第十章习题-大甲高工

1、第十章 習題一、選擇題1. ( A)煉鋼之程序可分為兩個階段：先是氧化，以除去雜質；其後為還原。試問其還原之目的，是為控制什麼的含量？ (A) 碳 (B) 硫 (C) 磷 (D) 矽 (E) 錳。2. (E)竹節鋼筋號數為 #7,在 CNS中之稱號為(A) D10 (B) D13 (C) D16 (D) D19 (E) D22。註：速算法，井10號以下，CNS稱號=(號數X3十1), # 10號以上，CNS稱號 =(號數X3十2)3. (C)鋼筋之抗拉強度試驗，無法測出下列那種性質(A)強度(B)伸長率(C)硬度(D)斷面縮率 (E) 彈性模數。2 2 2 24. (A) D25鋼筋之斷面積為

2、(A) 5.07cm(B) 3.88cm(C) 2.85cm(D) 1.98cm(E)1.27cm2。註：速算法，斷面積(cm2) = 0.08 x(號數)25. (D) 般鋼筋混凝土工程中之鋼筋，多採用竹節等凹凸節紋，主要是為增加其：(A)抗壓強度 (B) 抗拉強度 (C) 延展性 (D) 握裹力 (E) 抗彎強度。6. (A)如圖(一)之H型鋼，其尺寸表示法為：(A) H AXB X1 X2(B) H- BXX1 X2 (C) H ABX2 X1 (D) H BXX(C) t2 Xt1 (E) 以上皆非。7. (E)竹節鋼筋稱號D13單位體積重為7845kg/m3，其單位重為(A) 0.5

3、6kg/m (B) 1.11kg/m(C) 1.560kg/m (D) 2.25kg/m (E) 0.994kg/m。註：速算法，單位重(kg/m) = 0.064 x(號數)28. (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.

4、(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 AC變態點(910C)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

5、)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) V 0.7% (B) 2.0% (C) 0.7%(D) V 2.0% (E) V 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)

6、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) 0.559 kg/m (B)0.994 kg/m (C) 1.55 kg/m (D) 1.99 kg/m (E) 7.

7、96 kg/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)圓棒鋼书。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。2 22228. (A) #10竹

8、節鋼筋之斷面積為 (A)8.14cm 2 (B)10.07 cm 2 (C)6.48 cm 2 (D)16.11 cm 2。29. (C)依含碳量之高低，可分為四種鋼，若含碳量為0.100.30 %，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 %)，

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)15 kg/mm 2 (C)2220 kg/mm2 (D)24 kg/mm 2。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。222235. (B) CNS標號 D19鋼筋之標稱斷面積為(A)2.25cm(B)2.87cm (C)3.25cm (D)3.87cm。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

10、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，

11、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) 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

12、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) 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

13、生鐵注入模型中，50. ( C) 目前市面上使用的不銹鋼(Stainless Steel )，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

14、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？【答】 常見的鋼材製品與用途，參考下表：材 岡 製 軋途 用條鋼線 岡 索 金、 釘 螺 釘 鐵岡 棒岡 型岡 型1 輕樁 版 岡 金W 如 他 其、 軋 鐵鋼版m m 6輛 車 橋、 白

15、几口m m 6 至 3mm3 版片片薄 薄 版 充 車 薄熱冷器 宀律 器 、 容身 、 車 輛車 車汽版 岡 金 氣馬、 口昔 壓 變口 馬鋼 管怡道 油血 氣下 煤地管 岡 接 熔其他等 子 一E 一 凸3. 何謂疲勞強度？何謂潛變？【答】：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

16、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？【答】：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

17、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c c）,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

18、M點應力c Q,稱為鋼筋之抗拉強度（又稱極限強度） 。5. 試說明鑄鐵種類。【答】：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

19、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：2 耐磨鑄鐵：其硬度高（HB 320350），強度大（抗拉強度為5663kg/mm）,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

20、鋼 1040%，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。【答】： 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910C ）以上約40-60E，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

21、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（723C）,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

22、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？【答】： 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，

23、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？【答】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。 【答】：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