第十章习题Word下载.docx
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（C）1.560kg/m（D）2.25kg/m（E）0.994kg/m。
速算法，單位重（kg/m）＝0.064
×
8.（B）下列何者為誤？
（A）金屬材料在低溫時，性質變脆（B）混凝土為韌性材料（C）鋼
鐵中含碳量愈高，韌性愈小（D）金屬材料之潛變與溫度有關（E）以上皆非。
9.（C）鋼之熱處理中，何者可增加其韌性？
（A）淬火（B）回火（C）退火（D）正火（E）
以上皆非。
10.（D）工業用的鐵和鋼，是由鐵礦石治鍊的，主元素為鐵，其他雜質以（A）矽（B）錳（C）
磷（D）碳（E）硫 含量對鐵及鋼之影響最大。
11.（C）青銅是下列那兩種金屬之合金？
（A）鋁、鐵（B）鋁、銅（C）銅、錫（D）錫、鐵
（E）銅、鉛。
12.（B）鋼筋之彎曲工作須（A）熱彎（B）冷彎（C）錘彎（D）以上皆是（E）以上皆非。
13.（A）鋼材衝擊試驗所得之衝擊強度愈大，表示鋼材何種性質愈佳？
（A）硬度（B）韌性
（C）抗拉強度（D）疲勞強度（E）降伏強度。
14.（B）為增加鋼之硬度及強度，加熱至AC3變態點（910℃）以上，然後急冷於冷水或冷
油中，此種處理稱為（A）退火（B）淬火（C）回火（D）正火（E）冷火。
15.（C）俗稱之馬口鐵即為鍍（A）鋅（B）銅（C）錫（D）鋁（E）銀 鐵皮。
16.（B）白鐵，為鐵版鍍（A）鐵（B）鋅（C）鋁（D）錫（E）鉛。
17.（E）型鋼中W表（A）槽鋼（B）寬緣T型鋼（C）角鋼（D）標準T型鋼（E）寬緣I型
鋼。
18.（D）鋼與鑄鐵含碳量界限區分，鋼的含碳量（A）＜0.7%（B）＞2.0%（C）＞0.7%
（D）＜2.0%（E）＜5.0%。
19.（A）金屬材料之防蝕最常用者為（A）塗層法（B）表面硬化法（C）熱處理法（D）氧化
法（E）以上皆非。
20.（E）以下關於鐵之敘述，何者為非？
（A）生鐵質脆，不能鍛造、只能鑄造（B）鑄鐵硬
度佳，故耐磨（C）建築使用之鋼材為軟鋼（D）含碳量在2.0%以上者，稱為生鐵或
鑄鐵（E）金屬中對X射線有遮斷力的是鋁。
21.（A）對正常狀況下會腐蝕之陽極性金屬，施以外加反向電流，使其變成陰極性的防蝕方
法，稱為：
（A）陰極保護法（B）陽極保護法（C）電鍍保護法（D）金屬滲入法。
22.（D）下列與6號鋼筋相關之敘述何者不正確？
（A）直徑為3/4吋（B）亦稱為D19之鋼筋
（D）其周長約為6cm（D）其直徑為6mm。
23.（B）#8竹節鋼筋，按中國國家標準CNS之規定，其單位重量為3.98kg/m，#4竹節鋼筋
的單位重量為：
（A）0.559kg/m（B）0.994kg/m（C）1.55kg/m（D）1.99kg/m（E）
7.96kg/m。
24.（D）鋼的退火處理的目的，在降低其硬度、強度，增加其（A）耐久性（B）衝擊性（C）
耐火性（D）韌性。
25.（B）依建築技術規則規定，下列鋼材符號何者為錯誤?
（A）角鋼L（B）槽鋼W（C）鋼版
PL（D）圓棒鋼ψ。
26.（C）一般結構用型鋼、鋼筋及造船用鋼板多為（A）硬鋼（B）半軟鋼（C）軟鋼（D）淨面鋼。
27.（D）下列有關鋼筋材料與含碳量的關係，何種敘述為正確（A）含碳量越高，鋼筋越軟，
延性越小（B）含碳量越低，鋼筋越硬，延性越小（C）含碳量越低，鋼筋越硬，延性
越大（D）含碳量越高，鋼筋越硬，延性越小。
28.（A）#10竹節鋼筋之斷面積為（A）8.14cm2（B）10.07cm2（C）6.48cm2（D）16.11cm2。
29.（C）依含碳量之高低，可分為四種鋼，若含碳量為0.10～0.30％，則屬於何種鋼？
（A）
高碳鋼（B）中碳鋼（C）低碳鋼（D）特種低碳鋼。
30.（C）欲量測鋼筋之降伏強度與伸長率，宜採用（A）衝擊試驗（B）疲勞試驗（C）拉伸試驗
（D）硬度試驗。
31.（D）建築材料中，鋼材之缺點下述何者有誤？
（A）容易變形（B）耐蝕性低（C）脆性降低
（C）自重大（D）可耐高溫，火災後，強度亦不受影響。
32.（D）當碳鋼的含碳量增加時（不超過0.9％），則碳鋼的（A）抗拉強度降低（B）脆性降
低（C）硬度降低（D）延展度降低。
33.（D）依美國材料試驗協會之規定，結構鋼之降伏應力為（A）10kg/mm2（B）15kg/mm2（C）
20kg/mm2（D）24kg/mm2。
34.（A）生鐵係由鐵礦石加上燃料、熔劑及熱空氣冶煉而成，其使用之冶煉設備為（A）鼓風
爐（B）平爐（C）轉爐（D）電爐。
35.（B）CNS標號D19鋼筋之標稱斷面積為（A）2.25cm2（B）2.87cm2（C）3.25cm2（D）3.87cm2。
36.（A）下列有關鋼材料特性之敘述，何者不正確？
（A）鋼材之拉力強度即其材料真正強度
（B）鋼材含碳量越大硬度越大（C）鋼材之拉力強度大於降服強度（D）鋼材含碳量越
大強度越高。
37.（D）金屬材料因為應力與腐蝕環境共同作用，而產生的腐蝕破壞，稱為（A）高溫腐蝕（B）
間隙腐蝕（C）孔蝕（D）應力腐蝕。
38.（C）下列有關建築材料之敘述何者正確？
（A）鋼材料含碳量越高，強度高，延展性越佳
（B）環氧樹脂不可做為金屬材料之黏結劑（C）鋼材料含碳越高，硬度越硬，延展性
則較差（D）鋁合金含銅量越低，硬度及強度皆越大。
39.（A）下列各種金屬材料中，對於熱及電之傳導性最差者為：
（A）鐵（B）鋁（C）銅（D）銀。
40.（A）下列四種鋼鐵材料中，何者之含碳量可達2％以上？
（A）鑄鐵（B）純鐵（C）低碳
鋼（D）中碳鋼。
41.（B）下列有關鋼鐵材料與混凝土材料之比較，何者正確？
（A）一般而言，混凝土材料之
熱傳導能力大於鋼鐵材料（B）一般而言，混凝土材料之延性小於鋼鐵材料（C）鋼
鐵材料與混凝土材料一樣，皆有水化反應（D）鋼鐵材料與混凝土材料一樣，皆有乾
縮現象。
42.（A）營建工程所用之碳鋼，若含碳量增加，則：
（A）強度增加（B）延性增加（C）銲接
性增加（D）硬度降低。
43.（B）金屬材料之延性，可用下列何者表示？
（A）蒲松比（B）伸長率（C）彈性模數（D）
降伏強度。
44.（C）鋼材拉力試驗中，不發生永久變形所能承受之最大拉應力稱為：
（A）疲勞強度（B）
極限拉力強度（C）降伏強度（D）衝擊強度。
45.（B）一般所稱之黃銅，是下列那種合金？
（A）銅鋁合金（B）銅鋅合金（C）銅錫合金
（D）銅鐵合金。
46.（D）材料受到固定之外力作用，而其變形卻隨時間不斷增加，這種現象稱為：
（A）彈性
變形（B）應變硬化（C）疲勞（D）潛變。
47.（A）在鋼筋凝土結構設計時，最常取用鋼筋的下列那種性質，進行桿件設計：
（A）降伏
強度（B）抗壓強度（C）抗剪強度（D）抗彎強度。
48.（D）鋼與鐵的分類是依其含（A）氧（B）氫（C）氮（D）碳量為基礎。
49.（C）將熔化之生鐵注入模型中，
50.（C）目前市面上使用的不銹鋼（StainlessSteel），主要是在碳鋼中加入何種金屬？
（A）矽鎂（B）鋅鋁（C）鎳鉻（D）錫鉛。
51.（A）在鋁的表面生成一層氧化膜，以防止鋁門窗的腐蝕，這種防蝕工稱為：
（A）陽極處
理法（B）陰極處理法（C）抑制法（D）金屬保護法。
二、問答題
1.試說明鐵金屬的分類。
【答】：
1.鑄鐵：
其含碳量在2％以上，係將鐵礦石、熔劑（石灰石）、燃料（焦炭）、熱空氣四種
原料，經鼓風爐冶鍊製得生鐵，再將生鐵熔化處理注入模型中，而得到鑄鐵。
2.鋼：
含碳量介於0.025％～2％者稱之，以生鐵為原料，加工處理使其含碳量減少，
並除去錳、矽、磷、硫等雜質，而形成具有延展性，降伏及抗拉強度提高，可以機
械加工之材料。
3.純鐵：
含碳量在0.025％以下者稱之，一般而言，無法煉製100％之純鐵，除含碳量
少之外，尚含有些許之錳、磷、硫、氧等。
純鐵具延展性，加工容易且熔接性佳，
但由於純鐵質軟且降伏強度低，無法承受較高外載力作用，加上其煉製成本高，因
此只限應用於特殊用途的構件上，例如電氣材料。
2.試述鋼製製品與用途有哪些？
常見的鋼材製品與用途，參考下表：
軋製鋼材
用途
條
鋼
線材
鐵線、釘子、螺釘、鋼索、焊條、鋼線
棒鋼
建築用鋼筋、機械零件、加工用材料
型鋼
建築用橫梁及支柱、基礎工程用支柱
輕量型鋼
全為建築之用
其他，如軌條、鋼版樁
鐵軋、土木建築基礎工事用
版
厚版（版厚大於6mm）
船舶、橋樑、車輛
中版（版厚介於3至6mm）
薄版（版厚小於3mm）
熱充薄片
冷軋薄片
車輛、容器
汽車車身、容器
電氣鋼版
變壓器、馬達、發電機材料
鍍鋅鋼版
屋頂、木桶
馬口（鍍錫）鐵皮
罐頭材料
管
銲接鋼管
煤氣管、油管、自來水管等及油井、
地下電纜通道
無縫鋼管
熔接鋼管
其
他
如車輪、凸緣、輥子等
3.何謂疲勞強度？
何謂潛變？
1.疲勞強度：
其意謂金屬材料在相反的兩種外力（如張力與壓力）連續反覆作用下，
每單位面積所能承受之最大外力；
因此疲勞強度為材料抵抗反覆變化應力之能力。
一般材料會在低於降伏強度或遠較極限抗拉強度小之荷重下，發生破壞，此即為疲
勞破壞，由於疲勞破壞材料承受之應力常小於彈性強度，且破壞之前沒有明顯的變
形，因此無警兆，破壞造成之意外也較嚴重。
2.潛變：
在某一高溫下，材料長時間受固定的靜載重，而變形量卻隨時間增加而增加，
此稱為潛變。
金屬材料在一定期限內，能維持定值變形量之最高允許應力，稱為潛
變強度。
4.何謂降伏強度、彈性限度、抗拉強度？
1.彈性限度：
如下圖曲線所示，隨著荷重增加，鋼材伸長率也增加，荷重除去，試
樣恢復原來長度，如此鋼筋不發生永久變形所能承受之最大應力值，稱為彈性限度
（如圖上E點應力值）。
因此若施加之應力不大於彈性限度，則除去應力後，應變將
回復為零，但施加應大於此彈性限度，當應力除去後，鋼筋將產生永久變形。
2.降伏強度：
應力達到某一臨界點之後，應力將會突然下降（如圖Y1到Y2），然後
趨向一定值（Y2到Y3水平線段），此時應變將迅速增加，應力應變曲線便失去比
例關係，此一臨界點即為鋼筋之降伏點，所對應之應力值稱為降伏強度，Y1稱為上
降伏點，Y2稱為下降伏點，如曲線有特別明顯降伏點者係為軟鋼材料。
部份鋼筋
降伏點較不明顯，如圖上曲線為含碳量高的鋼材，應力應變曲線上只有一折點（Y
點）產生；
而曲線為較軟材料，便無法精準地判別出此一臨界點，此時一般取鋼
筋產生0.2％永久應變值（如圖上m點），所需施加之應力（如圖上σc），即為鋼筋
之降伏強度。
3.抗拉強度：
鋼筋達到降伏後，繼續施應力，應變將持續增加到最後斷裂破壞（如圖
上Z點），此時斷裂前所需施加之最大應力值（如圖上M點應力σµ
），稱為鋼筋之
抗拉強度（又稱極限強度）。
5.試說明鑄鐵種類。
1.灰鑄鐵：
含碳量1.5％～3.5％，斷面呈灰色，碳的成形為片狀石墨晶體。
2.白鑄鐵：
含碳0.8％以上，斷面呈白色，質地堅硬，結晶細密，性質非常硬脆，加
工較困難，多用於製造耐磨鑄品，成為特殊鑄造品之主要原料。
3.斑鑄鐵：
為灰鑄製與白鑄鐵之混合物，斷面呈黑色斑點，性質不佳，用途較少。
4.延性鑄鐵：
普通的鑄鐵因為組織內含有片狀石墨，所以無韌性，延性鑄鐵因石墨成
顆粒狀，因此有韌性，抗拉強度佳，延性鑄鐵又稱球墨鑄鐵。
5.展性鑄鐵：
將生鐵鑄成鐵件，而後加熱到固定的溫度，保持若干時間，使碳化鐵分
解，成為柔性游離碳，因此鑄鐵有延展性，且具有可鍛造性，並可彎曲加工，故又
名可鍛鑄鐵。
6.冷激硬面鑄鐵：
鑄鐵在鑄造時如果急速冷卻，則表面產生白鑄鐵的組織，進而增加
其硬度，並提高鑄鐵耐磨性與耐壓性，而其內部則形成灰鑄鐵，故韌性佳，此種鑄
鐵稱為冷硬鑄鐵。
7.高合金鑄鐵：
為使鑄鐵具有特殊性質，而添加多量合金元素者稱為高合金鑄鐵，依
用途可分成以下三種：
耐磨鑄鐵：
其硬度高（HB320～350），強度大（抗拉強度為56～63kg／mm2），耐磨
性佳。
耐熱鑄鐵：
其具有耐熱的特性，適用於內燃機的汽缸等受高溫的零件
耐蝕鑄鐵：
其對硝酸、硫酸的抵抗力甚強，適用於抗腐蝕的場所。
8.高強度鑄鐵：
此種鑄鐵於鑄造時，加入廢鋼10～40％，同時加少量的砂，而得較大
強度的鑄鐵。
6.鋼之熱處理方式有哪幾種？
試說明之。
1.退火：
將鋼材加熱至退火溫度，保持足夠時間後，在爐中或灰中冷卻。
冷卻速度很
慢有足夠時間讓鋼材進行相變化，可得軟質的組織，延性增加、內部應力也可消除。
2.正常化：
其情形與退火甚為接近。
將鋼材加熱至AC3變態點（約為910℃）以上約
40-60℃，維持一段時間後取出，置於空氣中自然地冷卻，可得較細之粒狀及均勻的
組織，並也可消除內應力。
正火處理得到的鋼材，其強度及硬度高，但塑性比退火
後低。
此法主要用於低碳鋼、中碳鋼、及合金鋼，而一般用鋼材，軋壓後也給予正
常化處理。
3.淬火：
將鋼材加熱至完全退火的溫度，然後維持一段時間之後，取出於水中或油中
急速冷卻，可增大其硬度、強度、而韌性變差。
4.回火：
回火是淬火後必須做的熱處理，因為經淬火處理的鋼變硬且脆，為陪養韌性，
重新將鋼材加熱至低於A1變態點（723℃），然後取出冷卻，如此脆性減低，內部殘
留應力消失，強度、硬度會隨回火溫度的增加而降低，而韌性方面（伸長率、衝擊值、
斷面縮率）則隨回火溫度上升而增加。
5.表面硬化：
為達到鋼材內部強韌而表面強硬的組合，如機械的軸或齒輪，需用強韌
鋼來製造，再將其表面硬化，增加其耐磨性；
另外表面硬化也較能抵抗疲勞破壞，
因為疲勞破壞大多是從表面開始。
表面硬化方法可分成兩類，一類是表面化學成份
不變但組織改變（例如火焰硬化法及高週波硬化法）；
另一類則是不只表面組織不同
於內部，且化學成份也不同（例如滲碳法及氮化法）。
7.何謂延性與展性？
塑性與剛性？
1.延性與展性：
鋼筋受拉力作用時，試樣長度延伸但不斷裂之能力，稱為延性；
受到
捶擊壓製而能碾軋成薄片版狀之性質，則稱之為展性。
具延展性之鋼材，其硬度低，
能抵抗較大的變形與衝擊，材料較軟，有較佳的韌性。
通常材料之伸長率可用以表
示延性；
材料之斷面收縮率可用以表示展性。
2.塑性與剛性：
鋼筋承受外力作用時，應力與應變成比例增加，當外力除去後鋼筋能
恢復原狀者，稱之為彈性；
徜若外力除去後，材料無法恢復原狀者，則稱為塑性。
而材料承受外力時，會產生應力與應變，假使材料有兩種，所產生之應力相等但應
變不等，則我們稱應變較小者，剛性愈強。
8.構造用型鋼有哪幾種？
型鋼在建築、土木施工中為重要產品，使用於構造上有角鋼（L）、槽鋼（C）、寬緣I型
鋼（W）、標準I型鋼（S）、寬緣T型鋼（WT）、標準T型鋼（ST）、Z型鋼（Z）、H型鋼等。
9.金屬腐蝕種類有幾種？
請說明之。
應蝕之種類可分為一般性腐蝕及特種腐蝕二大類，分別敘述如下：
1.一般性腐蝕：
濕蝕：
為水份對金屬表面產生腐蝕作用，例如潮濕空氣及土壤中的金屬腐蝕均屬
之。
乾蝕：
為無水份狀態下，金屬發生腐蝕消耗的現象，如在乾燥的水蒸氣中，銅鐵
的氧化現象。
2.特種腐蝕：
粒間腐蝕：
即為金屬晶粒間物質的腐蝕。
間隙腐蝕：
因為金屬物件存在有間隙或因污物沈積於金屬表面，使得各處的化學
濃度不同，造成差異腐蝕。
孔蝕：
通常發生在鐵、鋼、鋁、銅等金屬，局部而快速腐蝕，造成相當深的洞。
高溫腐蝕：
鐵在室溫乾燥空氣中，會生成很薄的氧化膜，其後不再氧化。
但若溫
度上升，氧化作用會繼續產生，造成更厚的氧化膜，因而產生銹皮。
磨損腐蝕：
機電、營建設施等金屬材料，因機械的磨損作用，造成表面保護膜層
磨損而引起之腐蝕現象。
應力腐蝕：
因為應力與腐蝕環境共同存在而造成的腐蝕，稱之為應力腐蝕。
疲勞腐蝕：
金屬材料受到反覆應力作用，而引起的腐蝕破壞現象。
化學腐蝕：
金屬在酸性環境中，產生化學反應造成腐蝕。
此腐蝕決定於金屬表面，
其接觸之化學物質的性質。
電流腐蝕：
兩種不同的金屬與含有電解質之溶液互相接觸，金屬間若有導體相連
接，則有電流產生，金屬會逐漸溶解而遭腐蝕。
此種腐蝕在營建工程中常見者為
鋼構焊接，若焊條選擇不當，成份與鋼構材料有出入時，焊縫容易遭腐蝕。
10.金屬防腐蝕方法有那些，試說明之。
金屬防腐蝕方法：
防蝕的目的在消除或阻止腐蝕，而金屬防蝕方法有下列幾種：
1.選擇適當之金屬材料：
依據需要選用適當的耐蝕性金屬材料，此為最基本的方法。
2.腐蝕環境之改善：
調節空氣在乾燥常溫下，或者使用抑制劑，降低金屬化學反應；
另外，減低水中氧、PH值等，皆可達到防腐蝕目的。
3.有機質塗料保護：
利用有機質塗料，例如油漆、瀝青、樹脂、柏油等，直接塗於金
屬表面，以阻隔水份、空氣而產生防腐作用。
4.無機質塗料保護：
方式如上述方法，只是塗料改為水泥砂漿、混凝土襯工、琺瑯掩
護、玻璃襯工等，此方式抗蝕性佳但抗震護膜易破裂。
5.金屬保護層：
將耐蝕性金屬掩護於金層表面，方法有電鍍法、浸漬法、金屬嘖附法
等。
6.電氣防蝕法：
在正常狀況下，在會產生腐蝕的陽極性金屬上，施加反向電流，迫使
其變成陰極性之防蝕方法，此種方法常用於掩護地下結構物，如管路、地基結構、
油箱等。
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