print them out as needed and bring them to class.
Please bring your own laptop to every lecture.
The presentation screen during lectures will be shared via Teams. Take screenshots as needed and compile them later into your own lecture notes.

小テストの実施　Quiz type test／-

講義中に、関連する演習を行い、結果を提出してもらうことがあります。

During lectures, we may conduct related exercises and ask you to submit your results.

準備：　事前にBoxに講義ノートや資料をuploadします。それらをできれば紙印刷して講義を聴講してください。
復習：　各回の内容を1頁ずつにまとめて14回目に提出してもらいます。課題や演習を解答することで理解を深めること。

Preparation: Upload lecture notes and materials to Box in advance. If possible, print them out and bring them to class.
Review: Summarize each session's content on one page and submit it by the 14th session. Deepen your understanding by solving problems and exercises.

・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/

図でよくわかる機械材料学　　　　　　　　渡辺義見，三浦博己，三浦誠司，渡邊千尋共著　　コロナ社　

材料の科学と工学　[１] 材料の微細構造　　W. D. キャリスター著　　　培風館

対面授業の受講が原則です。成績評価点は「成績評価方法」に従います。

講義はTeams配信を行います。
各自必ず、パソコンを持参して当該教室にて聴講すること。
随時、screenshotsを取ってもよろしい｡
受講後に自分のノートを作成し、復習を行うこと。

講義内容は下記のとおりです。
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1　金属の歴史
　　　人類と金属のかかわりについて学び，金属材料学の他分野への展開を学ぶ．
2　金属結合と結晶構造
　　　金属を自由電子とイオンコアの立場から理解する．
3　金属の結晶構造の空隙
　　　剛体球モデルにおける金属の代表的結晶構造の充填率，空隙位置及び空隙半径を計算する.
4　結晶の幾何学
　　　結晶の方向と面の記述方法を理解する.
5　欠陥生成と拡散
　　　熱活性化による点欠陥生成，固体内での原子拡散について学ぶ.
6　理想強度
　　　金属の理想強度とはなにか？　理想と現実の金属材料との違いを理解する.
7　転位と材料の強度
　　　金属の塑性変形は転位の移動に起因することを理解する.
8　転位の力学
　　　転位の応力場を理解し，転位間の相互作用，加えて外力に対する転位の運動について理解する.
9　金属材料の強化法
　　　塑性変形の機構を踏まえた上で，金属の強化法を理解する.
10　自由エネルギーと平衡状態図
　　　Gibbsの自由エネルギー変化と平衡状態図の関係を理解する.
11　状態図と金属組織
　　　典型的な二元状態図からどのような相や組織が形成されるのか理解する.
12　Fe-C状態図
　　　材料工学において最重要なFe-C状態図の見方を学習し，組成変化による組織の違いを理解する.
13　鋼の熱処理
　　　鉄鋼材料の熱処理の結果得られる組織について理解し，鉄鋼材料の強化法について理解を深める.
14　実用合金
　　　ステンレス鋼，ジュラルミンなどの実用合金について学習する.
15　達成度評価試験
　　　これまでの内容をまとめ，理解度を評価する.
(14と15回目は状況に応じて前後することがある）
 
In-person attendance is mandatory. Grading will follow the “Grading Policy.”
Lectures will be streamed via Teams.
Each student must bring their own laptop and attend in the designated classroom.
Taking screenshots is permitted at any time.
After each lecture, create your own notes and review the material.
The lecture content is as follows:
1. History of Metals
    Learn about humanity's relationship with metals and how metallurgy has expanded into other fields.
2. Metallic Bonding and Crystal Structures
    Understand metals from the perspective of free electrons and ionic cores.
3. Voids in Metallic Crystal Structures
    Calculate the packing efficiency, void positions, and void radii for representative metallic crystal structures using the rigid sphere model.
4. Crystal Geometry
　　　Understand crystal orientation and methods for describing crystal planes.
5. Defect Generation and Diffusion
    Learn about point defect generation via thermal activation and atomic diffusion within solids.
6. Ideal Strength
    What is the ideal strength of metals? Understand the difference between ideal and real metallic materials.
7. Dislocations and Material Strength
    Understand that plastic deformation in metals is caused by dislocation motion.
8. Mechanics of Dislocations
    Understand the stress field of dislocations, their interactions, and their motion under external forces.
9. Strengthening Methods for Metallic Materials
    Understand strengthening methods for metals based on the mechanisms of plastic deformation.
10. Free Energy and Phase Diagrams
    Understand the relationship between Gibbs free energy changes and phase diagrams.
11. Phase Diagrams and Microstructure
    Understand what phases and microstructures form from typical binary phase diagrams.
12. Fe-C Phase Diagram
    Learn how to interpret the Fe-C phase diagram, the most important diagram in materials engineering, and understand microstructural differences due to composition changes.
13. Heat Treatment of Steel
    Understand the microstructures obtained through heat treatment of steel materials and deepen understanding of strengthening methods for steel materials.
14. Practical Alloys
    Study practical alloys such as stainless steel and duralumin.
15. Achievement Assessment Test
    Summarize the content covered thus far and evaluate understanding.
(Sessions 14 and 15 may be moved forward or backward depending on circumstances)

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