台北市立木柵高工製圖科91學年度第一學期 機械材料平時試卷 單元:第七章 班級： 座號： 姓名：
一、選擇題: 100%
1.( ) 合金鋼由變態點以上溫度冷卻處理而無硬化效果者稱之為 (A) 麻田散鐵鋼 (B) 沃斯田鐵鋼 (C) 波來鐵鋼 (D)
吐粒散鐵鋼。
2.( ) 下列何者錯誤？ (A) 鉻系不銹鋼可被磁鐵吸引具磁性 (B) 鉻系不銹鋼可耐硫酸腐蝕 (C) 鎳鉻系不銹鋼不可被
磁鐵吸引無磁性 (D) 鎳鉻系不銹鋼不能淬火硬化 (E) 18-8鋼是指含18％的鉻，8％的鎳之不銹鋼。
3.( ) 最能增加鋼之硬化能的元素是 (A) Mn (B) Mo (C) Cr。
4.( ) 高速度鋼的回火溫度(℃) (A) 50～100 (B) 100～200 (C) 300～400 (D) 500～600。 5.( ) 具除氧去硫功效的元素是 (A) Cu (B) Ni (C) Mn。
6.( ) 改善金屬材料之切削性的方法，可從其化學成份方面來著手，例如快削鋼乃是在鋼料中加入 (A) 鎳、鉻 (B) 鉛、
硫 (C) 錳、銻 (D) 鎳、鎂 等元素即可達到目的。
7.( ) 下列何種合金鋼有高溫回火徐冷脆性 (A) 鉻鉬鋼 (B) 錳鋼 (C) 鎳鉻鋼 (D) 鎢鋼 (E) 高速鋼。
8.( ) 18-4-1型鎢系高速鋼，其成分為鋼基中含有 (A) 鉻18％、鎢4％、釩1％ (B) 釩18％、鉻4％、鎢1％ (C) 釩
18％、鎢4％、鉻1％ (D) 鎢18％、釩4％、鉻1％ (E) 鎢18％、鉻4％、釩1％。
9.( ) 高速鋼製刀具在切削時，會發生 (A) 一次硬化 (B) 二次硬化 (C) 三次硬化 現象，故刀尖發熱也不會軟化。 10.( ) 製造馬達或變壓器常以矽鋼片作為 (A) 骨架用 (B) 防塵用 (C) 磁心用 (D) 散熱用 材料。
11.( ) 不銹鋼中主要合金元素為 (A) 鐵、碳、銅 (B) 鐵、鎢、鉻 (C) 鐵、銅、鋅 (D) 鐵、鎳、鉻 (E) 鐵、碳、鋅。
12.( ) 合金鋼如增加鉻Cr、鎢W、鉬Mo等合金元素，亦相當於增加碳鋼之冷卻速度，則雖於空氣中冷卻，亦可得麻田散
鐵組織，因此類合金鋼均有自硬性，而稱為 (A) 淨鋼 (B) 超冷鋼 (C) 構造用鋼 (D) 風硬鋼。
13.( ) 碳化物刀尖塊通常鑲嵌於刀桿上其硬度可達 (A) HRA 90 (B) HRA 80 (C) HRA 70 (D) HRA 60。 14.( ) 具二次硬化效果的鋼是 (A) 高速鋼 (B) 易切鋼 (C) 彈簧鋼。 15.( ) 高速鋼比碳化鎢的硬度 (A) 高 (B) 差不多一樣 (C) 低。 16.( ) 變壓器之鐵心材料大部份採用 (A) W鋼 (B) Cr鋼 (C) Si鋼。
17.( ) 磁心材料能自較弱的磁場很快變為很強的磁場，且電流方向改變而磁場方向改變時，磁化的方向也很容易改變的特
性是 (A) 磁滯損失大 (B) 磁滯損失少 (C) 渦流損失少 (D) 渦流損失大 (E) 銅損失少。
18.( ) 高速鋼刀具的軟化點為 (A) 200℃ (B) 400℃ (C) 600℃。
19.( ) 矽錳鋼常作為何種鋼材 (A) 氮化鋼 (B) 彈簧鋼 (C) 易削鋼 (D) 工具鋼 (E) 不銹鋼。 20.( ) 製造鑽頭、螺絲攻所用之合金工具鋼為 (A) SKS1 (B) SKS2 (C) SKS5 (D) SKS7。 21.( ) 下列鋼種，何者含碳量較高？ (A) 耐衝擊 (B) 熱加工 (C) 耐磨 合金工具鋼。
22.( ) 高速鋼在規定的溫度淬火後，再施以高溫回火則其硬度 (A) 增加 (B) 減少 (C) 不變 (D) 不一定。
23.( ) 合金鋼中含 (A) 碳 (B) 矽 (C) 鎳 (D) 錳 合金元素量較高時可以成為具有耐高溫及耐腐蝕之合金鋼。
24.( ) 交流馬達鐵心多用薄矽鋼片重疊而成，其主要目的是減少 (A) 離散損失 (B) 磁滯損失 (C) 渦流損失 (D) 銅損
失。
25.( ) 對合金鋼的變態溫度和變態速度沒有影響的元素為 (A) 銅 (B) 磷 (C) 鎳 (D) 鉻。 26.( ) 沃斯田鐵型的不銹鋼為 (A) 鉻系不銹鋼 (B) 18-8鋼 (C) 18-4-1鋼 (D) 18-4-2鋼。
27.( ) 標準型不銹鋼18-8中其成份為 (A) Ni 18％，Cr 8％ (B) Ni 18％，Mo 8％ (C) Cr 18％，Ni 8％ (D) Cr 18％，W
8％。
28.( ) 含鉻量超過多少百分比以上為不銹鋼 (A) 12 (B) 13 (C) 14 (D) 15 (E) 16。
29.( ) 不銹鋼之所以不生銹是因為 (A) 經過特殊之陽極處理 (B) 鉻不易氧化 (C) 鈍化 (D) 材料中有一種抗氧化金
屬間化合物 (E) 表面塗一層耐腐蝕物質。
30.( ) 製造碳化鎢所使用的結合劑為 (A) Fe粉 (B) Co粉 (C) Cr粉。
31.( ) 恆範鋼其主要合金成份是 (A) 鉻 (B) 鎢 (C) 鉬 (D) 鎳 (E) 釩。
32.( ) 對於高速度鋼刀具，下列何者錯誤 (A) 強韌性大於碳化鎢刀具 (B) 可耐熱至800℃ (C) 具二次硬化能力 (D)
具紅熱硬性 (E) 硬度可達HRC66左右。
33.( ) 18-8不銹鋼為鋼中添加了 (A) 錳與矽 (B) 鉻與鎳 (C) 鉬與鈦 (D) 鎢與鈦 以達到抗腐蝕功能。 34.( ) 鎢系高速鋼中18-4-1型鋼，其中4代表含有4％的 (A) 鎢 (B) 鎳 (C) 鉻 (D) 釩。
35.( ) 下列何種元素可使變態溫度增加，變速速度遲緩 (A) W (B) Ni (C) Mn (D) Cu (E) Co。 36.( ) 鉻鋼回火不當時容易產生 (A) 回火硬性 (B) 回火脆性 (C) 高溫脆性。
37.( ) 沃斯田鐵型不銹鋼又稱為 (A) 13-Cr鋼 (B) 18-4-1鋼 (C) 18-8鋼 (D) 6-6-4-2鋼 (E) 18-4-4鋼。 38.( ) 碳化刀具之軟化點較高速鋼為 (A) 高 (B) 低 (C) 不一定。
39.( ) 高速鋼施以淬火時，其加熱溫度至少為 (A) 900 (B) 1000 (C) 1100 (D) 1200 (E) 1300 ℃。 40.( ) 不銹鋼內主要的合金元素為 (A) Ni、Cr (B) Si、Mo (C) Mn、Cu。
41.( ) 工具和刀具，從耐磨性的觀點而言，以麻田散鐵基地(Matrix)內均勻分布多數球狀 (A) 肥粒數 (B) 波來鐵 (C) 雪
明碳鐵 (D) 沃斯田鐵 為最優。 42.( ) 合金鋼中，添加何種元素，會使變態溫度昇高，變態速度遲緩？ (A) 鎳、錳、鈷 (B) 鉻、鎢、鉬 (C) 銅、硫、
磷 (D) 鈦、鉭、磷。
43.( ) 某種元素可使變態速度遲緩，即使恆溫變態的S曲線 (A) 上移 (B) 下移 (C) 左移 (D) 右移 (E) 前移。 44.( ) 含碳量0.08％以下之低碳鋼加入1～4％之矽之電磁用合金鋼其殘留磁力及 (A) 矯頑磁力均大 (B) 去磁力均小
(C) 矯頑磁力均小 (D) 去磁力均不變 ，故其磁滯損失較小，可用於電機材料。
45.( ) 交流馬達鐵心均採用薄矽鋼片，其主要目的是在減少 (A) 銅損失 (B) 磁滯損失 (C) 渦流損失 (D) 離散損失。 46.( ) 在鋼中加入何種元素可增加鋼的切削性 (A) 錳 (B) 鉛 (C) 矽 (D) 鉻 (E) 錫。
47.( ) (A) 麻田散鐵型不銹鋼 (B) 沃斯田鐵型不銹鋼 (C) 肥粒鐵型不銹鋼 (D) 低合金鋼 在常溫時不能被磁石所吸
引。
48.( ) 為了改善鋼之被切削性，通常加入適量之 (A) 矽 (B) 銅 (C) 碳 (D) 鉛。 49.( ) JIS SKD61是 (A) 耐衝擊 (B) 熱加工 (C) 耐磨 合金工具鋼。
50.( ) 下列何種元素可改善鎳鉻鋼的高溫回火性脆性 (A) Mo (B) Ti (C) Sn (D) Mn (E) Al。 51.( ) 變壓器及電機之鐵心材料大部份採用 (A) 鎢鋼 (B) 錳鋼 (C) 銅鋼 (D) 矽鋼。
52.( ) 製造碳化鎢刀具時，所加入之鈷，主要作用為在燒結時 (A) 避免氧化 (B) 避免脆化 (C) 提高韌性 (D) 產生液
相。
53.( ) 鎢鋼片等超硬合金刀尖，自潤軸承，抽線鋼模具等之冶金製造方法叫做 (A) 離心鑄造法 (B) 粉末冶金法 (C) 精
密包模法 (D) 脫蠟法。
54.( ) 18-4-1型高速鋼，其18係指下列何成分18％？ (A) 鉻 (B) 鎢 (C) 釩 (D) 錳。
55.( ) 高速工具鋼之回火處理為鋼件從爐中取出後，應置於 (A) 水中冷卻 (B) 油中冷卻 (C) 潮濕空氣中逐漸冷卻 (D)
乾燥不動空氣中逐漸冷卻。
56.( ) 淬火硬化型磁石鋼淬火時之組織為 (A) 肥粒鐵 (B) 糙斑鐵 (C) 麻田散鐵。
二、問答題: 100%
1. 何謂高速鋼的紅熱硬性？ 2. 何謂水韌性？
3. 易切鋼分成那二種，各有何優劣點？ 4. 試述燒結硬質合金的製法。 5. 18-4-1高速鋼之意義為何？
6. 切削合金工具鋼的主要用途有那些？ 7. 何謂粒間腐蝕與銲接弱化？ 8. 試說明渦流損失的意義。
9. 何謂鋼之回火脆性？並說明如何防止。 10. 何謂鎳鋼的自硬性？
11. 耐熱鋼需要具備那些條件？其化學成分與用途如何？ 12. 試說明鎢對合金鋼性質之影響。
13. 何謂硬化能？那些元素能增加鋼之硬化能？ 14. 何謂強磁性體、反磁性體？ 15. 影響合金鋼性質的元素有那些？
16. 構造用合金鋼中何以Ni-Cr-Mo鋼最為優秀？試說明理由。
2.答案卷:
一、選擇題: 100%
1. (C) 2. (B) 3. (A) 4. (D) 5. (C) 6. (B) 7. (C) 8. (E) 9. (B) 10. (C) 11. (D) 12. (D) 13. (A) 14. (A) 15. (C) 16. (C) 17. (B) 18. (C) 19. (B) 20. (B) 21. (C) 22. (A) 23. (C) 24. (C) 25. (A) 26. (B) 27. (C) 28. (A) 29. (C) 30. (B) 31. (D)
32. (B) 33. (B) 34. (C) 35. (A) 36. (B) 37. (C) 38. (A) 39. (E) 40. (A) 41. (C) 42. (B) 43. (D) 44. (A) 45. (C) 46. (B) 47. (B) 48. (D) 49. (B) 50. (A) 51. (D) 52. (D) 53. (B) 54. (B) 55. (D) 56. (C)
二、問答題: 100%
1. 高速鋼因為適合於高速切削，故得名為高速鋼。此鋼在工作時由於高速摩擦會產生高熱，但是刀口不但不軟化(可耐
熱至600℃)，切削能力及硬度反而提高，此種性質稱為高速鋼的紅熱硬性(red hardness)或稱為二次硬化(secondary hardening)。 2. 所謂哈德菲錳鋼(Hadfield steel)即是高錳鋼，因含錳量高故沃斯田鐵組織可留於常溫(參考下圖)，為非磁性，富耐磨性，
但切削加工困難，故一般都以鑄品使用。空冷時組織內析出硬而脆之碳化物，因此必須再加熱至1000～1100℃淬火於水或油中，使碳化物全部固溶於沃斯田鐵中而成為強韌耐磨之性質。此種操作稱為水韌法(water toughening)或油韌法(oil toughening)。
3. (1)硫系易切鋼：鋼中添加S與Mn時，其MnS會使切屑變短而容易切削。鋼中同時添加少量的P，使鋼質變脆致切
削性更好。唯此種鋼因雜質含量較多，對機械性質有不良影響。表7.7係硫系易切鋼之組成。
(2)鉛系易切鋼：碳鋼或合金鋼中加Pb均可改善切削性，對機械性質則影響不大。Pb是以微粒狀態均勻分布於鋼內，切削時可使切屑變細，並且具有潤滑作用。
4. 燒結硬質合金是以粉末冶金方法製成，將金屬碳化物與結合劑以粉末狀態混合後，再加壓、燒結而製成之超硬度合金。
常用的金屬碳化物WC(碳化鎢)及TiC(碳化鈦)、TaC(碳化鉭)等，結合劑是Co粉。混合、加壓成形後，先加熱於800～1000℃，然後於1400～1500℃燒結而成，於燒結時Co產生液相，可增加結合強度。 5. 高速鋼含W、Cr、Mo、V等元素，種類很多，其中含W 18％、Cr 4％、V 1％之所謂的18-4-1型是最基本的鎢系高
速鋼。 6. 切削合金工具鋼之含碳量較高，同時含Cr、W等以增加硬化能及耐磨性。其成分、熱處理及用途等詳見表7.9。
7. 18-8不銹鋼之主要缺點為加熱時碳化物容易自結晶粒晶界析出，尤其是加熱到500～900℃時更為顯著，因碳化物中
含Cr量較多，導致附近晶粒內Cr及C之含量減少而易受侵蝕，發生所謂的粒間腐蝕(intergranular corrosion)，若程度嚴重則發生粒間破裂(intergranular crack)。例如不銹鋼焊接時，在焊道附近常會達到這個溫度，造成日後使用中發生破壞，此種現象稱為銲接弱化(weld decay)。 8. 於交流線圈中放入鐵塊時，鐵塊會產生渦電流而生熱，造成渦流損失。
9. 於淬火後之Ni-Cr鋼或Mn-Cr鋼從500～650℃的回火溫度緩緩冷卻時，其韌性有顯著降低的現象，這種特殊的現象，
稱為高溫回火脆性。若於鋼中加入適量的Mo或採急冷方式操作即可有效防止。 10. 此鋼之熱處理，一般是自820～870℃淬火於油中，再回火於580～680℃後急冷之。而Ni、Cr、Mo含量均高者，其
硬化能更大，雖在空氣中緩冷也可充分硬化，故又稱為自硬鋼(self-hardening steel)，如SNCM630即具有此種自硬性。 11. 耐熱鋼(heat resisting steel)係指在高溫、高壓下使用時，仍具有高強度、耐氧化或耐氣體腐蝕的合金鋼。為了得到以上的特性，可添加主要元素Cr以增進耐熱性。另外可添加Al、Si、Ni、Mo、V及Co等元素，來增進其高溫強度，並形成堅硬固著的氧化膜，以防止高溫氣體的侵蝕。 12. (1)增加低鎢(1.0～2.5％)合金鋼之強度及韌性。
(2)使高鎢(16～20％)合金鋼切削工具具有紅熱硬性之特性。 (3)增加鋼之硬化能，使鋼堅硬而耐磨。 (4)可增加鋼之強磁性，可做永久磁鐵。 (5)可抵抗鋼的回火軟化。
13. 鋼淬火時，表示硬化深度的大小之性質稱為硬化能(hardenability)。合金元素中以Mn最能增加鋼之硬化能，其次是
Mo、Cr、Si及Ni依序減小。又同時添加數種元素時，其硬化能更明顯的增加。 14. 將鐵片接近磁石時，磁石會吸引鐵片，這是因為磁石所產生的磁場會使鐵片磁化而相互吸引的緣故，這種在磁場內容
易磁化的物質稱為強磁性體(ferro-magnetic material)。
另外有些物質置於強磁場內時由於生成極性相同的磁極而互相排斥，但是因為強度很小而不會相斥，這種物質稱為反磁性體或逆磁性體(diamagnetic material)。 15. 碳(carbon，C)
鋁(aluminum，A1) 銅(copper，Cu) 鎳(nickel，Ni) 鉻(chromium，Cr) 錳(manganese，Mn) 鎢(tungsten，W)
鉬(molybdenum，Mo) 鈷(cobalt，Co) 釩(vanadium，V) 鈦(titanium，Ti) 矽(silicon，Si) 硫(sulphur，S) 磷(phosphor，P)
16. Ni-Cr-Mo鋼由於含Mo，使硬化能大增，其淬火有效值徑可達200mm以上。回火軟化之抵抗性大，可在高溫回火，
而得到很高的強韌性。Mo同時可改良Ni-Cr鋼高溫回火脆性之缺點，故是最優良的構造用鋼。
3.