111年 專技高考 冶金工程技師｜歷屆考題全文（機器抽取）
111年專門職業及技術人員高等考試建築師、31類科技師(含第二次食品技師)、大地工程技師考試分階段考試(第二階段考試)暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試冶金工程技師類科歷屆試題，含冶金熱力學、物理冶金學、金屬加工學（包括鑄、鍛、銲與熱處理）等 6 科。
共 6 份考卷｜資料來源：依政府資料開放授權條款（OGDL）第 1 版利用，資料集：考選部歷屆試題（data.gov.tw dataset 170565），111 年。
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冶金熱力學
下載：題目
官方不公布申論答案
代號：
02110
頁次：
2
－
1
111 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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、有一個 10 莫耳的理想氣體系統，初始狀態為壓力 10 atm 和溫度 27 ℃ （ 300 K ） 。假設此系統經歷下列循環 ⑴ ⑵ ⑶：
-
⑴ 可逆定溫膨脹到壓力 1 atm
-
；
-
⑵ 可逆定壓壓縮到體積為 24.6 liter ；
-
⑶ 可逆定容壓力增加到 10 atm
試計算在此一循環過程中，系統對外界所做的功。 （ 20
已知條件：
氣體常數 R=8.314 J/(mole K)=1.987 cal/(mole K)=0.082(liter-atm)/(mole K) 。
- 二、試以熱力學第一定律、第二定律和吉布士自由能（ Gibbs free energy ）的定 義為基礎，證明在大氣下，水的吉布士自由能隨著溫度升高而下降。 （ 20 分）
三、有一理想氣體系統，從狀態 A 體積膨脹到狀態 B ，試說明：
-
系統熵的變化和體積膨脹路徑的可逆性是否有關。 （ 10
-
分）
-
系統對外界所做的功和體積膨脹路徑的可逆性是否有關。 （ 10
-
分）
-
四、假設銅（ Cu ）與鎳 （ Ni ）在 727℃ 時形成理想固溶體（ ideal solid solution ） 。 試計算在 727℃ 時，銅鎳合金氧化而與一氧化銅（ Cu2O ）與氧化鎳（ NiO ） 達成平衡時的銅鎳成分（重量百分比） 。 （ 20 分）
已知條件：
- 。 分）
座號：
原子量：
63.54, 58.71 Cu Ni
) R 1.987 cal/ mol ( e K
五、試計算下列物質系統在 1400℃ 時鎂的蒸氣壓：
已知條件：
) R 8.314 J/(mole K
物理冶金學
下載：題目
官方不公布申論答案
02120
2 － 1
111 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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、若對一塊高純度的金屬塊施以冷加工，於退火時微結構會於「回復」後 發生「再結晶」 ，請回答下述問題。
-
請說明「再結晶」發生之機制，請討論其驅動力以及冷加工量與溫度 對「再結晶」的影響。 （ 10 分）
-
請畫出不同條件下恆溫退火時之「再結晶」比例曲線，並請說明曲線 代表之意義。示意圖即可，可用三個溫度之曲線說明。 （ 10 分）
-
二、請說明面心立方與體心立方的滑移系統以及說明臨界分解剪應力，並討 論一個面心或體心立方的單晶之滑移系統與臨界分解剪應力之關係。 （ 10 分）
-
三、下圖為不同 Ag-Cu 重量百分比成分的冷卻曲線。根據此冷卻曲線，我們 可以判斷此為共晶系統。 Ag 在 Cu 中的最大溶解度為 7.9% ， Cu 在 Ag 中最大溶解度為 8.8% ，室溫時幾乎沒有溶解度。本題皆使用重量百分比。
-
請決定 Ag 與 Cu 的熔點、共晶成分與共晶溫度、說明 50%Ag 之液相 線溫度及曲線變化。並請詳細說明各項資訊判斷的根據。 （ 15 分）
-
請畫出於 700℃ 時，隨著 Cu 比例增加，此合金的拉伸強度會如何變化 （示意圖即可，另外，於此溫度下 Cu 與 Ag 皆有 <10% 的固溶量） ，並 請說明微結構之強化機制。 （ 15 分）
座號：
-
四、若有一個純金屬從液相凝固，觀察其微結構，很常見到樹枝晶（ dendrite ） 生成。請畫圖並解釋此樹枝晶的生長機制。 （ 15 分）
-
五、將兩個金屬以擴散方式接合，而兩個金屬中間存在界面，可預期兩金屬 會發生交互擴散。假設系統為理想二元合金系統，請說明利用達肯分析 （ Darken's analysis ）方法，如何可以得到合金擴散行為的訊息。 （ 15 分）
-
六、請解釋二元相圖中，極小或極大（ minima or maxima ）是如何決定，請畫 圖並說明。 （ 10 分）
金屬加工學（包括鑄、鍛、銲與熱處理）
下載：題目
官方不公布申論答案
代號：
02130
頁次：
1
－
1
111 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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。
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一、 請以碳鋼的觀點說明銲接熱裂及冷裂形成的原因。 （ 20 分）
-
為了防止上述裂痕，建議對策有那些？（ 10 分）
-
二、 請說明再結晶熱處理的三階段及如何影響材料之性質。 （ 20 分）
-
請說明影響金屬再結晶晶粒大小的因素。 （ 10 分）
-
三、 請以鋼鐵的觀點說明表面淬火的原理及目的。 （ 10 分）
-
請說明何謂高週波淬火（ Induction hardening ）及火焰淬火（ Flame hardening ） 。 （ 10 分）
-
四、請說明電渣鑄造（ Electroslag casting ）與離心鑄造（ Centrifugal casting ） 兩種製程程序及其特性。 （ 20 分）
座號：
鋼鐵冶金學
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官方不公布申論答案
代號：
02140
頁次：
1 － 1
111 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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。
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一、請試述何謂高爐煉鐵與轉爐煉鋼？鐵水與鋼液有何不同？轉爐煉鋼與電 爐煉鋼有何不同？其產品有何差異？（ 40 分）
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二、製造發泡渣為電弧爐冶煉降低電力成本的重要關鍵技術，請寫出至少 3 種可以提升發泡渣性能的方法。 （ 15 分）
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三、請說明電爐脫磷與精煉爐脫硫的原理。並寫出至少 4 種在製程與造渣劑 成分上的相似與相異特性。 （ 30 分）
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四、高爐煉鐵為鋼鐵冶煉製程中 CO2 排放最高之製程，為了因應全球 2050 年達淨零碳排目標，請以冶金觀點提出有效降低 CO2 排放之可行方法， 並加以論述。 （ 15 分）
座號：
材料科學
下載：題目
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代號：
02150
1 － 1
111 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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：
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。
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本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
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一、請說明雙晶化（ Twinning ）的意涵以及分別詳述機械雙晶（ Mechanical twins ）和退火雙晶（ Annealing twins ）的主要形成原因。 （ 20 分）
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二、何謂擬彈性（ Pseudoelasticity ）？有一 Cu-39.8%Zn 熱彈性合金在 196K 及彈性應變範圍內，對其施加荷重 （ Loading ） 然後釋放荷重 （ Unloading ） ， 可獲得以下的應力 -應變曲線圖，請試述其過程會發生什麼相變化？ （ 20 分）
Stress(MN/m 2 )
Strain(%)
Cu-39.8%Zn at 196K
-
三、請說明材料破裂韌性（ Fracture toughness ）的意涵，並詳述比較平面應力 破裂韌性 （ Plane stress fracture toughness ， KC ） 和平面應變破裂韌性 （ Plane strain fracture toughness ， KIC ）分別與試片厚度的關係以及試片破斷表面 特徵之差異性。 （ 20 分）
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四、一般多晶體金屬材料經冷作加工（ Cold work ）後，需以退火熱處理方式 來回復冷作加工前的狀況，請詳述在退火製程期間所造成不同階段微結 構的改變。 （ 20 分）
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五、請詳述不銹鋼的敏化現象（ Sensitization ） ，並依不銹鋼發生敏化的機制 說明安定化（ Stabilization ）處理可採用的方法（試列舉 5 種） 。 （ 20 分）
座號：
材料分析技術
下載：題目
官方不公布申論答案
02160
頁次：
2
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1
111 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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。
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本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
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一、在拉伸實驗所獲得的負荷伸長曲線（ load-elongation curve ） ，如何轉換成 工程應力應變曲線（ engineering stress-strain curve ）？（ 10 分）試詳述工 程應力應變曲線與真應力應變曲線（ true stress-strain curve ）的差異性？ （ 10 分）
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二、請說明下列五項材料分析技術主要得到的分析項目（如成分、結晶結構 等） ： （每小題 5 分，共 25 分）
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X光進行繞射（ X-ray diffraction, XRD ）
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掃描式電子顯微鏡（ scanning electron microscopy, SEM ）的影像（相片）
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掃描式電子顯微鏡中 X光能量散佈光譜（ Energy dispersive spectroscopy, EDS ）
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掃描式電子顯微鏡中 X光波長色散佈光譜（ Wavelength dispersive spectroscopy, WDS ）
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掃描式電子顯微鏡中背向散射電子繞射（ Electron backscattered diffraction, EBSD ）
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三、於電子顯微鏡中，試說明： （每小題 5 分，共 15 分）
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其聚焦的透鏡（ Lens ）與光學顯微鏡的透鏡有何差異與相似之處？
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其燈絲（ filament ）產生電子束的兩種主要方式。
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其產生電子束的這兩種方式中，何者的影像解析度為佳？並說明原因。
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四、金屬材料機械性質的破壞韌性（ Fracture toughness ）試驗中，說明通常因 為下列試驗狀況不同時，其試驗結果會不同： （每小題 10 分，共 20 分）
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溫度於 (A)-20℃ （零下 20℃ ）與 (B)25°C 時，何者溫度 (A) 或 (B) 通常金 屬材料試片破壞韌性會較高？並說明原因。
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當變形的速率（ Strain rate ）自 10 -1 sec -1 提升至 10 5 sec -1 ，通常金屬材 料試片破壞韌性會上升或下降？並說明原因。
座號：
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五、金屬材料機械性質的疲勞（ Fatigue ）試驗中，說明通常會因為下列試片 狀況不同，金屬材料試片疲勞性質會改變。 （每小題 10 分，共 20 分）
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試片表面經過兩種 (A) 與 (B) 研磨拋光處理方式： (A) 研磨至砂紙 #200 號， (B) 研磨至砂紙 #2000 號再經電解拋光（ Electropolishing ） ，何者表 面處理後金屬材料試片有較佳的疲勞性質？並說明原因。
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試片表面有較大的張應力（ Surface tension ）存在，金屬材料試片疲勞 性質會提升或下降？並說明原因。