| 第1章 械と材料 1 |
| 1.1 序論 1 |
| 1.1.1 機械材料とは 1 |
| 1.1.2 なぜ機械工学で材料学を学ぶのか 1 |
| 1.2 材料の基本的特性 2 |
| 1.2.1 材料の分類と種類 2 |
| 1.2.2 材料の特性とは 2 |
| 1.2.3 先進の機械材料 3 |
| 1.3 本書の使い方 4 |
| 1.4 単位について 5 |
| 練習問題 6 |
| 第2章 材料の構造 7 |
| 2.1 原子の構造と結合 7 |
| 2.1.1 原子構造と金属元素 7 |
| 2.1.2 原子の結合 8 |
| 2.2 金属の結晶構造 8 |
| 2.2.1 原子配列と結晶構造 8 |
| 2.2.2 配位数とは 10 |
| 2.3 結晶構造の指数表示 11 |
| 2.3.1 結晶面の表し方 11 |
| 2.3.2 結晶方位の表し方 12 |
| 2.3.3 六方晶における結晶面・結晶方位の表し方 13 |
| 2.3.4 結晶構造のX線解析 13 |
| 2.4 金属の結晶組織 14 |
| 2.4.1 固溶体と合金 14 |
| 2.4.2 結晶構造の欠陥 15 |
| 2.5 金属組織の観察法 16 |
| 2.5.1 光学顕微鏡法 16 |
| 2.5.2 走査電子顕微鏡法 17 |
| 2.5.3 透過電子顕微鏡法 17 |
| 2.6 セラミックスの結晶構造 17 |
| 2.6.1 セラミックスの結晶構造の分類 17 |
| 2.5.2 MX型の結晶構造 18 |
| 2.6.3 MX2型の結晶構造 18 |
| 2.6.4 ABxXy型の結晶構造 19 |
| 2.6.5 ダイヤモンドとガラスの結晶構造 19 |
| 2.7 高分子材料の構造 19 |
| 2.7.1 高分子材料の分類 19 |
| 2.7.2 高分子の結合形態 20 |
| 2.7.3 合成様式とその構造 21 |
| 練習問題 21 |
| 第3章 材料の強さと変形 23 |
| 3.1 剛性と強度 23 |
| 3.1.1 弾性変形時の応力とひずみ 23 |
| 3.1.2 単軸負荷時の応力とひずみの関係 25 |
| 2.1.3 材料の強度 27 |
| 3.2 塑性変形 29 |
| 3.2.1 完全結晶の変形 30 |
| 3.2.2 転位の運動と塑性変形 30 |
| 3.2.3 すべり系 32 |
| 3.2.4 転位の増殖 33 |
| 3.3 強化機構と強化法 34 |
| 3.3.1 パイエルス力 34 |
| 3.3.2 固溶強化 35 |
| 3.3.3 析出強化と分散強化 35 |
| 3.3.4 結晶粒微細強化 35 |
| 3.3.5 ひずみ硬化および回復 36 |
| 3.4 材料の破壊 37 |
| 3.4.1 破壊とは 37 |
| 3.4.2 ぜい性破壊と延性破壊 38 |
| 3.4.3 応力拡大係数と破壊じん性 39 |
| 3.5 材料の疲労 43 |
| 3.5.1 疲労とS－N曲線 43 |
| 3.5.2 疲労のプロセス 44 |
| 3.5.3 疲労に関する補足 45 |
| 3.6 材料試験 45 |
| 3.6.1 材料試験とは 45 |
| 3.6.2 引張試験 46 |
| 3.6.3 硬さ試験 46 |
| 3.6.4 衝撃試験 47 |
| 練習問題 48 |
| 第4章 平衡状態図 51 |
| 4.1 平衡状態図とは 51 |
| 4.2 相律 51 |
| 4.3 二元合金状態図 52 |
| 4.3.1 全率固溶型 55 |
| 4.3.2 共晶型 56 |
| 4.3.3 包晶型 57 |
| 4.2.4 偏晶型 58 |
| 4.4 実用材料の例 59 |
| 4.4.1 鉄－炭素合金状態図 59 |
| 4.4.2 アルミニウム－銅合金状態図 60 |
| 4.5 三元合金状態図 60 |
| 4.5.1 三元合金状態図の読み方 60 |
| 4.5.2 実用材料の例 61 |
| 練習問題 61 |
| 第5章 拡散・高温変形 63 |
| 5.1 拡散とは 63 |
| 5.2 フィックの第1法則 64 |
| 5.2.1 拡散の駆動力 64 |
| 5.2.2 拡散流束 64 |
| 5.2.3 拡散係数 64 |
| 5.3 フィックの第2法則 65 |
| 5.3.1 定常と非定常 65 |
| 5.3.2 連続の式 65 |
| 5.3.3 拡散方程式 66 |
| 5.4 拡散の機構 67 |
| 5.4.1 空孔拡散と格子間拡散 67 |
| 5.4.2 短回路拡散 67 |
| 5.4.3 化合物の拡散へ 67 |
| 5.5 自己拡散と相互拡散 67 |
| 5.5.1 純金属における拡散 67 |
| 5.5.2 濃度勾配下での拡散 68 |
| 5.5.3 カーケンドール効果 68 |
| 5.5.4 固相反応 69 |
| 5.6 高温変形とは 69 |
| 5.6.1 動的複1日 69 |
| 5.6.2 クリープ変形 70 |
| 5.6.3 定常変形 70 |
| 5.7 高温変形の機構 71 |
| 5.7.l 変形機構図 71 |
| 5.7.2 拡散クリープ 71 |
| 5.7.3 べき乗則クリープ 72 |
| 5.7.4 粒界すべり 73 |
| 練習問題 74 |
| 第6章 相変態と熱処理 75 |
| 6.1 相変態とは 75 |
| 6.1.1 連続冷却変態 75 |
| 6.1.2 恒温変態 76 |
| 6.2 熱処理 77 |
| 6.2.1 焼ならし 77 |
| 6.2.2 焼なまし 77 |
| 6.2.3 焼入れ・焼もどし 78 |
| 6.2.4 恒温（または等温）熱処理 80 |
| 6.3 回復と再結晶 81 |
| 6.3.1 回復 81 |
| 6.3.2 再結晶 82 |
| 6.4 時効処理 83 |
| 練習問題 84 |
| 第7章 材料の電気・化学的性質 87 |
| 7.1 材料の電気的性質 87 |
| 7.1.1 電気伝導度 87 |
| 7.1.2 オームの法則 87 |
| 7.1.3 温度の影響 88 |
| 7.1.4 格子欠陥の影響 88 |
| 7.1.5 電気的特性の実用合金への活用 88 |
| 7.2 材料の化学的性質 88 |
| 7.2.1 金属材料の化学的安定性 89 |
| 7.2.2 電気化学反応 89 |
| 7.2.3 電極電位とは 90 |
| 7.2.4 電位一pH図 91 |
| 7.2.5 防食法 91 |
| 7.2.6 機械的要因と化学的要因の重畳 91 |
| 練習問題 92 |
| 第8章 材料の製造と加工 93 |
| 8.1 金属素材の製造法 93 |
| 8.1.1 製鋼法 93 |
| 8.1.2 電解精錬法 94 |
| 8.2 鋳造 94 |
| 8.3 塑性加工 96 |
| 8.3.1 圧延 96 |
| 8.3.2 押出し 97 |
| 8.2.3 引抜き 98 |
| 8.3.4 鍛造 99 |
| 8.2.5 せん断 100 |
| 8.3.6 曲げ 101 |
| 8.3.7 深絞り 101 |
| 8.3.8 その他の加工 102 |
| 8.4 粉末成形，粉末冶金 103 |
| 8.5 接合 104 |
| 8.6 射出成形 106 |
| 練習問題 107 |
| 第9章 鉄鋼材料－その特性と応用－ 109 |
| 9.1 炭素鋼および合金鋼の状態図と組織 109 |
| 9.2 機械構造用鋼とその特性 111 |
| 9.2.1 機械構造用鋼 111 |
| 9.2.2 快削鋼 113 |
| 9.2.3 鋳鉄および鋳鋼 113 |
| 9.3 工具鋼とその特性 114 |
| 9.3.1 炭素工具鋼 114 |
| 9.3.2 合金工具鋼 115 |
| 9.3.3 高速度工具鋼 115 |
| 9.4 ステンレス鋼とその特性 117 |
| 9.4.1 フェライト系ステンレス鋼 118 |
| 9.4.2 マルテンサイト系ステンレス鋼 118 |
| 9.4.3 オーステナイト系ステンレス鋼 118 |
| 9.4.4 析出硬化および二相ステンレス鋼 118 |
| 9.5 耐熱鋼とその特性 118 |
| 練習問題 120 |
| 第10章 非鉄金属材料－その特性と応用－ 121 |
| 10.1 アルミニウムおよびアルミニウム合金 121 |
| 10.1.1 アルミニウムとは 121 |
| 10.1.2 アルミニウムの特性 121 |
| 10.1.3 アルミニウム合金の種類 122 |
| 10.1.4 鋳物用アルミニウム合金 123 |
| 10.1.5 展伸用アルミニウム合金1 124 |
| 10.2 銅および銅合金 126 |
| 10.2.1 純銅の特性 126 |
| 10.2.2 黄銅の特性 126 |
| 10.2.3 青銅の特性 127 |
| 10.2.4 その他の銅合金 128 |
| 10.3 ニッケルおよびニッケル合金 128 |
| 10.3.1 ニッケルの特性 128 |
| 10.3.2 ニッケル合金の種類と特性 128 |
| 10.3.3 耐熱ニッケル合金 129 |
| 10.4 チタンおよびチタン合金 130 |
| 10.4.1 チタンの特性 130 |
| 10.4.2 チタン合金の種類と特性 130 |
| 10.5 マグネシウムおよびマグネシウム合金 131 |
| 10.5.1 マグネシウムの特性 131 |
| 10.5.2 鋳物用マグネシウム合金 131 |
| 10.5.3 展伸用マグネシウム合金.田 133 |
| 10.6 低融点金属とそれらの合金 133 |
| 練習問題 134 |
| 第11章 高分子・セラミックス材料－その特性と応用－ 135 |
| 11.1 高分子材料の種類と特性 135 |
| 11.1.1 熱可塑性プラスチック 135 |
| 11.1.2 熱硬化性プラスチック 138 |
| 11.1.2 加工法と製品例 138 |
| 11.1.4 各種プラスチックの強度特性 140 |
| 11.2 無機材料の種類と特性 141 |
| 11.2.1 セラミックスの結合様式と特性 141 |
| 11.2.2 セラミックスの製造法による特性変化 142 |
| 11.2.3 機械構造用セラミックス 143 |
| 11.2.4 炭素材料 144 |
| 11.2.5 バイオセラミックス材料 145 |
| 11.2.6 セラミックスの機械的・熱的性質 145 |
| 練習問題 145 |
| 第12章 複合材料・機能性材料－その特性と応用－ 147 |
| 12.1 複合材料とは 147 |
| 12.2 高分子基複合材料 148 |
| 12.3 強化理論 149 |
| 12.3.1 複合則 149 |
| 12.3.2 応力伝達機構 149 |
| 12.4 繊維強化プラスチック材料の成形 150 |
| 12.4.1 プレス成形法 150 |
| 12.4.2 フィラメントワインディング法 151 |
| 12.4.3 オートクレーブ法 151 |
| 12.4.4 RIM成形法 151 |
| 12.5 金属基複合材料の成形 152 |
| 12.5.1 電着法 152 |
| 12.5.2 溶浸・含浸法 152 |
| 12.5.3 粉末成形法 153 |
| 12.6 機能性材料 153 |
| 12.6.1 機能性材料とは 153 |
| 12.6.2 形状記億合金 154 |
| 12.6.3 制振材料154 154 |
| 12.6.4 水素貯蔵合金 155 |
| 12.6.5 アモルファス合金 155 |
| 12.6.6 超電導材料 156 |
| 12.6.7 超塑性合金 156 |
| 12.7 これからの課題 156 |
| 練習問題 157 |
| 第13章 機械設計と材料技術 159 |
| 13.1 機械設計における材料の選択 159 |
| 13.2 材料選択における経済性 161 |
| 13.3 機械材料におけるJIS規格 162 |
| 13.4 材料の加工法と熱処理を考慮した機械設計 163 |
| 13.5 各種製品における機械材料 164 |
| 練習問題 167 |
| 第14章 環境と材料 169 |
| 14.1 材料への環境要請 169 |
| 14.2 CO2発生の抑制 170 |
| 14.3 循環型社会 171 |
| 14.4 有害懸念物質 173 |
| 14.5 LCA 173 |
| 練習問題 174 |
| 付録 175 |
| A.1 結晶構造の幾何学 175 |
| A.2 ポテンシャルエネルギーと弾性定数 176 |
| A.3 ぜい性破壊に関するグリフィスの理論 178 |
| 付表 181 |
| s.1 ギリシャ文字の読み方 181 |
| s.2 主な物理定数 181 |
| s.3 主な金属元素の結晶構造 181 |
| s.4 元素記号の読み方 182 |
| s.5 周期表 183 |
| s.6 主な元素の特性 184 |
| s.7 実用金属材料の物理的性質 185 |
| s.8 絶縁材料の電気的性質 186 |
| s.9 主なプラスチックスの強度特性 186 |
図書
