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研究生：	周民瑜 Chou, Ming-Yu
論文名稱：	常見結構用鋼材火害後機械性質之研究 The Post-Fire Mechanical Properties of Some Common Structural Steels
指導教授：	鍾興陽 Chung, Hsin-Yang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering
論文出版年：	2008
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	199
中文關鍵詞：	機械性質、火害後、結構用鋼材
外文關鍵詞：	Structural Steels, Mechanical Properties, Post-Fire
相關次數：	點閱：100 下載：8
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本研究針對兩種國內常見的建築結構用鋼材（ASTM-A36與A572 Gr50）與一新開發之耐火鋼材（SN490C-FR），在進行不同高溫的加熱後，使用不同的冷卻方式對鋼材進行冷卻，以模擬火害後的鋼材性質，再利用標準拉伸試驗和標準沙丕試驗進行巨觀的機械性質試驗，以求得鋼材在受到不同高溫火害及不同冷卻方式下的機械性質，並將結果加以彙整和比較，同時，除了巨觀的機械性質試驗之外，本研究也針對鋼材的微結構組織進行金相觀測，並配合巨觀的機械性質相關試驗的結果，加以交叉分析與討論，結果顯示：鋼材受到較低的火害溫度時，鋼材的機械性質不會因冷卻方式的不同或是火害溫度的不同而影響鋼材的機械性質，但火害超過一定的高溫時，火害溫度或冷卻方式將會對鋼材的機械性質造成影響。

Two kinds of structural steels (ASTM-A36 and A572 Gr.50) widely used in building construction, and a newly developed fire resistant steel (SN490C-FR) were heated to ten different high temperatures in the furnace and then cooled down to ambient temperature by two different methods (air-cooling and water-cooling) to simulate the structural steel properties after fire in this study. These simulated fire-damaged steels were tested using the standard tensile coupon testing and the Charpy V-notch testing to acquire the mechanical properties of the steels damaged by various high temperatures with two cooling methods. The metallographic tests were also performed in this study to understand how the high temperatures and cooling methods influence the microstructures of these simulated fire-damaged steels and then change the mechanical properties of these steels. The test data show that: (1) the mechanical properties of fire-damged steels are similar to those of steels at ambient temperature when the fire is below a certain temperature; however, (2) the fire temperatures and cooling methods affect the mechanical properties of fire-damged steels when the fire is above a certain high temperature.

摘要	I
Abstract	III
致謝	V
表目錄	IX
圖目錄	XI
第一章 緒論	1
1 研究動機與背景	1
2 研究目的	2
3 研究方法	2
4 論文架構	3
1 前言.	5
2 火害後鋼材的機械性質	5
第三章 鋼鐵材料的熱處理	9
1 前言.	9
2 鐵-碳平衡圖	9
3鋼材內各組織機械性質簡介	10
3.1 肥粒鐵 (Ferrite)	10
3.2 雪明碳鐵(Cementite)	10
3.3 波來鐵組織 (Pearlite)	11
3.4 變韌鐵組織 (Bainite)	11
3.5 麻田散鐵組織 (Martensite)	12
4 鋼材組織的相變態	12
5 鋼材的熱處理和恆溫變態	14
5.1 恆溫變態	14
5.2 熱處理	14
5.2.1 正常化 (Normalizing)	15
5.2.2 退火 (Annealing)	15
5.2.3 淬火 (Quench)	16
5.2.4 回火 (Tempering)	17
5.3 冷卻速度對鋼材的影響	17
第四章 機械性質相關試驗規劃與步驟	27
1 前言.	27
2 試驗設備儀器介紹	28
2.1 加熱設備-電子式加溫爐	28
2.2 標準拉伸試驗儀器介紹	29
2.2.1 萬能試驗機	29
2.2.2 延伸計	29
2.3 沙丕試驗儀器介紹	29
3 試驗材料和試體準備	30
3.1 試驗材料種類介紹	30
3.1.1結構用碳鋼(A36)性質介紹	30
3.1.2 加鈮釩高強度低合金結構用鋼(A572) 性質介紹	31
3.1.3 耐火鋼(SN490C-FR)	33
3.2試體準備	33
3.2.1 一次加工	34
3.2.2 模擬火害	34
3.2.3 二次加工	35
2.2.4 試體命名-編號方式	36
4 試驗過程	37
4.1 標準拉伸試驗	37
4.2 沙丕試驗	38
第五章 金相組織觀測	61
1 前言.	61
2 儀器介紹	61
2.1 精密金相研磨機	61
2.2 金相顯微鏡	61
3 試驗流程	62
3.1 試體切取	62
3.2 粗磨	62
3.3 細磨	63
3.4 拋光	63
3.5 蝕刻	64
3.5 觀測和拍攝	64
4 金相組織觀測結果	65
第六章 試驗結果與討論	87
1 前言.	87
2 高溫火害後試體介紹	87
3 標準拉伸試驗結果	88
3.1降伏強度比較	88
3.2極限強度比較	90
3.3降伏比比較	92
3.4延伸率比較	93
4 沙丕試驗結果	94
5試驗結果討論	96
5.1 試驗現象討論	96
5.1.1 冷卻方式對鋼材性質的影響	96
5.1.2 溫度效應對鋼材性質的影響	98
5.2 試驗結果和文獻比較	102
5.3 試驗結果在工程上的建議	102
參考文獻	167
附錄	169
作者簡介	199
                                    

ASTM Designation:E8-82. Standard Methods of Testing of Metallic Materials.
Smith, C. I.,Kirby, B. R., LapwoodmK, D. G., Cole, J., Cunningham, A. P.and Preston, R. R.,“The reinstatement of fire damage steel framed structures,” Fire safety journal ,Volume4, Issue1, pp21-62(1981)
Setién, J., Gonzáblez, J. J., Alvarez, J. A. and Polanco, J. A. “Evolution of mechanical behaviour in a structural steel subjected to high temperatures,”Engineering Failure Analysis 9,pp191-200(2002)
中華民國材料科學學會，“鋼鐵材料手冊”，科技叢書(1998)
中華民國結構工程協會，”鋼結構極限設計法設計手冊”，科技叢書(2005)
中國國家標準CNS 編號3033，“金屬材料衝擊試片”，經濟部中央標準局，台灣，(1998)
中國國家標準CNS 編號3034，“金屬材料衝擊試驗法”，經濟部中央標準局，台灣，(1998)
金重勳，“機械材料”，復文書局，台南市(1995)
金重勳，“熱處理” ，復文書局，台南市(1998)
林震，洪天送，李世榮，粱添財，“機械工程試驗(一) 材料試驗”，總經銷新科技書局，台北(1988)
林子賓，“高溫下螺栓孔承壓能力之研究”，國立成功大學土木工程系，台南（2006）
林志宏，“火害後鋼鐵材料微巨觀行為探討”，國立台灣工業技術學院營建工程技術研究所，台北(1997)
詹添印，廖德潭，周漢標，”機械材料試驗”，金華科技圖書股份有限公司，台北(2002)
黃振賢，“修訂二版機械材料”，新文京開發出版股份有限公司，台北縣(2003)

校內：2023-08-27公開
校外：2058-08-27公開電子論文尚未授權公開，紙本請查館藏目錄

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