101年 專技高考 冶金工程技師｜歷屆考題全文（機器抽取）
101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），101 年。
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冶金熱力學
下載：題目
官方不公布申論答案
年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 次 代號： 02110 全一頁
101 2 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：
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、熱力學第一定律可以下式表示：
請說明理想氣體恆溫過程，功（ work ）與熱（ heat ）之間的關係。（ 20 分）
-
二、理想氣體定律式 PV ＝ RT 所描述的氣體行為與真實氣體有所不同，考量真實氣體溫 度自低溫逐漸升溫至符合此理想氣體定律式之過程，試繪真實氣體的 P-V 關係隨溫 度變化之行為。（ 20 分）
-
三、請證明下列關係式：（ 20 分）
-
四、請證明溶液在某一濃度範圍，如果溶質的行為遵循亨利定律（ Henry's law ），則溶 劑遵循拉伍爾定律（ Raoult's law ）。（ 20 分）
-
五、根據以下的二元相平衡圖，請繪出在溫度 T1 時，元素 B 的分壓（ partial pressure ）與 濃度的關係圖。（ 20 分）
temperature
α
β
γ
T1
δ
B
A
座號：
物理冶金學
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 （正面）
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、當我們利用電子顯微鏡分析材料微結構時：
-
試比較結晶質材料與非結晶質材料電子繞射圖譜（ electron diffraction pattern ）的 差異。（ 5 分）
-
試比較掃描式電子顯微鏡的二次電子成像（ secondary electron image ）與背向散射 電子成像（ back scattered electron image ）的差異。（ 5 分）
-
二、試將下列四種材料的差排密度由低到高排列，並簡要說明你的排序理由：單晶矽、 多晶矽、冷軋延多晶銅、退火多晶銅。（ 10 分）
三、 晶界（ grain boundary ）是兩個晶粒的界面：
-
試說明相較於完好晶格，晶界是一種快速擴散路徑（ high-diffusivity paths ）。（ 5 分）
-
下圖顯示一組晶界與自由表面的晶界張力與自由表面張力達到平衡，試證明 b SV γ θ γ = ) 2 cos( 2 ，其中 SV γ 為自由表面能量、 為晶界能量。（ 5 分） b γ
γ
SV
SV
b
γ
θ
Vapour
Solid
Solid
γ
四、在過飽和固溶體中析出二次相（ second phase ）時：
-
為什麼二次相析出需要有一過冷度（ degree of undercooling ）？（ 5 分）
-
為什麼異質成核（ heterogeneous nucleation ）所需的過冷度小於均質成核（ homogeneous nucleation ）所需的過冷度？（ 5 分）
五、將一單晶鋅拉伸試棒進行拉伸試驗到伸長量 50% 後，接著將應力釋放到零。如果將 此試棒在室溫放置 1 分鐘後或放置 1 天後，再度進行拉伸試驗，試問放置 1 分鐘和 放置 1 天的試棒，那一個有較大的降伏強度，為什麼？（ 10 分）
六、熔融合金的凝固：
-
為什麼成分過冷（ constitutional undercooling ）會導致固液界面無法維持平面狀？ （ 5 分）
-
試說明如何利用凝固製程製造金屬玻璃（ metallic glasses ）。（ 5 分）
座號：
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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、下圖是銅 -鎳（ Cu-Ni ）二元平衡相圖：
-
純銅與純鎳是否有相同的結晶構造？為什麼？（ 5 分）
-
為什麼銅鎳固溶體的熔點大於純銅的熔點？（ 5 分）
-
有兩塊含 20 wt% 鎳的銅鎳合金，經 1100 ℃熱處理 1 小時後，將其中一塊淬火到 室溫，另外一塊緩慢冷卻到室溫，那一塊的硬度較大？為什麼？（說明： wt% 代 表重量百分比。）（ 5 分）
含 20 wt% 鎳的銅鎳固溶體是否可以藉由析出硬化處理來提升其強度？為什麼？ （ 5 分）
1600
0
20
40
60
80
100
2800
1500
1455
℃
Liquid
2600
1400
Temperature (
℃
)
Temperature (
℉
)
Liquidus line
Solidus line
2400
1300
α
L
2200
1200
α
1100
2000
1085
℃
1000
0
20
40
60
80
100
Composition (wt% Ni)
(Cu)
(Ni)
八、分別將一塊低碳鋼和一塊高碳鋼從沃斯田鐵相淬火到室溫：
-
那一塊碳鋼有較多的殘留沃斯田鐵（ retained austenite ）？（ 5 分）
-
那一種碳鋼的電阻率（ electrical resistivity ）較低？（ 5 分）
九、一個鋼製作的轉軸：
-
如果該轉軸在轉動時，在軸的正中間懸掛一重量 W 的重物，此重物造成的最大 正向應力小於鋼軸的降伏強度，試說明該應力狀態仍有可能導致鋼軸的疲勞破壞。 （ 5 分）
-
試說明如何提升一個鋼軸的疲勞限（ fatigue limit ）。（ 5 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
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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、 什麼叫高速（ high-speed ）工具鋼？什麼叫赤熱硬度（ red hardness ）？（ 6 分）
-
高速鋼內通常添加釩和鉬（或鎢）合金元素，其理由為何？（ 10 分）
-
高速鋼沃斯田鐵化淬火後，會有大量殘留沃斯田鐵（ retained austenite ）。請說明 如何消除殘留沃斯田鐵？（ 4 分）
-
二、 硬銲（ brazing ）和軟銲（ soldering ）有什麼不同？（ 4 分）
-
錫銲屬於硬銲還是軟銲？（ 2 分）
-
請說明錫銲是靠什麼原理進行銲接？（ 6 分）銲條材質主要成分是什麼？（ 2 分） 銲劑又是什麼？（ 2 分）銲劑的主要功用為何？（ 4 分）
-
三、 為什麼矽元素的添加對鋁合金鑄造件是十分重要的？（ 10 分）
-
鑄件均會有樹枝狀結構（ dendritic structure ）。請說明用什麼方法可以減小樹枝狀 結構的大小？（ 10 分）
-
四、 請說明金屬塗層（ metal coating ）的主要目的為何？（ 4 分）
-
鋼板鍍鋅可增加耐蝕性，請敘述鍍鋅鋼板之處理方法。（ 8 分）
-
鋁合金陽極氧化處理可增加耐蝕性，請敘述鋁合金陽極氧化處理之方法。（ 8 分）
-
五、 請定義熱輥軋（ hot rolling ）和冷輥軋（ cold rolling ）的區別。（ 4 分）
-
將鋼錠（ ingot ）加熱至高溫後，進行熱輥軋，請詳細敘述熱輥軋對鋼材顯微結構 及性質上有何效應？（ 12 分）熱輥軋的完軋溫度（ finishing temperature ），通常 應在什麼溫度以上？（ 4 分）
座號：
材料分析技術
下載：題目
官方不公布申論答案
年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 次 代號： 02140 全一頁
101 2 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。
-
θ 2 一、我們了解優選方向（ preferred orientation ）或織構（ texture ）在材料是一個相當普遍 之現象。例如，沉積於矽基板上之多晶薄膜常包含具有特定晶向之柱狀晶。請問 如何利用 X 光繞射方法去探討材料織構組織？（ 10 分）是否 θ -及低掠角 （ glancing angle ）兩種 X 光繞射方法都可以被採用來做此分析？（ 10 分）
-
二、光學顯微鏡和傳統穿透式電子顯微鏡有一樣的成像原理，但空間解析度差異很大， 請問各別的空間解析度大約是多少？（ 5 分）什麼原因造成主要的差別？（ 5 分） 及其空間解析度分別受限於什麼因素，為什麼？（ 10 分）
-
三、穿透式電子顯微鏡可以分析材料中之缺陷，請說明缺陷分析主要形成影像對比之機制。 （ 10 分）並請說明如何建立及確認主要成像所需之兩束光條件（ Two-beam condition ）。 （ 10 分）
-
四、利用掃描式電子顯微鏡裝設之 X 光能量偵測器（ EDS, Energy Dispersive Spectrometer ）可以分辨元素種類，但是卻被視為半定量之分析技術，請詳細討論所 有影響定量之原因，為何有極大之不準度？（ 15 分）如何提高定量準確度？（ 5 分）
-
五、利用離子佈質技術摻雜 P 型離子進入 N 型 ZnO 薄膜內，經過退火後因為晶格互相 取代及缺陷化學平衡關係，化學成分及雜質分布會產生重新排列分布之情形，請問 分別可以利用什麼分析技術將所有化學成分及鍵結在試片內之分布作一完整之分析 了解，並簡述其原理。（ 20 分）
座號：
材料科學
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 02150 全一頁
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。
-
一、 請畫出面心立方結構（ FCC ）及體心立方結構（ BCC ）之晶體結構；（ 10 分） 並分別計算此 FCC 及 BCC 結構之堆積因子（ packing factor ），請寫出計算過程。 （ 10 分）
-
二、相圖中之不變反應（ invariant reaction ）有五種： 請畫出這五種不變反應（ 10 分）， 並說明其名稱（ 5 分），以及 這五種反應式中的母相及生成相（ 5 分）。
-
三、 請畫出金屬及半導體之導電係數與溫度之間的關係曲線；（ 10 分） 並解釋其原 因。（ 10 分）
-
四、 請畫出碳鋼（含碳量 0.8 wt.% ）之恆溫變態曲線圖（ Time-Temperature-Transformation Curve, TTT curve ）；（ 10 分） 並畫出可以得到波來鐵（ Pearlite ）、變靭鐵（ bainite ） 及麻田散鐵（ martensite ）的熱處理方式。（ 10 分）
-
五、 何謂疲勞（ fatigue ）？（ 10 分） 請畫出疲勞性質中的應力－週次曲線（ S-N curve ）； （ 5 分） 並解釋鋼鐵材料與非鐵材料的 S-N 曲線有何差別？（ 5 分）
座號：
鋼鐵冶金學
下載：題目
官方不公布申論答案
年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 次 代號： 02160 全一頁
101 2 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。
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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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一、請說明硫分配比（ Sulfur partition ratio ）與硫容量（ Sulfur capacity ）的定義，並由金 屬液和爐渣之間硫的平衡關係，導出金屬和爐渣之間的硫分配比（ Sulfur partition ratio ）與硫容量（ Sulfur capacity ）之間的關係。（ 20 分）
-
二、何謂直接還原鐵（ DRI ）？直接還原煉鐵法與傳統高爐煉鐵法比較有何優缺點？ （ 20 分）
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三、請說明鐵水前處理的主要功能及優點，並說明工業上常用的製程。（ 20 分）
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四、請簡述煉鋼時鋼液中常見的介在物（ inclusion ），這些介在物多時，對鋼鐵及連續 鑄造有何影響？並說明控制鋼液介在物的主要方法。（ 20 分）
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五、請說明二次精煉 RH 法的原理及鋼液精煉功能。（ 20 分）
座號：