第１章機械設計と材料選択

なぜ、設計者にとって材料の知識が必要かを認識する。ニーズから材料を選択していくことの重要性、またニーズによってどのように材料が使われているか、パソコンや自動車やショベルカーなどの材料適応例と、その意味を理解する。

第2章機械材料の分類

機械材料の大きな分類を理解することで、機械材料の全体像を俯瞰する。また炭素鋼、アルミニウム合金、プラスチックといった、それぞれの分野の代表的な材料を比較することで、材料を分類する大枠となる特性の差異を知る。

第3章機械材料の特性

機械的特性、物理的特性、熱的特性など６種類に分類された機械材料の特性について学ぶ。それぞれの特性を知ることで、材料を選ぶ視点が身についていく。ヤング率からわかる材料特性、引張強度と降伏強度の違い、加工硬化を利用した設計方法、腐食を引き起こす金属同士の相性など、それぞれの特徴を関係性で覚えることで理解を深めていく。

第4章機械材料の記号

JISに規定されている「SS400」のような数字とアルファベットの材料記号。エンジニア同士で会話する際に重要な材料記号を知ることで、材料記号からどのような材料であるかを理解することができる。

第5章鉄鋼材料

採掘された鉄鉱石から、どのように鉄や最終製品が作られるかをを理解する。鉄鋼材料は大きく３種類に分類され、炭素という元素の影響により強さ、硬さ、伸びやすさといった性質の違いがでることを理解する。炭素の含有量と金属の結晶構造の変化の関係、鉄と鋼と鋳鉄の違いと特徴といった金属特徴を深く知ることで、さらに理解を深めていく。また、熱処理によって機械特性を改善させる方法を理解する。

第6章機械加工

切削加工、研磨加工、鋳造といった８種類の加工方法を理解する。要求する項目や精度によって加工方法を選ぶ必要があり、それぞれの加工方法によって、どのような製品が作られているかを知る。加工方法によって生産性や強度などの性質が違ってくるため、「なぜその加工方法なのか？」を明確にしおくことが重要。

第7章非鉄金属材料

代表的な非鉄金属である、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、マグネシウム合金についての特徴を学ぶ。それぞれ強みや特徴が違うため、要素の比較や使用例を見ていくことで特徴がわかる。強度、伝熱性、腐食性といった特徴に大きな違いがあるため、目的によって使い分けることが重要。

第8章非金属材料

代表的な非金属材料である、プラスチック、ゴム、セラミックス、FRP、木材について特徴を学ぶ。自動車、家電製品など各種産業分野に広がりを見せているプラスチックを中心に、製造方法から特徴までを学んでいく。プラスチック特有の特性であるクリープやガラス転移温度など金属とは違うポイントを把握することが重要。

第9章機械材料のまとめ

これまで学習してきた内容を復習をして知識の定着を行う。設計者として、どのように材料選択をしていけばいいのかがわかる。設計でよく使用される代表材料を詳しく説明。使用材料の工夫によって、どんな効果が生まれるのか？材料選びによるブランドイメージの変化についても学ぶ。