Q72.
在熔鑄過程中，可以下列何種方法進行晶粒細化，以使鑄件強韌性增加？
鑄造 · 乙級 · 熔解與澆注 · Q72
難易度分析
4 / 5
由於本題屬於複選題型，要求考生需對晶粒細化的多重物理與化學機制有全面性的理解。考題設計包含對熱力學參數（如過冷度）、添加劑功能以及物理擾動效應的綜合評估，且其中包含一個具備高度干擾性的選項，旨在測試考生是否能精確區分會導致晶粒粗大化或細化的相反機制。
正確答案 (複選)：②, ③, ④
- ② 以冷激方式，增大凝固之過冷度:冷激法 (Chill) 透過在模具中設置高導熱材料（如銅塊、鐵塊），加快局部冷卻速率，增大凝固時的過冷度 (ΔT)，使形核率大幅提升，從而獲得細晶組織，符合Hall-Petch關係中晶粒越細強度越高的原理。
- ③ 液態金屬中添加能促進生核或抑制晶核成長之物質:添加晶粒細化劑 (Grain Refiner) 是工業上最常用的方法，例如在鋁合金中添加 Al-Ti-B 中間合金，TiB₂ 與 Al₃Ti 粒子可作為非均質形核 (Heterogeneous Nucleation) 的核心，有效促進生核並抑制晶粒成長。
- ④ 液態金屬結晶時附加震動機制，使初晶粒分裂形成新晶核:在凝固過程中施加機械震動或電磁攪拌，可使正在成長的樹枝晶 (Dendrite) 發生斷裂與破碎，這些碎片成為新的晶核，達到晶粒細化的效果，此技術廣泛應用於半固態鑄造製程中。
錯誤選項解析
- ① 以高溫進行澆注，使液態金屬中之晶核在開始凝固前有充分時間形成:高溫澆注會減少液態金屬中殘存的有效晶核數量，因為過高的溫度會使已形成的晶核重新熔解，反而導致凝固後晶粒粗大化，降低鑄件的強韌性。正確做法應採較低澆注溫度以保留更多晶核。
Learning Tip
"本題考晶粒細化三大機制：①增大過冷度（冷激）、②添加生核劑（非均質形核）、③動態細化（震動/攪拌使樹枝晶破碎）。常考陷阱為高溫澆注看似合理，實則會使晶粒粗化；實務上應掌握低溫快冷原則。另外需區分等軸晶區與柱狀晶區的形成條件，細晶化主要促進等軸晶生成以提升機械性質。"
學員答題分佈
①以高溫進行澆注，使液態金屬中之晶核在開始凝固前有充分時間形成0%
②以冷激方式，增大凝固之過冷度0%
③液態金屬中添加能促進生核或抑制晶核成長之物質0%
④液態金屬結晶時附加震動機制，使初晶粒分裂形成新晶核0%
此答題分佈是根據學員在 LongePass 模擬考等實際作答紀錄計算而成。與考友分享這道歷屆試題與詳細解析！