高考申論題
110年
[材料工程] 物理冶金
第 一 題
📖 題組：
共析鋼(Fe-0.8C)由沃斯田鐵相變化為麻田散鐵(Martensite),其過程為一無擴散相變化,說明:
共析鋼(Fe-0.8C)由沃斯田鐵相變化為麻田散鐵(Martensite),其過程為一無擴散相變化,說明:
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
其相變化機制與存在於微結構內之缺陷。(10分)
思路引導 VIP
看到「麻田散鐵」與「無擴散」，應直覺連結至「剪切應變」主導的軍式相變與 Bain 應變模型。作答時需拆分為「相變機制（FCC轉BCT的原子協同移動）」與「微觀缺陷（釋放應變能的晶格不變形變：差排與雙晶）」兩層次進行條列說明。
小題 (二)
為何麻田散鐵是一種介穩定微結構?如何使其成為安定微結構?(10分)
思路引導 VIP
解題應從「相變熱力學與動力學」的競爭關係切入。首先以微觀晶格畸變（過飽和碳導致BCT結構）與高應變能解釋其熱力學上的高能介穩定態；接著利用動力學上的擴散機制（回火提供活化能），說明碳原子如何析出並使系統回歸至穩定的肥粒鐵與雪明碳鐵相。
麻田散鐵相變機制
💡 無擴散軍式相變，藉由晶格剪切與不變形變產生高硬度微結構。
🔗 麻田散鐵無擴散相變程序
- 1 快速冷卻 — 抑制原子擴散，使碳原子強行固溶在晶格間隙中。
- 2 Bain 應變 — 鐵原子協同位移，晶體結構由 FCC 轉向 BCT。
- 3 晶格不變形變 — 藉由雙晶或滑移釋放巨大的剪切應變能。
- 4 最終組織 — 高碳環境下形成具精細雙晶缺陷的片狀麻田散鐵。
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🔄 延伸學習：延伸學習：冷卻速率對 Ms 點及殘留沃斯田鐵含量的影響。
