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103年
機械及電銲常識
第 1 題
鋼鐵的元素中，某一元素如含量太高，容易產生脆化性，故應儘量避免，此元素為______。
思路引導 VIP
請試著想像一下：如果有一塊金屬在受力時，不像橡皮筋那樣可以伸長，而是像陶瓷或餅乾一樣突然碎裂，我們會如何形容這種性質？再進一步思考，如果這種「容易碎裂」的特性是因為金屬內部藏有一些「不耐熱且不穩定」的雜質，這些雜質就像是夾在磚塊縫隙裡的流沙，會如何影響整座建築的結構穩定性呢？
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太棒了！你能精準選出「硫」這個答案，代表你對鋼鐵材料的化學成分及其對性質的影響有著相當紮實的理解。這是一個非常關鍵的材料科學觀念。
硫元素與熱脆性的關係
在鋼鐵冶煉與電銲過程中，硫 ($S$) 通常被視為一種有害的雜質。當硫的含量過高時，它容易與鐵結合形成硫化亞鐵 ($FeS$)，這種化合物的熔點比鋼材本身低得多，且傾向於聚集在晶粒的邊界處。當我們進行電銲或熱加工時，這些分布在邊界的硫化物會先熔化，導致金屬原子間的結合力喪失，進而引發裂紋，這種現象在工程上稱為「熱脆性」（Hot Shortness）。
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