02110

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109 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 32 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、 109 年第二次專門職業及技術人員特種考試驗光人員考試試題

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。

• 1 莫耳的理想氣體最初壓力是 P1 ，體積 V1 ，溫度 T1 ，可以經由可逆等溫 膨脹和可逆絕熱膨脹至體積增加為 V2 ，請證明在 P-V 圖上何種膨脹過 程所做的功比較多。 （ 20 分）

• 利用吉布士自由能（ Gibbsfree energy ） G 的定義（ G H TS   ） ，當 1 莫耳 的理想氣體經歷了可逆絕熱過程，溫度從 1 T 變化到 2 T 時，證明其吉布士 自由能變化為： （ 15 分）

• 某一煉鋼廠正在提煉合金鋼，盛鋼桶內的鋼液含有 0.002 wt% 的氧， 操作員將金屬釩在溫度 1830 K 時加入盛鋼桶內，使生產的合金鋼中含 有 1 wt% 的釩，計算盛鋼桶內鋼液中的氧含量必須如何控制，方能避免 鋼中的釩氧化成三氧化二釩造成損失。 （ 20 分）

已知：

• 金屬鐵的正常沸點是 3135K ，液體鐵的蒸氣壓隨溫度變化為 3.8 × 10 -3 atm/K 。 計算金屬鐵在 3135 K 時的莫耳蒸發潛熱。 （ 25 分）

化學反應 ( ) ( ) ( ) 3 6 2 4 4 8 2C H C H C H g g g   的平衡常數 K 在溫度範圍 300K ～ 600K

計算此反應在 T = 400 K 時的標準反應焓（ standard reaction enthalpy ， 0 H  反應 ）以及標準反應熵（ standard reaction entropy ， 0 S  反應 ） 。 （ 20 分）

座號：

02120

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109 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 32 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、 109 年第二次專門職業及技術人員特種考試驗光人員考試試題

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。

• 說明合金材料： （每小題

•  再結晶溫度。

•  冷加工與熱加工。

•  冷加工之塑性變形機構。

•  熱加工之塑性變形機構。

•  高溫下使用的超合金引擎葉片是單晶或是多晶？為什麼？

請回答下列問題：

•  析出強化與散佈強化有何異同？（ 10 分）

•  影響析出硬化曲線之因素。 （ 5 分）

說明金屬材料：

•  在什麼微結構下需進行製程退火，其目的為何？（ 5 分）

•  製程退火之過程及其在各個過程中分別消除那種微結構缺陷？（ 15 分）

• 請回答下列問題： （每小題 5 分，共 20 分）

•  固態金屬原子間的擴散機構有那些？

•  何謂柯肯德爾效應（ Kirkendall effect ）？

•  柯肯德爾效應是藉由何種擴散機構所導致？

•  柯肯德爾效應對於焊接導線會有什麼影響？為什麼？

• 若在一共晶型合金系統中，合金由液體固化時會產生微觀偏析 （ micro-segregation ） 。

•  請敘述其原因。 （ 10 分）

•  應用上有何害處？（ 5 分）

•  如何消除微觀偏析？（ 5 分）

5 分，共 25 分）

座號：

02130

1 － 1

109 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 32 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、 109 年第二次專門職業及技術人員特種考試驗光人員考試試題

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。

• 金屬材料有鐵、鋼、銅、鋁、鎂合金等，其生產加工技術的發展與人類 文明息息相關，請依照規範，各列舉一種材料，並試述其用途、加工方 法及原理。 （ 20 分）

• 我國是金屬螺絲與螺帽之生產大國，請依先後次序列舉鋼製螺絲螺帽從 原料到出貨之加工與生產流程，並說明每一流程的原理、目的與影響最 終產品的關鍵因素。 （ 30 分）

• 銲接是金屬材料重要的接合手段，試畫出銲接材料受到不同熱歷程的區 域，並說明應留意之品質問題以及改善方法。 （ 25 分）

• 鑄造是金屬材料生產的重要方法，試問金屬鑄造方法有那幾種？說明其 原理、方法與優劣點。 （ 25 分）

座號：

02140

1 － 1

109 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 32 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、 109 年第二次專門職業及技術人員特種考試驗光人員考試試題

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。

• 分散於鋼材基地中之介在物顆粒大小，對鋼品之後續塑性加工以及耐疲 勞壽命上有不良影響，因此在鋼品生產過程必須有效處理，請分別針對 尺寸較大（ 100 μm 以上）與較小（ 10 ~ 50 μm ）之介在物，具體說明對 策方法之差異。 （ 20 分）

• 高爐所使用之焦炭是將煤碳在煉焦爐約 1150 度左右生產製造後，投入 高爐使用，請具體說明功能及作用為何？（ 20 分）

• 轉爐煉鋼一般是先在魚雷車實施熔湯預備處理；然後進行一次精煉， 之後實施二次精煉，請分別具體說明上述各工程之功效。 （ 20 分）

• 介在物多量存在導致鋼材品質劣化，因此縱使在鋼胚連續鑄造過程仍必 須設法降低介在物顆粒含量，以及避免介在物存在鋼胚表面，此問題必 須從連鑄製程設備上進行有效改善，請具體列舉三項對策方法。 （ 20 分）

• 鋼鐵製程重點有：  熔湯前處理  轉爐煉鋼二次精煉  鋼胚連續鑄造  軋延及熱處理，上述四個項目互相對應下，必然發生之材料微觀組織 學特徵請具體詳述。 （ 20 分）

座號：

02150

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109 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 32 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、 109 年第二次專門職業及技術人員特種考試驗光人員考試試題

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。  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 比較相同成分（ composition ）的玻璃材料與單相（ single phase ）的多晶 （ polycrystalline ）材料，兩者的原子排列方式有何根本的差別？又兩者的 微觀結構（ microstructure ）有何根本的差別？（ 20 分）

• 下圖顯示一個 A-B 合金系統的相圖（ phase diagram ） ，其中  及 β 是固溶體 （ solid solution ） 。 a 及 b 兩個不同成分（ composition ）由高溫時的液相（ L ） 以極緩慢的速率（以維持相平衡）降溫至 25  C 。請分別繪出此兩個合金在 25  C 的微觀結構（ microstructure ）為何？並標示相（ phase ）的名稱。 （ 20 分）

A

B

L





25



C

a

b

溫

度

成分

• 對金屬施以冷加工（ cold work ） ，使其塑性變形（ plastic deformation ） ，則 其降伏強度 （ yield strength ） 將如何變化？又請以結構缺陷 （ structural defect ） 解釋為何有此變化？（ 20 分）

• 請詳述平板狀強化玻璃 （ temperedglass ） 於厚度方向的應力 （ stress ） 分佈為何？ 並解釋為何此應力分佈可使玻璃有高破裂強度（ fracture strength ）？（ 20 分）

• 如下圖，在碳鋼（ carbonsteel ）的表面披覆鋅，當此材料表面有小損傷而露出 碳鋼時，請解釋為何鋅可抑制碳鋼在腐蝕環境中的腐蝕（ corrosion ）？（ 20 分）



鋅披覆層

損傷

碳鋼

座號：

02160

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109 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 32 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、 109 年第二次專門職業及技術人員特種考試驗光人員考試試題

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。

• 在拉伸試驗中： （每小題 10 分，共 20 分）

•  試述拉伸試片為何要設定標距（ gauge length ）？其目的為何？

•  以試片標距為依據，詳述如何設定拉伸變形的應變率（ strain rate ）？

• 試述掃描穿隧顯微鏡（ scanning tunnel microscopy, STM ）工作原理與主 要應用，並說明為何可以不需要真空環境中操作？（ 10 分）

• 於掃描式電子顯微鏡 （ scanning electron microscopy, SEM ）表面形態成像中： （每小題 10 分，共 30 分）

•  不論是否為導體的試片，試述試片邊緣總是會有較強的訊號？

•  既使是金屬試片，試述為何有時也會鍍導電層？

•  承題  ，試述此導電層為金（ Au ）或碳（ C ）？請說明原因。

• 試述聚焦離子束（ focused ion beam, FIB ）的成像與工作原理，並敘述 FIB 與掃描式電子顯微鏡（ scanning electron microscopy, SEM ）在功能與應用 上的相似與差異性。 （ 10 分）

•  試述歐傑（ Auger ）電子的化學分析原理，並與 X 光的 EDS （ energy dispersive spectroscopy ）分析做比較。 （ 10 分）

•  進行歐傑（ Auger ）電子的化學定量分析時，試述為何要取用訊號的波 峰 -波峰（ peak-to-peak ）強度，而非僅一個波峰（ peak ）？（ 10 分）

座號：

下列兩張影像 A 、 B 取自於螺絲試片，影像放大比率相當，依照這些影 像，何者應是掃描式電子顯微鏡（ SEM ）的影像？請說明原因。 （ 10 分）