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高考申論題 108年 [工業設計] 材料及製造程序(包括金屬及塑膠)

第 一 題

📖 題組：
四、(一)請比較 SAE 430、304 與 316 不銹鋼的合金組成與耐蝕性。（10 分） (二) 304 不銹鋼在銲接時很容易發生敏化（sensitization）破壞，請說明其破損機制及其防治方法。（10 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

(一)請比較 SAE 430、304 與 316 不銹鋼的合金組成與耐蝕性。（10 分）

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拿到這題，首要任務是點出這三種材料所屬的不銹鋼家族（肥粒鐵系 vs 沃斯田鐵系），並以「鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)」這三個核心合金元素的含量差異作為切入點。接著，依據合金元素在微觀上的化學作用（如成膜、抗氯離子），有條理地推導出它們在巨觀上的耐蝕等級，最後必須連結到其製造程序與工程應用場景以獲取高分。

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【破題】不銹鋼（Stainless Steel）的高耐蝕性主要源自於其微觀表面能形成緻密的氧化鉻鈍化膜（Passivation Film, Cr₂O₃）。SAE 430、304 與 316 因晶體結構與合金元素的設計差異，其巨觀物理化學特性、加工成型方式及耐蝕等級有著顯著不同。 【論述】 一、合金組成（Alloy Composition）比較

小題 (二)

(二) 304 不銹鋼在銲接時很容易發生敏化（sensitization）破壞，請說明其破損機制及其防治方法。（10 分）

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看到「敏化（Sensitization）」破壞，應立即聯想沃斯田鐵不銹鋼在銲接時的「熱影響區（HAZ）」、「晶界碳化鉻析出」及「貧鉻區」導致的晶界腐蝕。解題架構應分為兩部份：先從微觀析出機制解釋巨觀的腐蝕現象，再從「冶金（降碳/加穩定元素）」與「加工（熱處理）」三大方向提出防治對策。

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【破題】 「敏化（Sensitization）」是沃斯田鐵不銹鋼（Austenitic stainless steel，如 304）在銲接等熱加工過程中，因特定溫度範圍停留而導致耐蝕性急劇下降的現象，常引發嚴重的晶界腐蝕（Intergranular corrosion）。 【論述】

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