如圖所示，x 軸為作用力的反覆加載週期數目（N），y 軸為鋼所承受的應力（MPa）大小，若所承受的應力比材料本身的降伏應力小，該圖主要在說明鋼的何種性質？應力（MPa）鋼反覆加載週期數目（N）

本題考點

鋼材的疲勞性質，也就是「應力–反覆加載次數曲線」（S–N 曲線）的判讀。

正解理由

題圖橫軸是反覆加載週期數目、縱軸是鋼所承受的應力，曲線的形態是：施加的應力越高，鋼能撐過的反覆次數越少；應力降到某一水準以後，曲線轉為接近水平。題幹又限定所承受的應力比降伏應力小，代表單獨一次加載並不會讓鋼降伏，破壞是反覆加載使微小裂縫萌生、逐次擴展、最後斷裂所累積出來的結果，這種「低於降伏應力、因反覆加載而破壞」的現象就是疲勞。曲線右段趨於水平的應力水準稱為疲勞限（耐久限），應力低於它時，鋼可承受極多次反覆而不發生疲勞破壞。故選 A。

逐項排除

1. (A)

   符合。圖的兩個座標軸正好是 S–N 曲線的定義：縱軸應力、橫軸到破壞時的反覆次數；曲線下降段表示應力越大壽命越短，趨平段表示疲勞限，這正是「疲勞現象」要說明的內容。

2. (B)

   不符。彈性係數是彈性範圍內應力與應變的比值，必須由應力–應變曲線初始直線段的斜率求得；本圖橫軸是反覆次數而不是應變，圖上讀不出任何應變，因此無法說明彈性係數。

3. (C)

   不符。彈塑性行為描述的是材料超過降伏點後的應力–應變關係（彈性段、降伏平台、應變硬化），前提是應力達到或超過降伏應力；本題明定應力低於降伏應力，且圖軸不是應變，與彈塑性行為無關。

4. (D)

   不符。韌性是材料破壞前吸收能量的能力，要用應力–應變曲線下的面積或衝擊試驗的吸收能來表示；本圖沒有能量也沒有應變資訊，不能用來說明韌性。

演算步驟

1. 本題不需數值運算，判讀程序為：①確認縱軸為應力、橫軸為反覆加載次數，即 S–N 曲線；
2. ②曲線隨次數增加而下降，表示應力越高、可承受次數越少；
3. ③曲線右段趨平，表示存在疲勞限；
4. ④題幹限定應力低於降伏應力，排除與降伏有關的彈塑性行為，得到疲勞現象。

記憶點