103年 專技高考 冶金工程技師｜歷屆考題全文（機器抽取）

103 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。

• 一、利用歐拉鍊及馬克士威關係來推導； 及 與熱膨脹係數 , α , 、等溫壓縮率 ,β, 、 分）

二、根據均分理論，單原子理想氣體之內能為 。在理想氣體條件下，下列熱力學關 係： 及 ，其值為何？（ 20 分）

• 三、在 90 ℃ 下，甲苯及鄰二甲苯之蒸氣壓分別為 400mmHg 及 150mmHg 。甲苯及鄰二 甲苯混合液體，在 0.5 大氣壓下， 90 ℃會沸騰，請問混合液體中，甲苯及鄰二甲苯 組成為何？ （ 10 分）產生之蒸氣中甲苯及鄰二甲苯組成為何？（ 10 分）

• 四、碳有同素異形體，石墨及鑽石。石墨在 25 ℃及一大氣壓下為穩定相。請計算在 25 ℃ 下，需要加多大壓力，才能將石墨轉變成鑽石？（ 20 分）

石墨 鑽石

（石墨）

在 25 ℃ 下，石墨密度為 2.22 grams/cm 3

鑽石密度為 3.515 grams/cm 3

• 五、鐵存在兩種氧化物包括 FeO 及 Fe3O4 。固態鐵在低溫下與其中一種氧化物達到平 衡，而鐵與另外一種氧化物則在高溫下達到平衡。下列為兩種氧化物與鐵形成之平 衡反應式及其氧化反應之莫耳自由能：

試問在室溫下鐵與那一種氧化物達到平衡，（ 10 分）而這氧化物可與鐵達到平衡之 最高溫度為何？（ 10 分）

代號 ：

02110 全一頁

座號：

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103 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。

• 一、'玻璃金屬'〔或稱'金屬玻璃''液態金屬'（ Metallic glass, Amorphous Alloy ）〕會不會有'加工硬化'的現象？（ 5 分）請解釋。（ 5 分）

• 二、單晶內的一條差排，不與其他任何差排相交：

• 該差排任何兩點上的布格向量（ Burgers Vector ）是否相同？（ 4 分）

• 請說明或證明為什麼。（ 6 分）

• 三、在影片中每當海盜尋得金幣（ fcc ）時，總是立刻放入口中咬一下，請申述作此動作 目的為何？（ 10 分）

• 四、如果你要打造一臺液罐車來運送液態氮（溫度 77K ），考慮在低溫下操作而且路上 長時間顛陂，因此絕緣物內之罐體需要耐低溫及強度與韌性，罐體材料應挑選下列 那一種常見之金屬材料結構： BCC 、 FCC 、 HCP ？（ 5 分）請說明選擇的原因。 （ 5 分）

• 五、請分別說明下列熱處理會將金屬材料的： 1. 最大強度（ UTS ）； 2. 硬度 （ Hardness ）； 3. 延展性（ Ductility ）等性質如何改變？請說明原因。（每小題 5 分 共 20 分）

• 淬火處理（鋼鐵材料）

• 退火處理

• 時效處理

• 回火處理（鋼鐵材料）

• 六、在 fcc 金屬（ 111 ）滑移面上一個全差排（ Total Dislocation ）具有布格向量 b 1 = 1/ 2[110] ，可以分解成為兩個部分差排（ Partial Dislocation ）具有布格向量 b 2 = 1/6[121] 與 b 3 = 1/ 6[211] ；請申述：（每小題 5 分 共 10 分）

• 兩個部分差排不會相互靠得非常近的原因是什麼？

• 兩個部分差排又不會分離得非常遠的原因是什麼？

代號 ：

02120

全一張

（正面）

座號：

103 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 代號 ： 02120 全一張 （背面）

等 別： 高等考試

類 科： 冶金工程技師

科 目： 物理冶金學

• 七、 請定義什麼是高溫淬火碳鋼棒材製程中的'臨界直徑， D ，（ Critical diameter ）'。 （ 8 分）

• 請定義什麼是淬火鋼棒材的'理想臨界直徑， D I ，（ Ideal critical diameter ）'。 （ 7 分）

• 八、有關差排與材料變形：圖一中在晶體 EFGHKLMN 內部存在一差排圈（ dislocation loop ），其中刃差排原子排列情況如圖中符號所示，現在想要施加剪應力將該差排圈 移至晶體表面，請回答下列問題，並畫出簡圖以助說明。（每小題 5 分 共 15 分）

• 請畫圖表示所需要施加的滑移面（ slip planes ）應為何？

• 請畫圖表示所需要施加的剪應力（ shear stress ）應為何？

• 請畫圖表示當該差排圈移至晶體表面後晶體的形狀（ shape ）改變為何種形狀？

N

F

H

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C

K

A

E

D

B

L

M

103 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

代號 ： 02130 全一頁

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。

• 一、 淬火後的鋼鐵材料常需再作回火熱處理，其目的何在？（ 10 分） 回火過程鋼鐵材料內部發生何種相變態？（ 10 分）

• 二、 304 不銹鋼銲接或熱處理後，在腐蝕環境可能發生敏化現象，說明其原因。（ 10 分） 針對 304 不銹鋼敏化破壞，有何防制對策？（ 10 分）

• 三、 抽線過程需進行退火熱處理，其目的何在？ （ 10 分）

• 退火熱處理對此線材的硬度、電阻率及耐腐蝕性有何影響？（ 10 分）

• 四、 說明脫蠟精密鑄造與連續鑄造兩種技術的製程步驟。（ 10 分）

• 針對脫蠟精密鑄造與連續鑄造兩種技術，各舉一個產業上的應用例。（ 10 分）

• 五、 鋁合金硬銲通常使用 Al-12% Si 塡料，然而針對常用鍛造鋁合金（ 1100 、 2024 、 3003 、 5083 、 6061 、 7075 等型號）的硬銲，有些不適用 Al-12% Si 塡料，說明其 原因及對策。（ 10 分）

• 一般鋼鐵材料的硬銲可採用 Ag-28% Cu 塡料，然而針對鈦合金硬銲使用 Ag-28% Cu 塡料接合有困難，說明其原因及對策。（ 10 分）

座號：

103 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。

• 一、試以原理、試片準備、解析度、分析結果等方面說明下列 3 種材料晶體結構分析的 技術：（每小題 5 分，共 15 分）

• X 光繞射（ X-ray diffraction, XRD ）

• （ electron diffraction ）

• 電子背向散射繞射（ electron backscattered diffraction, EBSD ）

• 二、 10-50 nm （奈米）厚的金屬薄膜材料 [ 基材是矽基板 ] ，試說明較適用何 種技術分析金屬的晶體結構，（ 5 分）並述明選用的原因。（ 10 分）

• X 光成分分析（ EDS ）技術 較適合該金屬薄膜的成分為何？（ 5 分），並述明選用的原因。（ 10 分）

• 三、 X 光繞射峰來計算晶體結構的晶格常數（ lattice constant ），你 / 妳要選擇波 長短或波長長的 X 光？試說明理由。（ 10 分）

• 30KV ，穿透式電子顯微鏡則可達 200 KV 甚至 300KV ，請說明其原因。（ 5 分）

• 與掃描式電子顯微鏡兩者試片準備差異性之原因。（ 10 分）

• 四、材料化學表面分析的技術中，常用到 Auger 、 XPS 、 SIMS ，請分別敘述這 3 種技術 之原理與優缺點。（ 30 分）

代號 ： 02140 全一頁

座號：

103 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：

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。

• 一、鋼鐵一般而言可分成鋼與鐵，請敘述鋼與鐵最主要的差別是什麼？（ 10 分）鋼一般 而言，又可分成碳鋼與合金鋼，請敘述兩者的主要差別。（ 10 分）

• 二、材料的機械性質經常以拉伸試驗（ Tensile Test ）來量測其應力與應變的關係來取 得，下圖有一延性材料典型的應力 -應變曲線，請說明其中 E,Y,U,R 代表的意義為 何？（ 20 分）

• 三、微縮孔（ Mirco-porosity ）是鋁合金鑄件常見的一種缺陷，請以 A356 鋁合金為例， 說明其微縮孔在鑄造過程中是如何產生的，（ 10 分）及如何來減少這一類的缺陷？ （ 10 分）

• 四、請舉出四種合金強化（增加其強度）的方法。（ 20 分）又一般而言，合金被強化 時，其延性會降低，請舉出一種可以同時提高合金強度與延性的方法。（ 10 分）

• 五、材料（尤其是金屬材料）破壞時，一般而言可分成延性破壞（ Ductile Fracture ）及 脆性破壞（ Brittle Fracture ），請說明在材料破斷面如何觀察材料的破壞是屬於那一 種模式？（ 10 分）

代號 ：

02150 全一頁

座號：

103 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：

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。

• 一、請詳述ㄧ般處理鐵礦石的工作項目包含那些？（ 5 分）並逐一說明其作用？（ 15 分）

• 二、球墨鑄鐵為工業上常用一種鋼材，請依下列材料進行總重 150 Kg 的球墨鑄鐵的配 料，進行配料成分比例與重量的計算？（ 20 分）

• 三、焦炭在高爐冶煉中有何作用？（ 5 分）請詳述高爐冶煉所需的焦炭特性為何？（ 15 分）

• 四、煉鋼時，氧對於鋼的性質影響為何？（ 5 分）脫氧的目的和步驟為何？（ 5 分） 常用脫氧方法有那些？（ 10 分）

• 五、連續鑄造法對鋼液的要求主要有那三方面？請詳述原因。（ 20 分）

代號 ：

02160 全一頁

座號：