下列有關鋼材一般力學性能特性之描述何者錯誤？

本題考點

鋼材拉伸試驗所得的幾項力學指標（降伏強度、伸長率、降伏比、應變硬化、厚度方向斷面縮率）彼此之間的消長關係，以及哪一項指標其實不由強度等級決定。

正解理由

鋼材的強度與延性大致是此消彼長：提高降伏強度的手段（添加合金元素、控軋控冷、調質熱處理、冷加工）會同時壓縮降伏後還能繼續變形與增強的空間，所以強度愈高，伸長率愈低、降伏比愈高、應變硬化愈不明顯；反過來，強度愈低的軟鋼，延性指標愈好。但「鋼板厚度方向（Z 向）斷面縮率」不屬於這條消長線：它反映的是鋼板沿板厚方向受拉時抵抗層狀撕裂的能力，主要取決於鋼中硫含量與經軋延壓扁的非金屬夾雜物（如硫化錳）多寡與形態，也就是煉鋼純淨度與脫硫處理，而不是降伏強度高低。

降伏強度低的鋼板若夾雜物多，Z 向斷面縮率照樣偏低；高強度鋼板經過脫硫與夾雜物形態控制，Z 向斷面縮率也可以很高。題目問錯誤的敘述，(C) 把 Z 向性能綁在強度等級上，與材料原理不符，故選 C。

逐項排除

1. (A)

   正確。伸長率是拉伸試驗中試體斷裂時的永久伸長量，與斷面積減小率同為衡量延性的指標，《建築物混凝土結構設計規範》第 2.3 節 即以這兩項區分延性鋼構件與脆性鋼構件。強化鋼材的機制是阻礙晶格內差排移動，差排愈難移動，材料降伏後能累積的塑性變形就愈少，因此降伏強度愈高，伸長率趨於愈低。考生要分清楚：伸長率低不等於脆，只是可用的塑性變形量較小。

2. (B)

   正確。降伏比是降伏強度除以抗拉強度。高強度鋼材的降伏強度被拉高的幅度大於抗拉強度，兩者愈來愈接近，降伏比隨之升高。降伏比高代表降伏之後到斷裂之前的強度餘裕小，塑性區不容易沿構材擴展；《建築物混凝土結構設計規範》第 20.2.2.5 節 對耐震系統的鋼筋要求實際抗拉強度與實際降伏強度之比值至少 1.25，並說明此比值愈大，降伏區長度愈長，正是在限制降伏比不得過高。

3. (C)

   錯誤，為本題答案。錯在把 Z 向斷面縮率的成因歸給降伏強度。正確說法應為：鋼板厚度方向斷面縮率主要取決於硫含量與非金屬夾雜物的數量與形態，與降伏強度高低沒有一定的趨勢關係；要提高 Z 向斷面縮率，靠的是降低硫含量與控制夾雜物形態，而不是降低強度等級。這項性能在承受板厚方向拉力的銲接接頭（如 T 形接頭、箱型柱內橫隔板與柱板的全滲透銲）特別重要，需要時另以具厚度方向性能保證的鋼板指定，與強度等級分開規定。

4. (D)

   正確。降伏強度低的軟鋼，應力應變曲線有明顯的降伏點與降伏平台，平台之後進入應變硬化段，應力還能大幅爬升到抗拉強度，應變硬化顯著。高強度鋼材則常常沒有明顯降伏點而是逐步降伏，《建築物混凝土結構設計規範》第 20.2.1.2 節 指出較高強度等級的鋼筋、鋼線通常不會出現明顯降伏的應力應變行為，需用橫距法決定降伏強度；這類材料降伏後強度增量小，應變硬化較不顯著。

記憶點