4-1

4 碳鋼

立即評量解答

4-1 純鐵 P96

( A ) 1. 純鐵是指含碳量在幾%以下的 Fe-C 合金 (A)0.02% (B)0.2% (C)2.0%

(D)4.3%。

( D ) 2. 發電機的轉子或變壓器之鐵蕊可用下列何種材料製成 (A)碳鋼 (B)鑄鐵 (C)

銅 (D)純鐵。

( B ) 3. 純鐵的磁性變態點稱為 (A)A1 (B)A2 (C)A3 (D)A4。

( A ) 4. 下列何者非純鐵的變態點 (A)A1 (B)A2 (C)A3 (D)A4。

立即評量解答

4-2 鋼之組織 P99

( C ) 1. 鋼的含碳量愈多，下列何種組織愈多？ (A)肥粒鐵 (B)沃斯田鐵 (C)雪明碳

鐵 (D)麻田散鐵。

( A ) 2. 肥粒鐵和雪明碳鐵的微細層狀組織稱為 (A)波來鐵 (B)沃斯田鐵 (C)麻田

散鐵 (D)純鐵。

( C ) 3. 沃斯田鐵又稱為 (A)α-Fe (B)β-Fe (C)γ-Fe (D)δ-Fe。

( B ) 4. 高碳鋼比中碳鋼硬，中碳鋼比低碳鋼硬，是因為下列何種組織較多的關係？

(A)肥粒鐵 (B)雪明碳鐵 (C)波來鐵 (D)沃斯田鐵。

( A ) 5. 其組織為肥粒鐵與波來鐵所組成的鋼稱為 (A)亞共析鋼 (B)共析鋼 (C)過

共析鋼 (D)合金鋼。

( D ) 6. Fe3C 中含碳之重量比為 (A)15% (B)12% (C)2.5% (D)6.67%。

( B ) 7. 共析鋼中下列何者的含量最多 (A)雪明碳鐵 (B)肥粒鐵 (C)沃斯田鐵 (D)

生鐵。

4-2

教師手冊-機械材料 I

立即評量解答

4-3 鋼之性質及其用途 P102

( B ) 1. 鋼的含碳量愈多，下列何種物理性質會增加 (A)比重 (B)比熱 (C)熔點 (D)

導電率。

( A ) 2. 鋼的含碳量愈多，下列何種物理性質會降低 (A)比重 (B)比熱 (C)電阻 (D)

抗磁力。

( C ) 3. 碳鋼內抗拉強度最大的組織是 (A)肥粒鐵 (B)雪明碳鐵 (C)波來鐵 (D)沃

斯田鐵。

( C ) 4. 依含碳量分類，中碳鋼是指含碳量為 (A)0.02% 以下 (B)0.02%～0.3%

(C)0.3%～0.6% (D)0.6%～2.0%。

立即評量解答

4-4 五大元素對碳鋼之影響 P104

( D ) 1. 下列何種元素可增加鋼液的流動性，使其易於鑄造 (A)硫 (B)磷 (C)錳 (D)

矽。

( C ) 2. 下列何種元素可消除硫對鋼的危害 (A)碳 (B)矽 (C)錳 (D)磷。

學後評量解答

一、選擇題

( B ) 1. α-Fe 內溶入極少量碳之固溶體，稱為 (A)沃斯田鐵 (B)肥粒鐵 (C)雪明碳鐵

(D)麻田散鐵。

( C ) 2. 純鐵有 (A)一種 (B)兩種 (C)三種 (D)四種 同素異形體。

( A ) 3. 純鐵的 A2 磁性變態點溫度是 (A)770℃ (B)912℃ (C)1400℃ (D)1538℃。

( B ) 4. 加熱時的變態點通常比冷卻時的變態點 (A)低 (B)高 (C)相同 (D)不一定。

( A ) 5. α-Fe 是存在於 (A)912℃ (B)1400℃ (C)1538℃ (D)770℃ 以下的組織。

( B ) 6. 純鐵可以電解法得之，於常溫之金相組織為 (A)波來鐵 (B)肥粒鐵 (C)沃斯

田鐵 (D)雪明碳鐵。 ( A ) 7. 純鐵的熔點為 (A)1538℃ (B)1400℃ (C)1539℉ (D)1400℉。

( A ) 8 馬口鐵是指鍍 (A)錫 (B)鎳 (C)鋅 (D)鉻 之鐵皮。

( C ) 9. 白鐵皮是指鍍 (A)錫 (B)鎳 (C)鋅 (D)鉻 之鐵皮。

4-1

4-3

第 4 章 碳鋼

( A ) 10. 純鐵加熱至變態點時，原子排列由 BCC 變成 FCC，體積將 (A)縮小 (B)膨脹

(C)不變 (D)不一定。

( C ) 11. 純鐵由 α-Fe 變態為 γ-Fe 的 A3 變態點之溫度是 (A)210℃ (B)770℃ (C)912

℃ (D)1400℃。

( B ) 12. 碳鋼的含碳量在 0.77%以下者，稱為 (A)共析鋼 (B)亞共析鋼 (C)過共析鋼

(D)鑄鐵。

( A ) 13. 鋼是鐵和下列何種元素之合金 (A)碳 (B)鉛 (C)鋁 (D)錳。

( B ) 14. 雪明碳鐵是 (A)混合物 (B)化合物 (C)固溶體 (D)純金屬。

( C ) 15. 碳鋼的含碳量在 0.77～2.0%者依組織區分，稱為 (A)共析鋼 (B)亞共析鋼

(C)過共析鋼 (D)中碳鋼。

( C ) 16. 波來鐵為雪明碳鐵與 (A)沃斯田鐵 (B)麻田散鐵 (C)肥粒鐵 (D)變韌鐵

之層狀組織。

( C ) 17. 中碳鋼之含碳量為 (A)0.008%～0.20% (B)0.06%～0.1% (C)0.3%～0.6%

(D)2.0%～3.0%。

( B ) 18. 鋼的抗拉強度、硬度常隨溫度上升而 (A)上升 (B)下降 (C)不變 (D)不一

定。

( B ) 19. 鋼鐵組織成分中，強度與硬度最低者為 (A)麻田散鐵 (B)肥粒鐵 (C)波來鐵

(D)雪明碳鐵。

( D ) 20. 金屬材料各種組織之勃氏硬度最高者為 (A)波來鐵 (B)沃斯田鐵 (C)肥粒

鐵 (D)雪明碳鐵。

( C ) 21. 鋼鐵中含碳量增高時可增加 (A)延性 (B)展性 (C)強度與硬度 (D)韌性。

( D ) 22. 碳鋼的各種組織中 (A)波來鐵 (B)雪明碳鐵 (C)沃斯田鐵 (D)肥粒鐵 之

質軟，富延性。

( C ) 23. 當鋼中含碳量提高，何者可能會同時增加？ (A)延性 (B)展性 (C)硬度 (D)

軟度。

( B ) 24. 下列何種元素會使鋼產生偏析現象 (A)矽 (B)磷 (C)鎢 (D)鉻。

( D ) 25. 使鋼具有熱脆性的元素是 (A)矽 (B)錳 (C)磷 (D)硫。

( C ) 26. 使鋼具有冷脆性之元素是 (A)矽 (B)硫 (C)磷 (D)鉻。

( C ) 27. 碳鋼中何種元素可增加切削性 (A)錳 (B)矽 (C)硫 (D)碳。

( D ) 28. 那項元素對鋼之機械性質危害最大？ (A)矽 (B)碳 (C)磷 (D)硫。

4-2

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教師手冊-機械材料 I

鍛練本解答(習作簿)

一、選擇題 (★號表示為課外題)

( B ) 1. α-Fe 內溶入極少量碳之固溶體，稱為 (A)沃斯田鐵 (B)肥粒鐵 (C)雪明碳鐵

(D)麻田散鐵。

( A ) 2. 純鐵的 A2 磁性變態點溫度是 (A)770℃ (B)912℃ (C)1400℃ (D)1538℃。

( B ) 3. 加熱時的變態點通常比冷卻時的變態點 (A)低 (B)高 (C)相同 (D)不一定。

( A ) 4. α-Fe 是存在於 (A)912℃ (B)1400℃ (C)1538℃ (D)770℃ 以下的組織。

( A ) 5 馬口鐵是指鍍 (A)錫 (B)鎳 (C)鋅 (D)鉻 之鐵皮。

( A ) 6. 純鐵加熱至變態點時，原子排列由 BCC 變成 FCC 體積將 (A)縮小 (B)膨脹 (C)

不變 (D)不一定。

★( C ) 7. 下列純鐵何者為面心立方體 (A)α-Fe (B)β-Fe (C)γ-Fe (D)δ-Fe。

★( B ) 8. 一般電機用特殊鋼料大都為 (A)錳鋼 (B)矽鋼 (C)釩鋼 (D)鉻鋼。

★( B ) 9. 純鐵若為 α-Fe 狀態則其結晶構造為 (A)面心立方格子 (B)體心立方格子 (C)

六方密格子 (D)斜方格子。

★( D ) 10. 工業用純鐵其含碳量約在 (A)0.1% (B)0.05% (C)0.001% (D)0.02% 以下。

( B ) 11. 碳鋼的含碳量在 0.77%以下者，稱為 (A)共析鋼 (B)亞共析鋼 (C)過共析鋼

(D)鑄鐵。

( A ) 12. 鋼是鐵和下列何種元素之合金 (A)碳 (B)鉛 (C)鋁 (D)錳。

( C ) 13. 波來鐵為雪明碳鐵與 (A)沃斯田鐵 (B)麻田散鐵 (C)肥粒鐵 (D)變韌鐵 之

層狀組織。

★( C ) 14. 共析鋼的含碳量是 (A)0.05% (B)1.0% (C)0.77% (D)0.6%。

★( D ) 15. 通常未熱處理過的鋼之硬度取決於下列何種組織結構產生之多寡而定？ (A)波

來鐵 (B)肥粒鐵 (C)麻田散鐵 (D)雪明碳鐵。

★( C ) 16. 以高碳鋼製成的銼刀，其組織是由波來鐵和雪明碳鐵組成的 (A)共析鋼 (B)亞

共析鋼 (C)過共析鋼 (D)軟鋼。

( C ) 17. 中碳鋼之含碳量為 (A)0.008%～ 0.20% (B)0.06%～ 0.1% (C)0.3%～ 0.6%

(D)2.0%～3.0%。

( B ) 18. 鋼鐵組織成分中，強度與硬度最低者為 (A)麻田散鐵 (B)肥粒鐵 (C)波來鐵

(D)雪明碳鐵。

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第 4 章 碳鋼

( D ) 19. 碳鋼的各種組織中 (A)波來鐵 (B)雪明碳鐵 (C)沃斯田鐵 (D)肥粒鐵 之質

軟，富延性。

( B ) 20. 下列何種元素會使鋼產生偏析現象 (A)矽 (B)磷 (C)鎢 (D)鉻。

( C ) 21. 使鋼具有冷脆性之元素是 (A)矽 (B)硫 (C)磷 (D)鉻。

( D ) 22. 那項元素對鋼之機械性質危害最大？ (A)矽 (B)碳 (C)磷 (D)硫。

★( A ) 23. 一般工業用的碳鋼含碳量為 (A)0.05～1.5% (B)1.7%～2.0% (C)2.0～3.0%

(D)3.0～5.0%。

★( C ) 24. 碳鋼之彈性係數，抗拉強度，大致隨溫度之上升達最大值後急速減小，伸展率在

抗拉強度最大之附近為最小，以後隨溫度之增加反而增加，如此鋼在 200～300℃

時硬且脆；鍛造時易致破裂現象稱為 (A)熱脆性 (B)常溫脆性 (C)藍脆性 (D)

高溫脆性。

鋼加熱至200～300℃時，脆性會增加，容易破裂，故不宜在此溫度下鍛造加

工；因此溫度時鋼呈藍色，故稱為藍脆性。

★( D ) 25. (A)肥粒鐵 (B)波來鐵 (C)沃斯田鐵 (D)雪明碳鐵 係鐵與碳之化合物，其性質

硬而脆。

二、填充題

1. 通常含碳量 0.77%的鋼叫 共析鋼 ，0.77%以下的鋼叫 亞共析鋼 ，0.77%以上的鋼叫

過共析鋼 。

2. 鋼依含碳量之不同可分為：(1)工業用純鐵，(2) 低碳鋼 ，(3) 中碳鋼 ，

(4) 高碳鋼 。

3. 波來鐵組織是由肥粒 鐵 及雪明碳 鐵層狀 排列組成。

4. 正常化狀態的亞共析鋼，其含碳量和機械性質的關係是這樣的：硬度、抗拉強度和降伏點大

致是隨含碳量 增加而提高 ，其斷面縮率、伸長率和衝擊值等，大致是隨含碳量 增加而

降低 。

5. 碳鋼中磷 P、硫 S 含量過高時則材料不良，這是因為磷有 常溫脆性 的作用，硫有 高溫

脆性 的作用。

4-4

4-6

教師手冊-機械材料 I

三、問答題 1. 說明純鐵的 A2、A3、A4變態過程，並繪圖。

(1) A2 變態，可用下式表示：

(2) A3 變態，可用下列式子來表示：

(3) A4 變態。可用下式表示之：

2. 鋼依含碳量的不同，可分為那幾種？

(1)低碳鋼：含碳量在 0.3%以下。 (2)中碳鋼：含碳量在 0.3～0.6%之間。 (3)高碳鋼：含碳量在 0.6%以上。

3. 鋼依組織的不同，可分為那幾種？

依鋼之組織來劃分，含碳量 0.77%的鋼叫做共析鋼(eutectoid steel)，其組織全為波來

鐵。0.77%以下的鋼叫做亞共析鋼(hypo-eutectoid steel)，其組織為波來鐵與肥粒鐵。

0.77%以上的鋼叫做過共析鋼(hyper-eutectoid steel)，其組織為波來鐵與雪明碳鐵。

4. 試繪出純鐵與波來鐵的顯微組織並說明之。

(1) 其結晶粒均為 α 鐵，在金相學上稱為肥粒鐵(ferrite)。因為純鐵內含有極少量

的不純物，當鐵於凝固時，這些不純物大部份集中在各結晶的境界，這使晶

界容易被腐蝕而成暗線。

(2) 肥粒鐵與雪明碳鐵都呈白色，而雪明碳鐵的面

高於肥粒鐵的面。肥粒鐵和雪明碳鐵的這種微

細層狀組織，冶金學上叫做波來鐵(Pearlite)。

4-7

第 4 章 碳鋼

5. 試述碳鋼中的含碳量對其機械性質的影響。

含碳量 1%以下的鋼，其抗拉強度、降伏點和硬度等都是隨含碳量的增加而增加。含

碳量大於 1%後，隨碳量之增加，雪明碳鐵開始游離出來，故強度無甚增大，抗拉強

度與降伏點最後變成水平，硬度則呈直線繼續增加。但伸長率、衝擊值、斷面縮率

等則隨含碳量之增加而減少。

4-8

教師手冊-機械材料 I