02110

107 年專門職業及技術人員高等考試 建築師、技師、第二次食品技師考試暨 普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等

別：高等考試

類

科：冶金工程技師

科

目：冶金熱力學

考試時間：

2 小時

※注意：

 可以使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、請寫出熱力學第一定律、第二定律及熱焓（ enthalpy ）定義的數學式，並 -⎞ ⎛ ∂ 分）

• 二、請證明理想氣體在恆溫下，其內能（ internal energy ）與熱焓（ enthalpy

• ） ⎞ ⎛ ∂ ⎞ ⎛ ∂ 分）

• 三、 H2O 在一大氣壓下熔點之熔解熱（ heat of melting ）為 6008 J/mole ；其固 體及液體的熱容量值 (Cps, Cp A ) 為：

請計算冰在 -23 ℃之熔解熵（ entropy of melting ）， Δ S A s 為多少？（ 20 分）

• 四、二元 A-B 合金系統的相圖如下所示。假設液相溶液為規則溶液（ regular solution ） ，固相溶液為理想溶液；請由此兩溶液的自由能曲線方程式並 依據下述已知數據算出液相規則溶液的 Ω A 值。 （ 20 分）

A 金屬：

Δ G o m(A) = 2200 - 7.05T (J/mole)

B 金屬：

Δ G o m(B) = 2100 - 6.95T (J/mole)

67

℃

T

S

A

註：

S 為固相， A 為液相。

座號：

五、考慮氨氣的高溫分解反應及其自由能變化 Δ G o ：

2NH3 = 3H2+N2 ； Δ G o = 87030 -25.8 T A nT -31.7T(J)

當 1 mole 的氨氣在 300 ℃分解達到平衡時，假設在混合氣中 N2 的莫耳 分率為 0.2 ；請計算出此狀態的氣體總壓力。另外當溫度增高或總壓力 增大的各別情況下，混合氣中 N2 氣體的莫耳分率是否增加或減少？請 詳細說明其依據與原理。 （氣體常數 R=8.314 J/K-mole ）（ 20 分）

02120

107 年專門職業及技術人員高等考試 建築師、技師、第二次食品技師考試暨 普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等

別：高等考試

類

科：冶金工程技師

科

目：物理冶金學

考試時間：

2 小時

※注意：

 禁止使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、寫出下圖中 100 標準立體投影圖的未標明指標（ a, b, c …… i, j ） 。 FCC p

有一 單晶受ㄧ拉力，其拉力軸為下圖 點，求出其主滑移系統 （ primary slip system ） 、交叉（ cross-slip ）滑移系統、共軛（ conjugate ） 滑移系統、臨界面（ critical plane ）及最終拉力軸方向。改成受壓縮時， 其共軛滑移系統為何？（ 20 分）

• 二、  定義本質、交互、輻射擴散係數 （ intrinsic, inter-, and radioactive diffusion coefficients ）並列出三者之間的關聯。 （ 10 分）

•  導出費克第二定律（ Fick's second law ） ：

其中 NA 與 NB 是 A 與 B 原子的原子分率， DA 與 DB 是 A 與 B 原子的本 質擴散係數（ intrinsic diffusion coefficient ） ， t 是時間， x 是位置。 （ 10 分）

座號：

• 三、半徑 r 厚度 h 圓盤狀固體胚核（ embryo ）於液體中孕核（ nucleation ）在 模壁上，如下圖所示，計算此一異質孕核臨界圓盤胚核的半徑 r * 、高度 h * 、自由能差 Δ G* 。 （以體積化學自由能改變 （ volume chemical free energy change Δ g v ） 、邊面表面能（ side surface energy γ r ） 、端面表面能（ edge surface energy γ h ）來表示） 。再計算均質（ homogeneously ）孕核同樣尺 寸臨界圓盤胚核的半徑 r * 、高度 h * 、自由能差 Δ G* 。 （ 20 分）

h,

γ

h

90

°

2

r,

γ

r

Solid

Mold

• 四、大量冷加工鎳金屬進行非恆溫退火（ annealing ）處理時，在同一圖中繪圖 並說明其硬度、電阻率、放熱量的變化情形，再以微結構變化加以解釋。 （ 20 分）

• 五、  Fe-0.85%C 普通碳鋼淬火成麻田散鐵（ martensite ）再回火（ tempering ） 時，隨著回火溫度增加，其微結構有那些變化？若是 Fe-0.10%C 普通 碳鋼，則微結構變化有何不同？（ 10 分）

•  繪圖並說明在共析碳鋼（ eutectoid carbon steel ）乾淨的沃斯田鐵晶界 （ austenite ）上如何孕核與成長出波來鐵（ nucleation and growth of pearlite ） 。 （ 10 分）

02130

1 － 1

107 年專門職業及技術人員高等考試 建築師、技師、第二次食品技師考試暨 普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等

別：高等考試

類

科：冶金工程技師

科

目：金屬加工學（包括鑄、鍛、銲與熱處理）

考試時間：

2 小時

※注意：

 禁止使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、扣件又稱連接件，鋼製螺絲是扣件之最大宗，我國為扣件外銷重要的國 家，請依序列出螺絲生產之金屬加工方法與步驟，並試述  各方法對鋼 鐵材料性質之影響（ 15 分） ，  為維護扣件品質應留意之參數（ 15 分） 。

• 二、鑄造是人類使用金屬材料最古老的方法，請說明鑄造鐵與銅之差異。現 代的交通工具生產常常用球墨鑄鐵當做耐磨耗零件，請說明它的原理與 作法。 （ 20 分）

• 三、金屬材料之加工方法有熱鍛、冷鍛、熱軋、冷軋，請詳細說明其相同與 相異點，並敘述為何選擇該加工方法？請以產品的觀點舉出各加工方法 應用的例子。 （ 30 分）

• 四、鋼鐵製品在加工成形後經常需要再經過退火熱處理，請說明退火熱處理 的方法、原理、品質評斷方法。 （ 20 分）

座號：

02140

1 － 1

107 年專門職業及技術人員高等考試 建築師、技師、第二次食品技師考試暨 普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等

別：高等考試

類

科：冶金工程技師

科

目：鋼鐵冶金學

考試時間：

2 小時

※注意：

 禁止使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、請說明煉鋼廠之連續鑄造設備必須設置一段適當長度之垂直部之理由 以及鋼材品質之相關性。 （ 20 分）

• 二、請說明煉鋼廠生產過程所產生之副產品及其應用目的。 （ 20 分）

• 三、螺絲螺帽扣件產業為我國創造產值，請說明常用之主流鋼材為 10B21 之 特性與製程。 （ 20 分）

四、請說明共析與共晶在鋼鐵製程上之差異。 （ 20 分）

• 五、請說明變壓器、馬達等鐵蕊常用之鋼材品質重點。 （ 20 分）

座號：

02150

1 － 1

107 年專門職業及技術人員高等考試 建築師、技師、第二次食品技師考試暨 普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等

別：高等考試

類

科：冶金工程技師

科

目：材料科學

考試時間：

2 小時

※注意：

 可以使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、已知兩原子間的相吸能量為 r a -；而相斥能量為 8 r b ，其中 a 、 b 為常數，而

• r 為兩原子間的距離。請推導出此二原子間的：

•  平衡鍵結長度。 （ 10 分）

•  平衡鍵結能量。 （ 10 分）

• 二、常見的 18K 金常由 75 重量百分比的金與 25 重量百分比的銅所構成；某 位工程師誤以 75 原子百分比的金與 25 原子百分比的銅熔融製作了一公 斤的合金，身為冶金工程技師的你：

•  請列出算式並說明應該添加金或銅那一個元素？（ 10 分）

•  至少添加多少量的前述金屬元素進行重熔，才能將錯誤的合金修正為 正確的 18 K 金？（ 10 分）

• （金的原子量為 197 、密度為 19.3 g/cm 3 ；銅的原子量為 63.5 、密度為 8.96 g/cm 3 ）

• 三、  請比較石墨與鑽石的鍵結。 （ 10 分）

•  定性比較且說明兩者導熱性以及導電性之差異。 （ 10 分）

• 四、請詳述塑膠射出成形以及金屬精密鑄造等兩種材料製造的流程。 （ 20 分）

• 五、請試述下列名詞之意涵： （每小題 5 分，共 20 分）

•  應力集中指數（ stress concentration factor ）

•  黏彈性（ viscoelasticity ）

•  應變硬化指數（ strain-hardening exponent ）

•  柏松比（ poisson's ratio ）

座號：

1 － 1

107 年專門職業及技術人員高等考試 建築師、技師、第二次食品技師考試暨 普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等

別：高等考試

類

科：冶金工程技師

科

目：材料分析技術

考試時間：

2 小時

※注意：

 禁止使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、 X 光是進行材料結構非破壞性檢測的常用光源之一。（每小題 10 分， 共 30 分）

•  請說明 X 光源的產生方式。

•  如何以 X 光作為光源進行材料的組成分析？舉一例並說明其原理。

•  如何以 X 光作為光源分析材料的化學鍵結？舉一例並說明其原理。

• 二、對一結晶材料，以 X 光進行繞射分析可以得知材料的晶體結構。

•  請說明此技術的分析原理。（ 5 分）

•  比較粉末樣品與磊晶薄膜樣品的 X 光繞射圖譜有何差異？（ 10 分）

•  比較以 X 光和電子束進行繞射分析可能產生那些差異？（ 10 分）

• 三、以顯微鏡觀察材料微結構時，解析度是重要考量因素。

•  請問解析度的定義？（ 5 分）

•  為什麼電子顯微鏡的解析度比光學顯微鏡高？（ 5 分）

•  光和電子束的路徑控制方式有何差別？（ 10 分）

•  穿透式電子顯微鏡的解析度是多少？（ 5 分）

•  使用電子顯微鏡有何特殊限制？（ 5 分）

• 四、關於材料衝擊試驗： （每小題 5 分，共 15 分）

•  為何衝擊試片多加工成具有凹槽？

•  說明如何從衝擊破斷面判斷材料韌脆性。

•  簡單繪出衝擊能量與測試溫度關係。

座號：