01. 단조 작업한 강철재료를 풀림하는 목적으로서 적합하지 않은 것은?
① 내부 응력 제거
② 경화된 재료의 연화
③ 결정조직을 균일하게 조절
④ 석출된 성분의 고정
④
<각 열처리의 주된 목적>
담금질: 재질의 경화(경도 증가), 급랭(기름, 물)
풀림: 재질의 연화(연성 증가), 균질(일)화, 노랭, 서랭
뜨임: 담금질한 후, 강인성 부여(강한 인성), 인성개선
불림: 조직 미세화, 균질(일)화, 표준화, 공랭
<풀림의 목적에 맞는 풀림 종류>
- 강을 연하게 하여 기계 가공성 향상(완전풀림)
- 내부 응력 제거(응력 제거 풀림)
- 기계적 성질 개선(구상화 풀림)
02. 구리합금 중에서 가장 높은 경도와 강도를 가지며, 피로한도가 우수하며 고급스프링 등에 쓰이는 것은?
① Cu-Be 합금
② Cu-Cd 합금
③ Cu-Si 합금
④ Cu-Ag 합금
①
<베릴륨 청동, beryllium bronze>
Cu-Be합금은 구리합금 중에서 가장 높은 경도와 강도를 가지며 피로한도가 우수하여 베어링이나 고급스프링 등에 쓰이는 합금이다. 뜨임 시효경화성이 있어 내식성, 내열성, 내피로성이 좋다.
<규소 청동, silicon bronze>
구리에 3~4% 정도까지의 규소를 첨가한 합금을 규소청동이라 부른다. 구리에 규소를 합금시키면 그 전기적 성질을 그다지 저하시키지 않고 기계적 성질, 내식성, 내열성을 개선할 수 있다. 그러나 Si 4.5% 이상이 되면 화합물을 석출하여 물러진다. 다음에 그 기계적, 전기적 성질과 Si%와의 관계의 일례를 표시한다. 보통 규동선이라 불리는 것은 소량의 규소를 포함하는 전기 도선 재료로, 트롤리선, 트롤리 휠 등에 사용된다. 규소청동으로서 실용화되고 있는 합금은 Si 외에 소량의 Sn, Zn, Mn, Cd 등을 포함하는 것이 많다.
<망가니즈 청동, manganese bronze>
6:4 황동에 Fe, Mn, Ni 등을 넣어서 여리지 않고 더욱 강력하며 또 내식성, 내해수성을 증가한 것을 고강도 황동 또는 망간청동이라고 한다. 황동에 Mn을 첨가하면 탈산 작용에 의해 주물이 치밀하게 됨과 동시에 강인성을 증가시키고, 바닷물 그외 각종 분위기에 대한 내식성을 증대한다. Al, Fe, Sn 등도 똑같이 작용한다. 이 계통의 합금은 용해할 때 가스가 생기기 쉽고, 보통의 황동, 청동보다 주인율(鑄引率)도 크므로 주조에는 특수한 기술이 필요하다. 전기저항은 높으나 온도계수가 작으므로 전기 계측기 부품에 사용한다.
<망가닌, manganin>
구리에 12%의 망간과 4%의 니켈을 첨가한 합금으로 구리에 대한 열기전력이 작고 전기저항의 온도계수가 아주 작으므로, 표준저항선으로 사용된다.
03. 강의 표면 경화처리에서 질화법의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?
① 내마모성, 내식성이 크다.
② 경화층이 얇다.
③ 경도는 침탄한 것보다 높다.
④ 침탄법보다 처리시간이 짧다.
④
| 침탄법 | 질화법 | |
| 경도 | 낮다 | 높다 |
| 수정여부 | 가능 | 불가능 |
| 처리시간 | 짧다 | 길다 |
| 열처리 | 필요하다 | 불필요하다 |
| 변형 | 크다 | 작다 |
| 취성 | 작다 | 크다 |
| 경화층 | 깊다 (2~3mm) |
얇다 (0.3~0.7mm) |
| 가열온도 | 높다 (900℃) |
낮다 (500℃) |
04. 탄소강에 미치는 인(P)의 영향에 대하여 가장 올바르게 표현한 것은?
① 강도와 경도는 증가시키나 고온취성이 있어 가공이 곤란하다.
② 인성과 내식성을 주는 효과는 있으나 청열취성을 준다.
③ 경화능이 감소하는 것 이외에는 기계적 성질을 해로운 원소이다.
④ 강도와 경도를 증가시키고 연신율을 감소시키며 상온취성을 일으킨다.
④
<탄소강에서 인의 영향>
- 강도, 경도, 취성을 증가시켜 상온취성과 편석의 원인이 된다.
- 가공시 균열을 일으킬 염려가 있다.
- 주물의 경우는 기포를 줄이는 작용을 한다.
- 결정입자를 조대화(거칠게)한다.
- 연신율(신장률)을 감소시킨다.
05. 회주철의 탄소당량(carbon equivalent)이 상태도의 공정점 이하의 값을 갖는다면 회주철 제품생산 시 탄소당량의 변화에 따른 설명으로 틀린 것은?
① 탄소당량이 감소할수록 흑연크기는 작아진다.
② 탄소당량이 감소할수록 유동성은 감소한다.
③ 탄소당량이 감소할수록 응고개시 온도는 감소한다.
④ 탄소당량이 증가할수록 유리 페라이트는 증가한다.
③
Fe-C 상태도를 살펴보면 응고온도를 나타내는 선이 공정점까지 떨어진다. 문제에서도 공정점 이하의 영역으로 제한을 두었다.
06. 강력하고 인성이 있는 기계주철 주물을 얻으려고 할 때 주철 중의 탄소를 어떠한 상태로 하는 것이 가장 적합한가?
① 구상 흑연
② 유리의 편상 흑연
③ 탄화물의 상태
④ 입상 또는 괴상 흑연
①
07. 금속의 소성변형에서 열간가공의 효과가 아닌 것은?
① 조직의 치밀화
② 성형이 쉽고 대량생산이 가능하다.
③ 조직의 균일화
④ 연신율 및 단면 수축률의 감소
④
<열간 가공>
- 열간가공은 재결정을 시키고 가공하는 것
→ 새로운 결정핵이 생성되었다는 것임
→ 새로운 결정핵은 크기도 작고 매우 무른 상태이기 때문에 강도가 약함
→ 따라서 연성이 우수하므로 가공도가 크다.
→ 그러므로 가공이 수월하므로 동력이 적게 들것이고, 가공시간이 빠름
→ 즉 대량생산도 가능하다는거임.
- 재결정 온도 이상에 계속 노출
→ 새로운 결정은 성장하고, 결정립이 커진다는 것, 이게 바로 조대화
→ 성장하며 배열을 맞춰가니 재질이 균일화된다고 함
→ 이 말은 곧, 결정립 구조의 방향성이 사라짐
→ 제품의 균일성(표면 거칠기)이 적어지고 등방성 구조를 가지게 됨
→ 높은 온도에서 가공을 하니, 산화가 잘 발생할 것.
→ 즉 제품표면이 산화일어나서 꺼끌꺼클함.
- 빵 구울때 원하는 모양으로 안 구워진다.
→ 열간도 치수 정밀도가 떨어진다.
08. 강에서 열처리 조직으로 경도가 가장 큰 것은?
① 오스테나이트
② 마텐자이트
③ 페라이트
④ 펄라이트
②
09. 공석강의 탄소함유량으로 가장 적합한 것은?
① 약 0.08%
② 약 0.02%
③ 약 0.2%
④ 약 0.8%
④
10. 지름 40mm의 연강봉에 6,000kgf의 인장하중이 작용할 때 생기는 응력은 약 몇 kgf/mm²인가? (단, π는 3으로 계산한다.)
① 5
② 10
③ 15
④ 20
①
11. 다음 중 서브제로(SubZero)처리에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 잔류 오스테나이트를 마텐자이트화한다.
② 공구강의 경도증가와 성능을 향상시킨다.
③ 스테인리스강에는 우수한 기계적 성질을 부여한다.
④ 충격값을 증가시키고 시효에 의한 치수변화가 생긴다.
④
<서브제로처리의 특징>
- 잔류 오스테나이트를 마텐자이트화한다.
- 공구강의 경도증가와 성능을 향상시킨다.
- 스테인리스강에는 우수한 기계적 성질을 부여한다.
- 시효경화에 의한 치수변화가 없어진다.
<서브제로처리의 목적>
- 담금질한 조직의 안정화(stabilization)
- 게이지강 등의 자연시효(seasoning)
- 공구강의 경도증가와 성능향상
- 수축끼워맞춤(shrink fit) 등을 위해
12. 다음 주강품에 대한 설명 중 틀린 것은?
① 주조한 것은 내부응력이 있다.
② 주조 후는 일반적으로 풀림(annealing)을 한다.
③ 평균 주조 수축률은 약 2%이다.
④ 중탄소 주강은 0.1~0.2% C 범위이다.
④
<주강품의 특징>
- 주조한 것은 내부응력이 있다.
- 주조 후는 일반적으로 풀림(annealing)을 한다.
- 평균 주조 수축률은 약 2%이다.
- 저탄소주강은 0.2% 이하이고, 중탄소주강은 0.2~0.5%이다.
<연철, wrought iron>
탄소를 0.1~0.2% 함유한 쇠. 저탄소강 또는 단철이라고도 한다.
<연강, mild steel>
탄소의 양이 적고 비교적 연한 탄소강으로 경강에 대응하는 말이며 탄소의 함유량이 0.2 % 전후이다.
13. 게이지강이 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?
① 내마모성이 크고, HRC55 이상의 경도를 가질 것
② 담금질에 의한 변형 및 균열이 적을 것
③ 오랜 시간 경과하여도 치수의 변화가 적을 것
④ 열팽창계수는 구리와 유사하며 취성이 좋을 것
④
<게이지강, gauge steel>
각종 계측기 및 정밀부품으로 사용되는 강
<게이지강의 조건>
- 내마모성이 크고 일정 수준 이상의 경도를 가질 것
→ HRC 55 이상의 경도를 가질 것
- 담금질에 의한 변형 및 균열이 적을 것
- 장시간 경과해도 치수의 변화가 적고 내식성이 우수할 것
- 열팽창계수가 강과 유사할 것
14. 다음 중 스프링 강의 기호를 나타내는 것은?
① SCM4
② SNCM8
③ SPS9
④ STS3
③
15. 주조할 때 주물표면을 금속형 등으로 급랭하여 백선화시켜서 경도를 높이고 내마모성, 내압성을 향상시킨 주철은?
① 구상흑연주철
② 칠드주철
③ 가단주철
④ 규소주철
②
16. 쾌삭강(free cutting steel)에 절삭속도를 크게하기 위하여 첨가하는 주된 원소는?
① Ni
② Mn
③ W
④ S
④
17. Fe-Fe₃C 평형 상태도의 723℃(A₁)에서 일어나는 변태로부터 나타나는 조직은?
① 마텐자이트
② 오스테나이트
③ 펄라이트
④ 베이나이트
③
18. 다음 중 가단주철을 설명한 것으로 가장 적합한 것은?
① 기계적 특성과 내식성, 내열성을 향상시키기 위해 Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V, Al, Cu 등의 합금원소를 첨가한 것이다.
② 탄소량 2.5% 이상의 주철을 주형에 주입한 그 상태로 흑연을 구상화한 것이다.
③ 표면을 칠(chill)상에서 경화시키고 내부조직은 펄라이트와 흑연인 회주철로 해서 전체적으로 인성을 확보한 것이다.
④ 백주철을 고온도로 장시간 풀림해서 시멘타이트를 분해 또는 감소시키고 인성이나 연성을 증가시킨 것이다.
④
19. 40~50% Ni을 함유한 합금이며, 전기저항이 크고 저항온도계수가 작으므로 전기저항선이나 열전쌍의 재료로 많이 쓰이는 Ni-Cu 합금은?
① 엘린바
② 라우탈
③ 콘스탄탄
④ 인바
③
20. 탄소강을 풀림(annealing)하는 목적과 관계없는 것은?
① 결정입도 조절
② 상온가공에서 생긴 내부응력 제거
③ 오스테나이트에서 탄소를 유리시킴
④ 재료에 취성과 경도 부여
④
21. 배빗메탈(babbit metal)에 관한 설명으로 옳은 것은?
① Sn-Sb-Cu계 합금으로서 베어링재료로 사용된다.
② Al-Cu-Mg계 합금으로서 상온시효 경화시키면 기계적 성질이 개선된다.
③ Cu-Ni-Si계 합금으로서 도전율이 좋으므로 강력도전재료로 이용된다.
④ Zn-Cu-Ti계 합금으로서 강도가 현저히 개선된 경화형 합금이다.
①
<배빗 메탈, babbit metal>
주석계 화이트 메탈로서 Sn을 주성분으로 하여 여기에 Cu와 Sb, Zn를 넣은 것이다. 즉, Sn-Cu-Sb-Zn계 합금이다. 75~90% Sn, 3~15% Sb, 3~10% Cu, Sn의 일부를 Pb로 치환한 것이 있으며 Sb 및 Cu%는 많아짐에 따라 경도, 인장강도, 항압력이 증가하며 해로운 불순물로 Fe, Zn, Al, Bi, As 등이 있다. 내식용이나, 열전도도가 크므로 고속베어링용 또는 큰 하중의 기계용에 적합하다.
→ 안티몬(Sb), 아연(Zn), 주석(Sn), 구리(Cu)
<켈밋, kelmet>
구리(Cu)에 납(Pb)이 30~40% 함유된 합금으로 마찰계수가 작고 열전도율이 우수하다. 고속 고하중의 베어링용 재료나 발전기 모터, 철도차량용으로 사용되고, 켈밋 합금에는 주로 편정반응이 나타난다.
22. 합금 중 톱날이나 줄의 재료로 가장 적합한 재료는?
① 구리
② 저탄소강
③ 고탄소강
④ 구상흑연주철
③
23. 스테인리스강의 주요 합금 성분에 해당되는 것은?
① 크롬과 니켈
② 니켈과 텅스텐
③ 크롬과 망간
④ 크롬과 텅스텐
①
24. 탄소강에 함유되어 있는 원소 중 많이 함유되면 적열취성의 원인이 되는 것은?
① 인
② 규소
③ 구리
④ 황
④
25. 철강재료의 열처리에서 많이 이용되는 S곡선이란 어떤 것을 의미하는가?
① T.T.L 곡선
② S.C.C 곡선
③ T.T.T 곡선
④ S.T.S 곡선
③
<S곡선 = C곡선 = T.T.T곡선 = 시간·온도·변태 곡선>
오스테나이트 온도가 낮아지면 200℃ 이하에서 미세한 펄라이트(pearlite) 조직이 얻어진다. 강재가 오스테나이트 상태에서 가열온도가 높을수록 S곡선의 코(nose) 부근은 오른쪽으로 이동한다.
26. 자경성(self-hardening)이 가장 우수한 합금원소는?
① Ni
② Cr
③ Mn
④ Mo
②
<자경성, 기경성, self-hardening>
특수원소를 첨가하여 가열 후 공냉하여도 자연히 경화(마텐자이트 조직이 생성)하여 담금질 효과를 얻는 것으로서 Cr, Ni, Mo, Mn, W 등이 있다. 크니모망텅
27. 금속의 냉각속도가 빠르면 조직은 어떻게 변하는가?
① 결정입자가 미세해진다.
② 냉각속도와 금속의 조직과는 관계가 없다.
③ 금속의 조직이 조대해진다.
④ 소수의 핵이 성장해서 응고된다.
①
<금속의 응고>
- 용융 금속 내부에서 응고하며 불순물이 모이는 곳은 결정립계이다.
→ 금속이 응고되면 일반적으로 다결정을 형성한다.
- 결정립계는 결정립이 성장하면서 다른 결정립들과 분리되는 경계이다.
- 결정계 간의 경계부에서 배열이 흐뜨러지고 밀도가 낮아진다.
- 결정립계의 원자들은 결정립 내부의 원자에 비해 반응성이 높다.
→ 부식되기 쉽다.
- 급랭이 되면 핵생성률이 증가하고, 결정립의 크기가 작아진다.
→ 금속의 강도와 경도가 증가한다.
- 서랭되면 결정립의 크기가 커진다.
→ 금속의 강도와 경도가 감소한다.
→ 결정립의 크기는 냉각속도에 반비례한다.
- 고상과 액상 간의 경계가 형성된다.
- 순금속의 응고 시 방위를 갖는 주상정 형태로 결정이 성장한다.
- 운동에너지가 열의 형태로 방출되는 것을 응고잠열이라 한다.
- 용융점보다 낮은 온도에서 응고되는 것을 과냉각이라 한다.
- 결정립은 잘 정리된 옷장이고, 결정립계는 개곱창난 옷장이다.
<냉각속도의 영향>
- 냉각이 느리거나 국부적 응고시간이 길면 조대 수지상정 구조를 갖는다.
→ 수지상정 가지 사이의 간격은 매우 넓다.
- 빠른 냉각속도 또는 국부적으로 응고시간이 짧은 경우
→ 조직은 미세해지고 가지 사이의 간격도 매우 좁아진다.
→ 매우 빠른 냉각속도에서는 비정질(amorphous) 조직으로 된다.
<주조 조직과 결정립 크기>
- 결정립의 크기가 작아지면 주조합금의 강도와 연성은 증가한다.
→ 미세기공률(microporosity, 수지상정 사이의 공극)은 감소한다.
→ 응고가 진행되는 동안 고온균열이 잘 생기지 않는다.
- 결정립크기와 분포가 균일하지 않으면 주물은 이방성을 갖는다.
28. 다음 중 경화된 재료에 인성을 부여하기 위해서 A₁ 변태점 이하로 재가열하여 행하는 열처리는?
① 침탄법
② 담금질
③ 뜨임
④ 질화법
③
29. S 성분이 적은 선철을 용해로, 전기로에서 용해한 후 주형에 주입 전 마그네슘, 세륨, 칼슘 등을 첨가시켜 흑연을 구상화한 것은?
① 합금주철
② 구상흑연주철
③ 칠드주철
④ 가단주철
②
30. 실용금속 중 비중이 가장 작아, 항공기 부품이나 전자 및 전기용 제품의 케이스 용도로 사용되고 있는 합금재료는?
① Ni 합금
② Cu 합금
③ Pb 합금
④ Mg 합금
④
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