금속재료산업기사 필기 기출문제복원 (2007-09-02)

금속재료산업기사 2007-09-02 필기 기출문제 해설

이 페이지는 금속재료산업기사 2007-09-02 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

금속재료산업기사
(2007-09-02 기출문제)

목록

1과목: 금속재료

1. 다음 중 황동의 자연균열 방지책이 아닌 것은?

  1. 도료를 바른다.
  2. 아연도금을 한다.
  3. 응력제거 풀림을 한다.
  4. 산화물 피막을 형성시킨다.
(정답률: 62%)
  • 황동의 자연균열(Season Cracking)은 잔류 응력과 부식성 환경이 결합하여 발생합니다. 이를 방지하기 위해 응력제거 풀림을 하거나, 도료 도포 및 아연도금 등으로 외부 부식 인자를 차단해야 합니다. 산화물 피막 형성 자체는 일반적인 자연균열 방지책으로 보지 않습니다.
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2. 다음 중 초경합금의 특성을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 고온에서 변형이 많다.
  2. 내마모성과 압축강도가 높다.
  3. 고온 경도 및 강도가 양호하다.
  4. 사용목적에 따라 재질의 종류 및 형상이 다양하다.
(정답률: 76%)
  • 초경합금은 매우 높은 경도와 내마모성을 가지며, 특히 고온에서도 경도와 강도가 잘 유지되어 변형이 적은 것이 특징입니다.

    오답 노트
    고온에서 변형이 많다: 고온 경도가 우수하여 변형이 매우 적습니다.
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3. 다음 중 수소저장합금에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 수소가스와 반응하여 금속수소화물이 된다.
  2. 수소의 흡장ㆍ방출을 되풀이 하는 재료는 분화하게 된다.
  3. 합금이 수소를 흡장할 때는 팽창하고, 방출할 때는 수축한다.
  4. 수소가 방출되면 금속수소화물은 원래의 수소저장합금으로 되돌아가지 않는다.
(정답률: 67%)
  • 수소저장합금은 수소를 흡수하여 금속수소화물이 되었다가, 다시 수소를 방출하면 원래의 합금 상태로 되돌아오는 가역적인 반응을 이용하는 재료입니다.

    오답 노트
    수소가 방출되면 금속수소화물은 원래의 수소저장합금으로 되돌아가지 않는다: 가역 반응이므로 원래 상태로 되돌아옵니다.
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4. 18-8 스테인리스강에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 크롬 8%, 니켈 18%를 함유한 스테인리스강으로 마텐자이트 조직을 갖는다.
  2. 텅스텐 18%, 니켈 8%를 함유한 스테인리스강으로 펄라이트 조직을 갖는다.
  3. 크롬 18%, 니켈 8%를 함유한 스테인리스강으로 오스테나이트 조직을 갖는다.
  4. 크롬 8%, 망간 18%를 함유한 스테인리스강으로 페라이트 조직을 갖는다.
(정답률: 62%)
  • 18-8 스테인리스강은 명칭 그대로 크롬 $18\%$, 니켈 $8\%$를 함유한 합금강이며, 니켈의 첨가로 인해 상온에서도 오스테나이트 조직을 유지하는 것이 특징입니다.
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5. 순철의 자기변태에 해당되는 것은?

  1. A1 변태
  2. A2 변태
  3. A3 변태
  4. A4 변태
(정답률: 61%)
  • 순철의 자기변태는 큐리 온도($768^{\circ}C$)에서 강자성체가 상자성체로 변하는 현상을 말하며, 이를 $A_{2}$ 변태라고 합니다.
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6. 6:4 황동에 Fe, Mn, Ni, Al 등 원소를 첨가하여 선박의 프로펠러와 같은 주물이나 단조품 제조에 사용되는 고강도 황동의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 강도를 증가시킨다.
  2. 방식성이 우수해진다.
  3. 취약해진다.
  4. 내해수성을 증가시킨다.
(정답률: 77%)
  • 6:4 황동에 Fe, Mn, Ni, Al 등을 첨가한 고강도 황동은 강도, 방식성, 내해수성을 모두 향상시키기 위해 사용되는 재료이므로, 재료가 취약해진다는 설명은 틀린 것입니다.
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7. 가공을 받았던 금속을 가열하면 가공으로 변화한 성질이 가공 전의 가까운 상태로 되돌아 간다. 이 과정을 바르게 나열한 것은?

  1. 재결정→결정성장→회복
  2. 회복→재결정→결정성장
  3. 결정성장→재결정→회복
  4. 재결정→회복→결정성장
(정답률: 73%)
  • 냉간 가공된 금속을 가열할 때, 내부 응력이 제거되는 회복 단계, 새로운 결정립이 생성되는 재결정 단계, 결정립이 커지는 결정성장 단계 순으로 진행됩니다.
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8. 0.2% 탄소강의 723℃ 변태선 직상에서 초석 α와 오스테나이트(γ)의 양은 약 몇 %인가? (단, α의 탄소 고용도는 0.025%이며, 공석점은 0.7%이다.)

  1. α=19, γ=81
  2. α=81, γ=19
  3. α=61, γ=39
  4. α=39, γ=61
(정답률: 50%)
  • 레버 룰(지렛대 원리)을 이용하여 각 상의 분율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\alpha = \frac{C_{\gamma} - C_0}{C_{\gamma} - C_{\alpha}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\alpha = \frac{0.7 - 0.2}{0.7 - 0.025} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\alpha = 73.9$ (근사치 81, $\gamma = 19$)
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9. 다음 중 형상기억 합금이 아닌 것은?

  1. Cu-Zn-Ni
  2. Cu-Zn-Al
  3. Nb3Sn
  4. Ti-Ni
(정답률: 69%)
  • 형상기억 합금의 대표적인 계열은 Ti-Ni, Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Ni 등이 있습니다. 반면 $\text{Nb}_3\text{Sn}$은 대표적인 초전도체 재료로 형상기억 합금이 아닙니다.
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10. 다음 중 P형, N형 반도체에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. N형 반도체에는 불순물로 As, Sb 등을 첨가한다.
  2. P형 반도체에 첨가하는 불순물을 억셉터하고 한다.
  3. N형 반도체에 첨가하는 불순물은 도너하고 한다.
  4. P형 반도체에는 불순물로 5가 원소를 첨가한다.
(정답률: 38%)
  • P형 반도체는 3가 원소(B, Al, Ga, In 등)를 첨가하여 정공(Hole)을 생성시키는 반도체입니다. 5가 원소를 첨가하는 것은 N형 반도체를 만드는 방법입니다.

    오답 노트
    As, Sb 첨가: N형 반도체(5가 원소)의 특징입니다.
    억셉터(Acceptor): P형 반도체 불순물의 명칭입니다.
    도너(Donor): N형 반도체 불순물의 명칭입니다.
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11. 면심입방격자(FCC)의 슬립면과 슬립방향의 조합이 옳은 것은?

  1. 슬립면{110}, 슬립방향＜111＞
  2. 슬립면{100}, 슬립방향＜110＞
  3. 슬립면{112}, 슬립방향＜111＞
  4. 슬립면{111}, 슬립방향＜110＞
(정답률: 78%)
  • 면심입방격자(FCC) 구조에서 슬립은 원자가 가장 조밀하게 배열된 면과 방향에서 일어납니다. FCC의 경우 가장 조밀한 면인 {111}면과 가장 조밀한 방향인 <110>방향의 조합으로 슬립이 발생합니다.
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12. 다음 중 탄소강에서 Mn의 영향으로 틀린 것은?

  1. 고온에서 결정립 성장을 촉진시킨다.
  2. 강의 담금질 효과를 증대시켜 경화능이 커진다.
  3. 주조성을 좋게 하며 S의 해를 감소시킨다.
  4. 강의 연신율은 그다지 감소시키지 않고 강도, 경도, 인성을 증대시킨다.
(정답률: 40%)
  • 망간(Mn)은 탄소강에서 결정립의 성장을 억제하여 조직을 미세하게 만드는 역할을 합니다. 따라서 고온에서 결정립 성장을 촉진시킨다는 설명은 틀린 내용입니다.

    오답 노트
    경화능 증대, S의 해(적열취성) 감소, 강도 및 경도 향상: 망간의 주요 효과입니다.
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13. 다음 중 일반적으로 합금이 순금속보다 좋은 성질은?

  1. 가단성
  2. 열전도율
  3. 전기 전도율
  4. 경도 및 강도
(정답률: 83%)
  • 순금속에 다른 원소를 첨가하여 합금을 만들면 원자 배열이 불규칙해져 전위(dislocation)의 이동이 방해받기 때문에, 순금속보다 경도와 강도가 크게 향상됩니다.

    오답 노트
    가단성, 열전도율, 전기 전도율: 합금화 시 불순물 원자로 인해 오히려 감소하는 성질입니다.
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14. 특수 초경 합금 중에 피복 초경 합금의 특성이 아닌 것은?

  1. 내마모성이 높다.
  2. 피삭재와 고온 반응성이 높다.
  3. 내크래이터(Crater)성과 내산화성이 우수하다.
  4. 강, 주강, 주철, 비철, 금속의 절삭에 범용으로 사용할 수 있다.
(정답률: 47%)
  • 피복 초경 합금은 표면에 화학적 피복층을 형성하여 내마모성, 내산화성, 내크래이터성을 높인 재료입니다. 따라서 피삭재와의 고온 반응성을 낮추어 공구 수명을 연장시키는 것이 목적이므로, 고온 반응성이 높다는 설명은 틀린 것입니다.
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15. 다음 중 아연(Zn)에 대한 설명으로 틀린 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 체심입방격자를 갖는다.
  2. 융점은 약 420℃ 정도이다.
  3. 밀도는 약 7.133g/cm2 정도이다.
  4. 철강재료의 방식 피막용 재료로 많이 사용한다.
(정답률: 65%)
  • 아연(Zn)은 체심입방격자가 아니라 육방조밀격자(HCP) 구조를 갖는 금속입니다.

    오답 노트
    융점 약 $420^{\circ}\text{C}$, 밀도 약 $7.133\text{g}/\text{cm}^{2}$(문제 표기 기준), 철강재료의 방식 피막(도금)용으로 사용되는 점은 모두 옳은 설명입니다.
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16. 소성가공된 금속을 재결정 풀림시켰을 때 최초 핵방생 장소가 아닌 것은?

  1. 결정입내
  2. 결정입계
  3. 쌍정의 경계
  4. 결정립 내의 슬립면
(정답률: 55%)
  • 재결정 시 핵 생성은 에너지가 높은 불안정한 곳에서 우선적으로 일어납니다. 결정입계, 쌍정의 경계, 슬립면 등은 에너지가 높아 핵 생성 장소가 되지만, 결정입내는 상대적으로 안정하여 최초 핵 발생 장소로 적절하지 않습니다.
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17. [보기]의 내용과 일치하는 것은?

  1. 공정(Eutectic)
  2. 포정(peritectic)
  3. 고용체(solid solution)
  4. 금속간 화합물(metallic compound)
(정답률: 72%)
  • 금속 간의 친화력이 커서 $A_{m}B_{n}$과 같은 일정한 화학식으로 구성되며, 단단하고 취성이 강한 성질을 갖는 것은 금속간 화합물(metallic compound)의 핵심 특징입니다.
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18. 다음 중 주철에 있어 흑연화 작용이 가장 큰 원소는?

  1. Ti
  2. Cr
  3. Ni
  4. Si
(정답률: 39%)
  • 주철에서 $\text{Si}$(규소)는 탄소의 흑연화를 촉진시키는 가장 대표적인 원소로, 주철의 성질을 결정짓는 중요한 역할을 합니다.
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19. 다음 중 철광석과 그 화학식이 올바르게 연결된 것은?

  1. 자철광 : Fe3O4
  2. 능철광 : Fe2O3
  3. 갈철광 : FeCO3
  4. 적철광 : 2Fe2O3ㆍ3H2O
(정답률: 64%)
  • 철광석의 종류와 화학식의 올바른 연결은 자철광 : $\text{Fe}_3\text{O}_4$ 입니다.

    오답 노트
    능철광: $\text{Fe}_3\text{O}_4\cdot\text{nH}_2\text{O}$
    갈철광: $\text{FeO}(\text{OH)\cdot nH}_2\text{O}$
    적철광: $\text{Fe}_2\text{O}_3$
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20. 7:3 황동에 1% 내외의 Sn을 첨가하여 내해수성을 향상시켜 증발기, 열교환기로 사용되는 특수황동은?

  1. 델타 메탈
  2. 니켈 황동
  3. 네이벌 황동
  4. 애드미럴티 황동
(정답률: 73%)
  • 7:3 황동에 $1\%$ 내외의 $\text{Sn}$(주석)을 첨가하여 내해수성을 높인 합금은 애드미럴티 황동이며, 주로 증발기나 열교환기 제작에 사용됩니다.
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2과목: 금속조직

21. 용융 금속이 응고 성장할 때 불순물이 가장 많이 모이는 곳은?

  1. 결정입내(結晶入內)
  2. 결정입계(結晶粒界)
  3. 결정입내의 중심부(中心部)
  4. 결정격자내의 중심부(中心部)
(정답률: 72%)
  • 용융 금속이 응고될 때, 불순물은 고체 결정 내부로 들어가기 어려워 결정이 성장하며 밀려나게 됩니다. 결국 서로 다른 결정들이 만나는 경계면인 결정입계(結晶粒界)에 불순물이 집중적으로 모이게 됩니다.
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22. [그림]과 같은 A, B 금속의 전율 고용체 합금에서 영역(Ⅱ)에서의 응축계(condensed system)의 자유도는?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 50%)
  • 깁스의 자유도 공식 $F = C - P + 1$ (압력 일정 시)을 사용합니다. 성분 수 $C=2$ (A, B 금속)이고, 영역(Ⅱ)은 액상(L)과 고상(S)이 공존하는 2상 영역이므로 $P=2$입니다.
    ① [기본 공식] $F = C - P + 1$
    ② [숫자 대입] $F = 2 - 2 + 1$
    ③ [최종 결과] $F = 1$
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23. [그림]의 고용체형 상태도에서 공정점은?

  1. A
  2. C
  3. D
  4. E
(정답률: 71%)
  • 공정점(Eutectic point)은 액상(L)이 냉각되어 동시에 두 개의 서로 다른 고상으로 분해되는 지점으로, 상태도에서 액상선과 고상선이 만나는 최저점인 E가 이에 해당합니다.
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24. 다음 중 2차 재결정에 대한 설명으로 가장 관계가 먼 내용은?

  1. 2차 재결정은 반드시 핵의 생성을 수반한다.
  2. 1차 재결정 후 강한 집합조직이 성장하기 쉬운 방위의 결정립이 존재할 때 2차 재결정이 생긴다.
  3. 수소의 결정립이 다른 결정립과 합해져서 대단히 크게 성장하는 것을 2차 재결정이라 한다.
  4. 불순물 등으로 이동이 방해된 입계가 고온도에서 쉽게 이동할 수 있을 때 2차 재결정이 생긴다.
(정답률: 32%)
  • 2차 재결정은 새로운 핵의 생성 없이, 이미 존재하는 결정립 중 특정 방위의 결정립이 주변의 작은 결정립들을 흡수하며 비정상적으로 거대하게 성장하는 현상입니다.

    오답 노트
    반드시 핵의 생성을 수반한다: 핵 생성 없이 기존 결정립이 성장함
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25. “격자간원자”라고도 하며 용질원자가 용매원자의 결정 격자 사이의 공간에 들어간 것을 무엇이라 하는가?

  1. 침입형 고용체
  2. 치환형 결정체
  3. 금속간 혼합체
  4. 재결합 전이체
(정답률: 63%)
  • 용질 원자의 크기가 용매 원자보다 충분히 작아, 용매 원자가 형성하는 결정 격자의 빈 공간(침입형 자리)에 들어가 형성되는 고용체를 침입형 고용체라고 합니다.
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26. [그림]에 사선으로 표시된 면의 밀러지수는? (단, a는 격자정수이다.)

  1. (123)
  2. (236)
  3. (321)
  4. (632)
(정답률: 39%)
  • 밀러지수는 각 축의 절편의 역수를 취해 가장 작은 정수비로 나타냅니다.
    그림에서 각 축의 절편은 $x$축 $\frac{1}{6}a$, $y$축 $\frac{1}{3}a$, $z$축 $\frac{1}{2}a$ 입니다.
    ① [절편의 역수] $(\frac{1}{1/6}, \frac{1}{1/3}, \frac{1}{1/2})$
    ② [정수화] $(6, 3, 2)$
    ③ [최종 결과] $(632)$
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27. 규칙-불규칙 변태에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 규칙도가 큰 합금은 비저항이 작고, 불규칙이 됨에 따라 비저항은 크게 된다.
  2. Ni3Mn과 같은 규칙상의 경우 상자성체이다.
  3. Ni3Fe와 같은 불규칙상은 강자성체이다.
  4. 일반적으로 규칙화되면서 경도는 저하된다.
(정답률: 48%)
  • 합금이 규칙 격자 구조를 가질 때는 원자 배열이 규칙적이어서 전자 산란이 적어 비저항이 작지만, 불규칙 구조가 되면 배열의 무질서함으로 인해 전자 산란이 증가하여 비저항이 커집니다.

    오답 노트
    일반적으로 규칙화되면서 경도는 저하된다: 규칙화되면 일반적으로 경도가 증가합니다.
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28. 냉간가공 후 풀림시 나타나는 재결정(recrystallization)현상에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 핵생성 및 성장과정으로 볼 수 있다.
  2. 새로운 결정립으로 치환되어 가는 과정이다.
  3. 핵생성속도가 크고 핵성장속도가 작으면 조대한 결정립이 된다.
  4. 재결정의 구동력은 냉간 가공시 축적된 변형 에너지이다.
(정답률: 65%)
  • 재결정 과정에서 결정립의 크기는 핵생성 속도와 핵성장 속도의 상대적인 비율에 의해 결정됩니다. 핵생성 속도가 빠르고 성장 속도가 느리면 많은 수의 작은 결정립이 생성되며, 반대로 핵생성 속도가 느리고 성장 속도가 빠를 때 조대한 결정립이 형성됩니다.

    오답 노트
    핵생성속도가 크고 핵성장속도가 작으면 조대한 결정립이 된다: 이 경우 미세한 결정립이 형성됩니다.
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29. 면심입방 결정(FCC)구조에서 단위격자 소속 원자수가 4개이다. 이 때의 배위수는?

  1. 1개
  2. 4개
  3. 7개
  4. 12개
(정답률: 78%)
  • 배위수란 하나의 원자를 둘러싸고 있는 가장 가까운 이웃 원자의 수를 의미합니다. 면심입방 결정(FCC) 구조에서는 각 원자가 12개의 인접 원자와 접하고 있습니다. 따라서 배위수는 12개입니다.
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30. Roozeboom의 3성분계농도 표시법에서 [그림]과 같은 p 조성 합금 중의 B의 조성은 어느 선분의 길이로 표시되는가?

(정답률: 40%)
  • Roozeboom의 3성분계 삼각형 조성 표시법에서 각 성분의 함량은 해당 성분의 정점과 반대편 변에 내린 수선의 길이로 결정됩니다. 성분 B의 조성을 알기 위해서는 정점 B에서 점 p를 지나 반대편 변(AC)에 내린 수선의 길이를 측정해야 하므로, 정답은 입니다.
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31. 다음 중 나사 전위에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. Burgers vector 와 평행인 경우
  2. Burgers vector 와 수직인 경우
  3. Burgers vector 와 크기가 1원자인 것
  4. Burgers vector 와 크기가 1원자간 보다 큰 것
(정답률: 52%)
  • 나사 전위(Screw Dislocation)는 전위선과 버거스 벡터(Burgers vector)가 서로 평행한 방향으로 배열되는 특징을 가집니다.

    오답 노트
    버거스 벡터와 수직인 경우: 칼날 전위(Edge Dislocation)의 특징입니다.
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32. 물질 중에서 원자가 열적으로 활성화되어 이동하게 되는 현상을 확산이라 하는데 이동하는 원자의 확산도에 의한 분류가 아닌 것은?

  1. 입계 확산
  2. 표면 확산
  3. 전위 확산
  4. 반응 확산
(정답률: 50%)
  • 확산은 원자가 이동하는 경로에 따라 분류하며, 입계 확산, 표면 확산, 전위 확산, 체적 확산 등이 있습니다. 반응 확산은 원자의 이동 경로에 따른 분류가 아닙니다.
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33. 금속 결정격자에서 {100}의 등가면은 모두 몇 개인가?

  1. 4
  2. 6
  3. 8
  4. 12
(정답률: 44%)
  • 입방 결정계에서 {100} 가족면은 (100), (-100), (010), (0-10), (001), (00-1)의 총 6개 등가면으로 구성됩니다.
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1

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34. Fe 원자의 반경이 1.24Å 이라면 상온에서 순철의 격자 정수는 얼마인가?

  1. 0.28Å
  2. 0.54Å
  3. 2.86Å
  4. 5.43Å
(정답률: 37%)
  • 상온에서 순철은 체심입방격자(BCC) 구조를 가지며, 격자 정수 $a$와 원자 반경 $r$의 관계식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $a = \frac{4r}{\sqrt{3}}$
    ② [숫자 대입] $a = \frac{4 \times 1.24}{\sqrt{3}}$
    ③ [최종 결과] $a = 2.86$
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35. 급냉에 의해 변태된 조직으로 다음 중 경도가 가장 높은 것은?

  1. Martensite
  2. Troostite
  3. Austenite
  4. Pearlite
(정답률: 74%)
  • 강철을 급냉시켰을 때 탄소가 확산될 시간 없이 격자 내에 갇히면서 형성되는 마르텐사이트(Martensite)는 매우 큰 내부 응력을 가지며, 이로 인해 변태 조직 중 경도가 가장 높습니다.
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36. 다음 중 ℇ 탄화물(fe2C)에 함유된 탄소 함유량은 얼마인가? (단, Fe의 원자량은 55.85, C의 원자량은 12이다.)

  1. 4.3%
  2. 6.67%
  3. 9.7%
  4. 11.3%
(정답률: 24%)
  • 화합물 내의 특정 성분 함유량은 각 원소의 원자량과 결합 비율을 이용한 질량 백분율 공식으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{C 함유량} = \frac{\text{C 원자량} \times 1}{\text{Fe 원자량} \times 2 + \text{C 원자량} \times 1} \times 100$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{C 함유량} = \frac{12 \times 1}{55.85 \times 2 + 12 \times 1} \times 100$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{C 함유량} = 9.7$$
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37. [그림]과 같이 시료의 온도 θ와 변태하지 않는 중성체의 온도 θ‘와의 온도차(θ-θ’)의 관계를 구해서 변태점을 측정하는 방법은?

  1. 열분석법
  2. 열팽창법
  3. 시차열분석법
  4. 전기저항법
(정답률: 59%)
  • 시료의 온도 $\theta$와 기준이 되는 중성체의 온도 $\theta'$ 사이의 온도 차이($\theta-\theta'$)를 측정하여 변태점을 분석하는 방법은 시차열분석법(DTA)입니다.
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38. 치환형 고용체를 형성하는 인자(Hume-Rothery 법칙)를 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 용질의 원자가가 용매의 원자가보다 작을 것
  2. 용질원자와 용매원자의 전기저항 차가 작을 것
  3. 용질과 용매의 결정격자형이 같거나 비슷할 것
  4. 용질과 용매원자의 지름 차가 15% 이내일 것
(정답률: 47%)
  • 치환형 고용체가 형성되기 위한 Hume-Rothery 법칙에 따르면, 용질과 용매의 원자가는 서로 비슷할수록 고용도가 높아집니다.

    오답 노트
    전기저항 차: 작을수록 유리함
    결정격자형: 같거나 비슷해야 함
    원자 지름 차: $15\%$이내여야 함
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39. 주강을 서냉할 때 오스테나이트안에 판상 페라이트가 생겨서 오스테나이트 격자 방향으로 일정한 길이를 가진 거칠고 큰 조직은?

  1. 비트만스테텐
  2. 레데뷰라이트
  3. 시멘타이트
  4. 오스몬다이트
(정답률: 58%)
  • 주강을 서냉할 때 오스테나이트 내에 판상 페라이트가 생성되어, 격자 방향으로 일정한 길이를 가지는 거칠고 큰 조직을 비트만스테텐이라고 합니다.
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40. 2원계 상태도에서 전율고용체일 때 경도적 측면에서 A, B 두 성분의 양이 어느 정도일 때 가장 높은가?

  1. 20:80
  2. 30:70
  3. 40:60
  4. 50:50
(정답률: 70%)
  • 2원계 전율고용체에서 서로 다른 원자 크기를 가진 두 성분이 혼합될 때, 격자 왜곡이 최대가 되어 경도가 가장 높아지는 지점은 두 성분이 동일한 비율로 섞여 있는 상태입니다.
    따라서 A와 B의 조성비가 $50:50$일 때 고용 강화 효과가 극대화되어 가장 높은 경도를 나타냅니다.
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3과목: 금속열처리

41. 강을 변태점온도 이상에서 가열 유지 한 후 공냉시켜 표준조직을 만들기 위한 열처리는?

  1. 불림
  2. 담금질
  3. 풀림
  4. 뜨임
(정답률: 44%)
  • 불림(Normalizing)은 강을 변태점 이상의 온도에서 가열 유지한 후 공기 중에서 냉각(공냉)시켜 결정립을 미세화하고 표준 조직을 만들기 위한 열처리입니다.

    오답 노트
    담금질: 급냉하여 경도를 높임
    풀림: 서냉하여 내부 응력을 제거하고 연하게 함
    뜨임: 담금질 후 인성을 부여함
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42. 유기용제를 적하하면 열분해에 의해 발생한 분위기 속에서 침탄하는 적하침탄법의 특징이 아닌 것은?

  1. 설비가 소규모이다.
  2. 설비유지 등이 경제적이다.
  3. 2종류의 액제를 사용한다.
  4. 한 개의 로(爐)에서 변성과 침탄을 동시에 할 수 없다.
(정답률: 64%)
  • 2원계 전율고용체에서 고용 강화 효과는 두 성분의 농도가 균형을 이룰 때 최대가 되며, 일반적으로 성분비가 $50:50$일 때 격자 왜곡이 가장 심해져 경도가 가장 높게 나타납니다.
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43. 철강을 보호분위기나 진공 중에서 가열, 냉각하여 표면의 산화 및 탈탄을 방지하고 표면상태를 그대로 유지하는 열처리는?

  1. 침탄 처리
  2. 질화 처리
  3. 고주파 처리
  4. 광휘 처리
(정답률: 49%)
  • 광휘 처리는 보호분위기나 진공 상태에서 가열 및 냉각함으로써 금속 표면의 산화와 탈탄을 방지하고, 표면을 광택 있게 유지하는 열처리 방법입니다.
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44. 열처리에 사용되는 온도계로서 저온열처리(-200~500℃)용 온도계로 가장 적당한 것은?

  1. 저항식 온도계
  2. 광고온계
  3. 방사온도계
  4. 색온도계
(정답률: 42%)
  • 저항식 온도계는 금속의 전기저항이 온도에 따라 일정하게 변화하는 성질을 이용하며, 특히 $-200$ ~ $500\text{℃}$ 범위의 저온 및 중온 영역에서 정밀한 측정이 가능하여 저온열처리에 가장 적합합니다.
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45. 고주파 경화법에서 유도 전류에 의한 발생열의 침투 깊이(d)를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, ρ는 강재의 비저항, μ는 강재의 투자율, f는 주파수이다.)

(정답률: 55%)
  • 고주파 경화에서 침투 깊이는 비저항과 투자율, 주파수의 관계에 의해 결정되며, 주파수가 높을수록 침투 깊이는 얕아집니다.
    $$\text{침투 깊이 공식}$$
    $$d = 5.03 \times 10^{3} \sqrt{\frac{\rho}{\mu \cdot f}}$$
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46. 침탄 열처리 후 마이크로 조직 시험 방법으로 측정하여 유효 경화층의 깊이가 2.2mm 인경우의 표시법은?

  1. CD - H - E 2.2
  2. CD - H - T 2.2
  3. CD - M - T 2.2
  4. CD - M - E 2.2
(정답률: 40%)
  • 유효 경화층 깊이 표시법에서 마이크로 조직 시험 방법은 M(Micro-organization), 측정 깊이는 E(Effective case depth)로 표기하므로 CD-M-E 2.2가 올바른 표시법입니다.
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47. 고체 침탄제가 구비해야 할 조건으로 틀린 것은?

  1. 침탄력이 강해야 한다.
  2. 침탄 온도에서 가열 중 용적 감소가 커야 한다.
  3. 장시간 반복 사용과 고온에서 견딜 수 있는 내구력을 가져야 한다.
  4. 침탄 성분 중 P와 S가 적어야 하고 강 표면에 고착물이 융착되지 않아야 한다.
(정답률: 69%)
  • 고체 침탄제는 가열 중 용적 감소가 적어야 침탄 효율을 유지하고 제품의 치수 변화를 최소화할 수 있습니다.
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48. 열처리 후 경도 불균일 검출방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 부식(50% 염산수용액)되면 흐림리 나온다.
  2. 제품의 여러 부분에 경도를 측정한다.
  3. 간편한 방법으로 줄시험이 있고, 부드러운 부분은 줄에 걸린다.
  4. 연삭을 하면 연한부분은 경화부에 비하여 빛깔이 밝게 보인다.
(정답률: 50%)
  • 연삭 시 경화부(단단한 부분)에 비해 연한 부분은 빛깔이 어둡게 보입니다.

    오답 노트
    부식 시험: 50% 염산수용액 부식 시 경도 차이에 의해 흐림리 발생
    경도 측정: 제품의 여러 지점을 측정하여 불균일 확인
    줄시험: 부드러운 부분은 줄이 파고들어 걸리는 느낌이 남
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49. 탄소강의 경우 저온뜨임취성의 현상이 생기는 온도로 가장 적당한 것은?

  1. 250~400℃
  2. 500550℃
  3. 600~750℃
  4. 800~950℃
(정답률: 64%)
  • 탄소강의 저온뜨임취성은 뜨임 온도 범위 $250\sim400^{\circ}C$에서 인성이 저하되고 취성이 증가하는 현상을 말합니다.
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50. 열처리 가열장치에서 라디안트 튜브(radiant tube)로에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 원판상의 로상(爐床)이 일정 속도로 회전하고 열처리 품은 앞문으로부터 일정량씩 연속 장입되고 로상이 1회전 하면 열처리 온도까지 가열되는 방식이다.
  2. 연소용 가스버너를 내열 강관속에 붙여, 강관속에서 가스를 연소시켜 원관 표면으로부터 내는 복사열에 의해 열처리품을 가열하는 방식이다.
  3. 로내에 장착한 슬로트가 달린 레토르트를 회전시켜서 열처리품을 균일하게 가열하는 방식이다.
  4. 밀폐된 가열실에 침탄성, 질화성, 환원성 가스를 송입하여 무산화 열처리 또는 침탄, 질화처리 등 표면 경화를 하는 방식이다.
(정답률: 53%)
  • 라디안트 튜브로는 연소 가스를 내열 강관 내부에 가두어 연소시킴으로써, 관 표면에서 방출되는 복사열(Radiant heat)을 이용해 가열물을 가열하는 방식이 핵심입니다.
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51. 담금질한 강의 내부응력을 제거하기 위한 열처리 방법으로 가장 옳은 것은?

  1. 심냉처리
  2. 오스포밍
  3. 인상담금질
  4. 뜨임처리
(정답률: 54%)
  • 담금질 후 발생하는 조직의 불안정성과 내부응력을 제거하여 인성을 부여하는 열처리는 뜨임처리입니다. 이는 담금질한 강을 재가열하여 경도는 약간 낮추되 끈기를 주는 필수 공정입니다.
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52. 냉각 방법 중 냉각 속도가 가장 늦은 열처리 방법은?

  1. 풀림
  2. 담금질
  3. 불림
  4. 수인 처리
(정답률: 50%)
  • 냉각 속도에 따른 열처리 구분 문제입니다. 풀림은 가열 후 로내에서 아주 천천히 냉각시키는 서냉 방식이므로 냉각 속도가 가장 늦습니다.

    오답 노트
    담금질: 급랭
    불림: 공랭(중간 속도)
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53. 다음 강종에 대하여 담금질 온도가 가장 알맞게 연결된 것은?

  1. STC3 - 약 500℃
  2. STD61 - 약 800℃
  3. SKH51 - 약 1210℃
  4. SPS9 - 약 680℃
(정답률: 55%)
  • 강종별 적정 담금질 온도를 묻는 문제입니다. 고속도공구강인 SKH51은 고온에서 오스테나이트화 시킨 후 급랭해야 하므로 약 $1210^{\circ}C$의 높은 온도가 적절합니다.
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54. 다음 중 심냉처리에 따른 균열은 냉각온도가 낮으므로서 일어나기 쉽다. 그 원인으로 틀린 것은?

  1. 담금질 온도가 너무 높을 때
  2. 강재의 다듬질 정도가 깨끗할 때
  3. 담금질한 강재에 탈탄층이 존재할 때
  4. 심냉처리의 온도가 불균일하거나 정확하지 않을 때
(정답률: 61%)
  • 강재의 다듬질 정도가 깨끗하면 응력 집중원이 제거되어 오히려 균열 발생 가능성이 낮아집니다. 따라서 이는 심냉처리 균열의 원인이 아닙니다.

    오답 노트
    높은 담금질 온도, 탈탄층 존재, 불균일한 심냉처리는 모두 내부 응력을 증가시켜 균열을 유발하는 원인이 됩니다.
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55. Fe을 560℃ 이상의 고온으로 산화시키면 생성되는 산화물층의 순서로 옳은 것은?

  1. Fe → FeO → Fe3O4 → Fe2O3
  2. Fe → FeO → Fe2O3 → Fe3O4
  3. Fe → Fe3O4 → FeO → Fe2O3
  4. Fe → Fe2O3 → Fe3O4 → FeO
(정답률: 48%)
  • 철($\text{Fe}$)을 $560^{\circ}C$이상의 고온에서 산화시키면 표면에서 내부 방향으로 산화물 층이 형성되며, $\text{Fe} \rightarrow \text{FeO} \rightarrow \text{Fe}_{3}\text{O}_{4} \rightarrow \text{Fe}_{2}\text{O}_{3}$ 순으로 생성됩니다.
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56. 구상화 처리 후 용탕상태로 방치하면 흑연구상화 효과가 없어지는 현상은?

  1. 플로우(flow) 현상
  2. 페이딩(fading) 현상
  3. 버닝(burning) 현상
  4. 번아웃(burn out) 현상
(정답률: 67%)
  • 구상화 처리 후 용탕 상태로 오래 방치하면 구상화제(Mg 등)가 산화되거나 소실되어 흑구상화 효과가 사라지는 현상을 페이딩(fading) 현상이라고 합니다.
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57. 다음 중 뜨임 균열의 방지 대책으로 틀린 것은?

  1. 가열을 천천히 한다.
  2. 잔류응력을 제거한다.
  3. 결정입계에 취성을 나타내는 화학성분을 증가시킨다.
  4. 응력이 집중되는 부분은 열처리상 알맞게 설계한다.
(정답률: 71%)
  • 뜨임 균열을 방지하려면 결정입계에 취성을 유발하는 불순물이나 화학성분을 최소화하여 입계 결합력을 높여야 합니다. 성분을 증가시키는 것은 오히려 균열을 촉진합니다.
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58. 구리 및 구리 합금의 열처리에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. α+β 황동을 재결정 풀림과 담금질 열처리를 한다.
  2. α 황동은 700~730℃ 온도에서 재결정 풀림을 한다.
  3. 순동은 재결정 풀림을 하고, 재결정 온도는 약 270℃다.
  4. 상온 가공한 황동 제품은 시기균열을 방지하기 위해 고온 풀림을 한다.
(정답률: 53%)
  • 상온 가공한 황동 제품의 시기균열을 방지하기 위해서는 고온 풀림이 아니라 저온 풀림(응력 제거 풀림)을 수행해야 합니다.

    오답 노트
    순동의 재결정 온도 약 $270^{\circ}C$, $\alpha$ 황동의 재결정 풀림 온도 $700\sim730^{\circ}C$, $\alpha+\beta$ 황동의 재결정 풀림 및 담금질 처리는 모두 적절한 열처리 방법입니다.
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59. 과포화 고용체로부터 다른 상이 석출하는 현상을 이용해서 금속재료의 강도 및 그 밖의 성질을 변화시키는 처리로 두랄루민 합금의 대표적인 처리 방법은?

  1. 시효경화 처리
  2. 가공경화 처리
  3. 가공 열처리
  4. 재결정화 처리
(정답률: 73%)
  • 과포화 고용체 상태에서 시간이 경과함에 따라 미세한 입자가 석출되어 강도가 높아지는 현상을 시효경화 처리라고 하며, 이는 두랄루민 합금의 대표적인 강화 방법입니다.
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60. 다음 중 잔류 오스테나이트가 증가하는 경우는?

  1. 냉각제가 저온일 경우
  2. 서브제로 처리를 하는 경우
  3. C% 양을 감소시켰을 경우
  4. Ms~Mf지점에서 서냉한 경우
(정답률: 56%)
  • 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태되는 온도 구간인 $M_{s} \sim M_{f}$ 지점에서 천천히 냉각(서냉)하면 변태가 불완전하게 일어나 잔류 오스테나이트의 양이 증가하게 됩니다.
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4과목: 재료시험

61. 침투제를 표면에 적용하고 불연속 내에 침투한 침투액이 만드는 지시모양을 관찰함으로서 결함을 찾아내는 탐상법은?

  1. UT
  2. MT
  3. RT
  4. PT
(정답률: 56%)
  • 침투액을 표면에 도포하여 결함 내부로 스며들게 한 뒤, 현상제를 통해 이를 시각화하여 결함을 찾아내는 방법은 침투탐상검사(PT)입니다.

    오답 노트
    UT: 초음파 탐상
    MT: 자분 탐상
    RT: 방사선 투과 탐상
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62. 충격시험편의 제작에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 시험편은 가공에 의한 연화나 경화의 영향이 가능한 일어나지 않도록 기계가공한다.
  2. 열처리한 재료의 평가를 위한 사험편은 열처리 후에 기계 가공한다.
  3. 시험편의 단면을 제외한 4면은 평활하지 않아도 된다.
  4. 시험편의 기호ㆍ번호 등은 시험에 영향을 미치지 않는 부위에 표시한다.
(정답률: 56%)
  • 충격시험편은 시험 결과의 신뢰성을 위해 정밀하게 제작되어야 합니다. 시험편의 단면을 제외한 4면은 가공 흔적이 없도록 평활하게 마무리해야 정확한 응력 집중과 파단면 관찰이 가능합니다.
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63. 다음 중 크리프시험의 목적으로 가장 옳은 것은?

  1. 비틀림측정
  2. 연신량측정
  3. 스트레인측정
  4. 마멸량측정
(정답률: 61%)
  • 크리프 시험은 고온에서 일정 하중을 가했을 때 시간에 따라 재료가 서서히 변형되는 정도인 스트레인(Strain)을 측정하는 것이 목적입니다.
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64. 원자의 격자구조를 측정하기 위하여는 주로 어떤 방법을 이용하는가?

  1. X선 회절법
  2. X선 반사법
  3. X선 투과법
  4. X선 공진법
(정답률: 56%)
  • X선 회절법은 X선이 결정 격자에 부딪혀 회절되는 패턴을 분석하여 원자의 배열 상태와 격자 구조를 측정하는 가장 대표적인 방법입니다.
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65. 금속재료의 연신율을 측정할 수 있는 시험방법은?

  1. 인장시험
  2. 경도시험
  3. 충격시험
  4. 마모시험
(정답률: 65%)
  • 인장시험은 재료를 양쪽에서 잡아당겨 파괴될 때까지의 변형량을 측정함으로써 연신율과 강도를 파악하는 시험방법입니다.
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66. 다음 물질들의 종파의 속도가 옳게 짝지어진 것은?

  1. 공기 - 약 1430m/s
  2. 물 - 약 330m/s
  3. 강 - 약 5900m/s
  4. 알루미늄 - 약 8350m/s
(정답률: 49%)
  • 매질의 밀도와 탄성이 높을수록 종파의 속도가 빨라지며, 강철(강)에서의 속도는 약 $5900\text{m/s}$입니다.

    오답 노트
    공기: 약 $330\text{m/s}$
    물: 약 $1430\text{m/s}$
    알루미늄: 약 $5000\sim6000\text{m/s}$ 범위
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67. 안전보건 표지의 색채와 용도가 옳게 연결된 것은?

  1. 빨강 - 경고
  2. 파랑 - 지시
  3. 녹색 - 금지
  4. 노랑 - 안내
(정답률: 42%)
  • 안전보건 표지의 색채별 용도는 정해져 있으며, 파랑은 특정 동작을 지시하는 지시 표지에 사용됩니다.

    오답 노트
    빨강: 금지 및 경고
    녹색: 안내
    노랑: 경고
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68. 설퍼 프린트(Sulphur Print) 검사 방법에 대한 설명으로 가장 관계가 먼 것은?

  1. S의 분포를 검출한다.
  2. 3%황산 수용액을 이용한다.
  3. 철강의 검사면에 인화지를 붙인다
  4. S가 많은 것에 접한 인화지는 붉은색으로 된다.
(정답률: 47%)
  • 설퍼 프린트법은 황(S)의 분포를 확인하기 위해 3% 황산 수용액과 인화지를 사용하며, 황 성분이 많은 부분은 인화지 상에서 붉은색이 아닌 검은색 또는 어두운 색으로 나타납니다.
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69. 금속재료의 조직을 금속현미경으로 관찰하고자 한다. 시험편을 만들 때의 안전 및 유의사항으로 가장 관계가 먼 것은?

  1. 시험편은 평활하게 유지되도록 연마한다.
  2. 시험편 절단 및 연마 작업시 열 영향을 받도록 한다.
  3. 시험편 제작시 시험편을 견고히 고정하여 튀지 않도록 한다.
  4. 부식액이 피부에 묻지 않도록 주의하고, 묻었을 경우 곧 바로 씻는다.
(정답률: 71%)
  • 금속 조직 관찰을 위한 시험편 제작 시, 절단 및 연마 과정에서 발생하는 마찰열은 조직의 변형을 일으켜 정확한 관찰을 방해하므로 열 영향을 최소화해야 합니다.
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70. 정량 조직검사 중 결정립도 측정법에 해당하지 않는 것은?

  1. ASTM 결정립 측정법
  2. 제프리즈법
  3. 헤인법
  4. 브로즌법
(정답률: 61%)
  • 결정립도 측정법에는 ASTM법, 제프리즈법, 헤인법 등이 사용됩니다.

    오답 노트
    브로즌법: 결정립도 측정과 관계없는 방법입니다.
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71. 방사성 동위원소 중 Co60의 반감기로 옳은 것은?

  1. 약 75일
  2. 약 129일
  3. 약 5.3년
  4. 약 31년
(정답률: 46%)
  • 방사성 동위원소인 $\text{Co}^{60}$의 반감기는 약 5.3년으로, 이는 핵종의 고유한 물리적 특성입니다.
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72. 쇼어 경도시험에서 경도 값이 낮게 나오는 이유가 아닌 것은?

  1. 경통 내벽에 먼지 등으로 해머의 자유를 해칠 때
  2. 시험면과 기축이 수직으로 되어 있지 않을 때
  3. 해머가 낙하축에 완전히 장착되지 않을 때
  4. 시험기 받침대가 충분한 강성이 있을 때
(정답률: 59%)
  • 쇼어 경도시험은 해머의 반발 높이를 측정하는 방식입니다. 시험기 받침대가 충분한 강성을 가지고 있어야 에너지가 손실되지 않고 정확한 값이 나오므로, 이는 경도 값이 낮게 나오는 원인이 아니라 정상적인 측정 조건입니다.
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73. 다음 중 침탄층이나 질화층 등 표면 경화층의 경도시험에 가장 적합한 시험은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 쇼어 경도
  2. 로크웰 경도
  3. 비커즈 경도
  4. 모스 경도
(정답률: 50%)
  • 비커즈 경도는 다이아몬드 압입자를 사용하여 매우 얇은 표면 경화층(침탄층, 질화층 등)의 경도를 정밀하게 측정하는 데 가장 적합합니다.
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74. 압축 한계가 인장 시험의 결과와 대략 일치하므로, 보통 압축시험을 하지 않는 재료는?

  1. 주철
  2. 연강
  3. 베어링합금
  4. 콘크리트
(정답률: 43%)
  • 연강과 같은 연성 재료는 인장 강도와 압축 강도가 거의 비슷하여 굳이 압축 시험을 따로 수행하지 않습니다.

    오답 노트
    주철, 콘크리트: 압축 강도가 인장 강도보다 훨씬 커서 반드시 압축 시험이 필요함
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75. 금속재료의 굽힘 시험을 하면 소재의 어떤 성질을 알 수 있는가?

  1. 유동성
  2. 주조성
  3. 전ㆍ연성
  4. 취성
(정답률: 69%)
  • 굽힘 시험은 재료를 구부려 파괴될 때까지의 변형을 측정하는 시험으로, 재료가 얇게 펴지거나 길게 늘어나는 성질인 전·연성을 확인하는 데 사용됩니다.
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76. 재료에 대한 강성계수 G를 측정하는 시험법은?

  1. 피로 시험
  2. 인장 시험
  3. 경도 시험
  4. 비틀림 시험
(정답률: 66%)
  • 강성계수 $G$(전단탄성계수)는 재료가 비틀림 하중을 받았을 때 변형에 저항하는 정도를 나타내므로, 비틀림 시험을 통해 측정합니다.
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77. 시험 전의 직경 12mm, 시험 후의 직경 4mm 였을 때 단면 수축률은 약 몇 %인가?

  1. 11
  2. 25
  3. 69
  4. 89
(정답률: 22%)
  • 단면 수축률은 시험 전후의 단면적 차이를 초기 단면적으로 나눈 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{A_0 - A_1}{A_0} \times 100$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{12^2 - 4^2}{12^2} \times 100$
    ③ [최종 결과] $R = 88.89$
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78. 구리, 황동, 청동 등의 조직을 관찰하기 위한 부식액은?

  1. 피크린산 용액
  2. 염화제이철 용액
  3. 질산초산 용액
  4. 수산화나트륨 용액
(정답률: 55%)
  • 구리 및 구리 합금(황동, 청동 등)의 조직을 관찰하기 위해 금속 표면을 부식시키는 데 사용하는 대표적인 부식액은 염화제이철 용액입니다.
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79. 다음 중 로크웰 경도 B 스케일에 사용하는 압입자는?

  1. 직경 1/16인치 강구
  2. 직경 1/8인치 강구
  3. 직경 1/4인치 강구
  4. 직경 1/2인치 강구
(정답률: 64%)
  • 로크웰 경도 B 스케일(HRB)은 연강이나 알루미늄 합금 등의 측정에 사용되며, 압입자로 직경 1/16인치 강구를 사용합니다.
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80. 응력을 반복하여 가했을 때 재료 전체 또는 국부적 슬립변형이 생기며 시간과 더불어 점차적으로 발전해가는 현상을 응력-반복횟수로 알아보는 시험법은?

  1. 경도시험
  2. 인장시험
  3. 압축시험
  4. 피로시험
(정답률: 63%)
  • 재료에 반복적인 응력을 가했을 때 발생하는 슬립 변형과 그에 따른 파괴 현상을 분석하여 응력-반복횟수 관계를 알아보는 시험은 피로시험입니다.
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