금속재료산업기사 필기 기출문제복원 (2011-06-12)

금속재료산업기사
(2011-06-12 기출문제)

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1과목: 금속재료

1. 금속분말을 성형ㆍ소결하여 절삭공구, 내마모공구, 광산토목공구 등에 광범위하게 사용되는 초경합금은?

  1. WC - Co계 합금
  2. Cu계 합금
  3. Al계 합금
  4. Sn계 합금
(정답률: 85%)
  • WC - Co계 합금은 탄화텅스텐(WC)과 코발트(Co)를 주원료로 사용하여 제조되는 초경합금으로, 높은 경도와 내마모성, 내식성 등의 우수한 물성을 가지고 있어 절삭공구, 내마모공구, 광산토목공구 등에 광범위하게 사용됩니다. Cu계 합금은 구리(Cu)를 주원료로 사용하는 합금, Al계 합금은 알루미늄(Al)을 주원료로 사용하는 합금, Sn계 합금은 주로 주석(Sn)을 주원료로 사용하는 합금입니다.
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2. 주철에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 가단주철은 회주철을 열처리하여 제조한다.
  2. 회주철은 응고 중 유리된 흑연이 편상으로 존재하며 기계 가공성이 우수하다.
  3. 백주철은 냉각속도를 빨리하여 Fe3C와 같은 탄화물을 함유하여 취약하다.
  4. 구상흑연주철은 소량의 Mg 등을 접종처리하여 흑연을 구상화한다.
(정답률: 39%)
  • 가단주철은 회주철을 열처리하여 제조하는 것이 맞다. 따라서 틀린 것은 없다.

    가단주철은 회주철을 열처리하여 탄소의 분포를 균일하게 만들고, 탄소의 함량을 조절하여 강도와 경도를 높인다. 회주철은 응고 중 유리된 흑연이 편상으로 존재하며 기계 가공성이 우수하다. 백주철은 냉각속도를 빨리하여 Fe3C와 같은 탄화물을 함유하여 취약하다. 구상흑연주철은 소량의 Mg 등을 접종처리하여 흑연을 구상화하여 내식성과 마모성을 높인다.
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3. 다음 중 수소저장합금에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 수소가스와 반응하여 금속수소화물이 된다.
  2. 수소의 흡장ㆍ방출을 되풀이하는 재료는 분화하게 된다.
  3. 합금이 수소를 흡장할 때는 팽창하고, 방출할 때는 수축한다.
  4. 수소가 방출되면 금속수소화물은 원래의 수소저장합금으로 되돌아가지 않는다.
(정답률: 81%)
  • "수소가 방출되면 금속수소화물은 원래의 수소저장합금으로 되돌아가지 않는다."가 틀린 설명입니다. 수소저장합금은 수소를 흡수하여 금속수소화물이 되었다가 다시 수소를 방출하여 원래의 수소저장합금으로 되돌아갈 수 있습니다. 이러한 특성 때문에 수소저장합금은 수소 연료전지 등에 이용됩니다.
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4. 복합재료의 특성을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 성분이나 형태가 다른 두 종류 이상의 소재가 거시적으로 조합되어 유효한 기능성 재료이다.
  2. 두 종류 이상의 재료가 미시적으로 조합되어 거시적으로 균질한 합금이다.
  3. 일반적으로 층상 복합재료, 입자강화 복합재료, 섬유강화 복합재료 등으로 구분할 수 있다.
  4. 탄소섬유, 케블라섬유 등 고성능 보강섬유를 활용한 복합재료를 고성능 복합재료로 구분하여 사용하기도 한다.
(정답률: 64%)
  • "두 종류 이상의 재료가 미시적으로 조합되어 거시적으로 균질한 합금이다."가 틀린 것이다. 복합재료는 두 종류 이상의 재료가 조합되어 유효한 기능성 재료를 형성하는 것이지, 합금은 두 종류 이상의 금속이 녹아서 하나의 금속으로 형성되는 것을 말한다.
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5. 다음 중 Ni합금이 아닌 것은?

  1. 콘스탄탄(Constantan)
  2. 모넬합금(Monel metal)
  3. 알드레이(Aldrey)
  4. 엘린바(Elinvar)
(정답률: 65%)
  • 알드레이는 합금의 구성 요소로 Ni(니켈)를 포함하지 않기 때문에 Ni합금이 아닙니다.
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6. 헤드필드강(Hadfield steel) 이란?

  1. 페라이트계 고 Mn강
  2. 펄라이트계 고 Mn강
  3. 오스테나이트계 고 Mn강
  4. 마텐자이트계 고 Mn강
(정답률: 66%)
  • 헤드필드강은 오스테나이트계 고 Mn강으로, 매우 높은 망간 함량을 가지고 있어서 높은 인성과 내마모성을 가지고 있습니다. 또한, 고온에서도 강도가 유지되는 특징을 가지고 있어서 고온하중이 발생하는 환경에서 사용되는 재료로 널리 사용됩니다.
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7. 특수강에 첨가되는 Ni원소의 특성으로 옳은 것은?

  1. 인성 증가
  2. 뜨임 취성 방지
  3. 결정입자 조절
  4. 전자기 특성 증가
(정답률: 54%)
  • Ni는 첨가되는 특수강에서 인성을 증가시키는 역할을 합니다. 이는 Ni가 고체 용해도를 가지고 있어, 다른 원소와의 결합을 강화시키고 결정입자의 크기를 조절하여 강도와 인성을 향상시키기 때문입니다. 또한 Ni는 뜨임 취성 방지와 전자기 특성 증가에도 기여합니다.
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8. 탄소강 중 인의 영향이 아닌 것은?

  1. 적열취성의 원인
  2. 결정립 조대화
  3. 강도와 경도 증가
  4. 상온취성의 원인
(정답률: 69%)
  • 정답은 "상온취성의 원인"입니다.

    탄소강은 탄소와 철로 이루어진 합금으로, 인, 마그네슘, 크롬 등의 원소가 첨가되어 강도와 경도를 높일 수 있습니다.

    하지만 "적열취성의 원인"은 탄소강이 고온에서 냉각되면서 발생하는 현상으로, 결정립 조대화와 관련이 있습니다. 이는 고온에서 탄소강의 구조가 변화하면서 결정립이 성장하고, 이어서 냉각되면서 결정립이 조화되어 큰 결정립이 형성되는 것을 말합니다. 이는 강의 적열취성을 악화시키는 요인 중 하나입니다.
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9. 베어링합금이 구비해야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 주조성이 좋아야 한다.
  2. 피로강도가 높아야 한다.
  3. 내부식성이 높아야 한다.
  4. 내소착성이 낮아야 한다.
(정답률: 70%)
  • 베어링합금은 내부적인 마찰과 열에 강하고 내구성이 높아야 하기 때문에 주조성이 좋아야 하고, 피로강도가 높아야 하며 내부식성이 높아야 합니다. 하지만 내소착성이 낮아야 하는 조건은 아닙니다. 내소착성이 낮다는 것은 접촉면에서의 마찰력이 작아서 윤활유의 필요성이 줄어들어 효율적인 운전이 가능하다는 것을 의미합니다. 따라서 베어링합금은 내소착성이 높아도 상관없습니다.
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10. 다음 중 재결정 온도가 가장 낮은 금속은?

  1. Al
  2. Cu
  3. Ni
  4. Sn
(정답률: 56%)
  • 재결정 온도란 금속의 결정 구조를 바꾸는 온도를 말합니다. 이 중 재결정 온도가 가장 낮은 금속은 "Sn" (주석)입니다. 이는 주석이 다른 금속에 비해 결정 구조가 불안정하고, 비교적 낮은 온도에서도 결정 구조가 변할 수 있기 때문입니다.
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11. 오스테나이트계 스테인리스강을 포함한 스테인리스강의 입계부식을 방지하는 방법이 아닌 것은?

  1. 음극방식을 실시한다.
  2. 탄화물을 고용시킨 후 급랭하는 고용화처리를 한다.
  3. C 와의 친화력이 Cr 보다 큰 Ti, Nb, Ta 등을 첨가한다.
  4. C 의 함량을 0.50% 이상으로 높여 크롬 탄화물을 생성시킨다.
(정답률: 47%)
  • C의 함량을 0.50% 이상으로 높이면 크롬 탄화물을 생성시키는 것은 입계부식을 방지하기 위한 방법이 아닙니다. 오히려 크롬 탄화물이 생성되면 스테인리스강의 내식성능이 저하될 수 있습니다. 따라서 이 보기는 올바르지 않은 방법입니다.
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12. 다음 중 탄소강의 조직이 아닌 것은?

  1. 펄라이트(pearlite)
  2. 페라이트(ferrite)
  3. 시멘타이트(cementite)
  4. 퍼멀로이(permalloy)
(정답률: 84%)
  • 퍼멀로이는 탄소강이 아닌 합금으로, 주로 철, 니켈, 모리브덴 등으로 이루어져 있다. 따라서 탄소강의 조직이 아니다.
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13. 전율고용체를 만들며 치과용, 장식용으로 쓰이는 white gold에 해당되는 합금은?

  1. Ag-Pd-Au-Cu-Zn
  2. Ag-Hg-Sn-Cu-Zn
  3. Pt-Cu-Pb-Sn-Co
  4. Pt-Pb-Sn-Co-Au
(정답률: 70%)
  • 전율고용체는 다른 금속들의 성질을 결합하여 새로운 합금을 만드는 과정에서 발생하는 현상입니다. White gold는 금과 다른 금속들의 합금으로, 주로 Ag(은), Pd(팔라듐), Au(금), Cu(구리), Zn(아연) 등이 사용됩니다. 이 중에서 "Ag-Pd-Au-Cu-Zn"은 white gold의 대표적인 합금으로, 각각의 금속들이 적절한 비율로 섞여서 밝은 흰색의 색상을 가지며, 치과용이나 장식용으로 많이 사용됩니다.
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14. 약 250℃ 이하의 융점을 가지는 저용용점 합금에 해당되는 것은?

  1. Sn의 용융점보다 낮은 합금
  2. Cu의 용융점보다 낮은 합금
  3. Zn의 용융점보다 낮은 합금
  4. Co의 용융점보다 낮은 합금
(정답률: 64%)
  • 정답은 "Sn의 용융점보다 낮은 합금"입니다.

    저용용점 합금은 일반적으로 250℃ 이하의 융점을 가지는 합금을 말합니다. 이 중에서 "Sn의 용융점보다 낮은 합금"이라는 옵션은 주어진 보기 중에서 융점이 가장 낮은 합금을 의미합니다.

    Sn은 주기율표에서 5번째 주기에 위치한 원소로, 용융점은 231.9℃입니다. 따라서 Sn의 용융점보다 낮은 합금은 250℃ 이하의 융점을 가지는 저용용점 합금에 해당됩니다.

    Cu, Zn, Co는 각각 4번째, 5번째, 9번째 주기에 위치한 원소로, 용융점이 각각 1083℃, 419.5℃, 1495℃입니다. 따라서 이들의 용융점보다 낮은 합금은 저용용점 합금에 해당되지 않습니다.
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15. 평균탄성계수가 E이고, 반지름 r인 어떤 환봉강이 P의 하중을 받았을 때 변형률은?

  1. P/(Eπr2)
  2. P/E
  3. E/P
  4. Eπr2/P
(정답률: 59%)
  • 평균탄성계수는 응력과 변형률의 비례상수인 모듈러스의 평균값을 의미한다. 따라서 환봉강의 변형률은 P의 하중에 의해 발생하는 응력을 평균탄성계수로 나눈 값이다. 이 응력은 P/(πr^2)이므로, 변형률은 P/(Eπr^2)이 된다. 따라서 정답은 "P/(Eπr^2)"이다.
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16. 열간 가공(성형)용 공구강으로 금형 재료에 사용되는 강종은?

  1. SNCM435
  2. SKH51
  3. SPS9
  4. STD61
(정답률: 82%)
  • STD61은 열간 가공(성형)용 공구강으로서, 내열성과 내마모성이 뛰어나며, 고온에서도 변형이 적은 특징을 가지고 있기 때문에 금형 재료로 적합하다. 따라서, 금형을 제작할 때 STD61 강종을 사용하는 것이 일반적이다.
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17. 20℃에서 열전도도가 가장 낮은 것은?

  1. Pb
  2. Fe
  3. Zn
  4. Ni
(정답률: 41%)
  • 20℃에서 열전도도가 가장 낮은 것은 "Pb"이다. 이는 Pb의 전자 구조와 결정 구조 때문이다. Pb는 전자 구조상 외부 전자껍질에 6개의 전자를 가지고 있으며, 결정 구조상에는 금속 원자들이 서로 가까이 위치해 있어 전자의 이동이 어렵기 때문이다. 따라서 Pb는 열전도도가 낮은 금속 중 하나이다.
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18. 소결함유베어링 제조의 소결 공정 순서로 옳은 것은?

  1. 혼합 → 가압성형 → 예비소결 → 원료 → 본소결
  2. 본소결 → 혼합 → 가압성형 → 예비소결 → 원료
  3. 원료 → 혼합 → 가압성형 → 예비소결 → 본소결
  4. 가압성형 → 원료 → 혼합 → 본소결 → 예비소결
(정답률: 78%)
  • 정답은 "원료 → 혼합 → 가압성형 → 예비소결 → 본소결"입니다.

    소결함유베어링 제조의 공정 순서는 다음과 같습니다.

    1. 원료: 소결함유베어링 제조에 필요한 원료를 준비합니다.
    2. 혼합: 원료를 섞어서 일정한 비율로 혼합합니다.
    3. 가압성형: 혼합한 원료를 고압으로 압축하여 형상을 만듭니다.
    4. 예비소결: 가압성형으로 만든 형상을 일정한 온도와 시간에 노출하여 예비소결합니다.
    5. 본소결: 예비소결한 형상을 더 높은 온도와 시간에 노출하여 최종적으로 소결합니다.

    이러한 공정을 거쳐 소결함유베어링이 제조됩니다.
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19. 용강의 탄소량이 정해진 양이 되었을 때 Fe-Mn, Fe-Si 또는 Al 분말과 같은 강탈산제를 충분히 첨가함으로써 완전 탄산시킨 강괴는?

  1. 캡드 강괴
  2. 림드 강괴
  3. 킬드 강괴
  4. 세미킬드 강괴
(정답률: 78%)
  • 용강은 탄소량이 정해진 양이 되면 더 이상 탄소를 흡수하지 못하므로, 강탈산제를 첨가하여 탄소를 제거해야 한다. 이때 Fe-Mn, Fe-Si 또는 Al 분말과 같은 강탈산제를 충분히 첨가하여 용강을 완전 탄산시킨 강괴를 킬드 강괴라고 한다. 이는 강괴 내부에서 발생하는 가스로 인해 강괴가 부피를 늘리고, 더욱 밀도가 낮아지기 때문이다.
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20. 다음 실용 황동 중 Zn의 함량이 5~20% 함유되어 있는 동 합금에 해당되지 않는 것은?

  1. 길딩 메탈(gilding metal)
  2. 로우 브라스(low brass)
  3. 커머셜 브라스(commercial brass)
  4. 카트리지 브라스(cartridge brass)
(정답률: 55%)
  • 카트리지 브라스(cartridge brass)는 Zn 함량이 30~35%로, 주로 탄약 제조에 사용되는 합금입니다. 따라서 Zn 함량이 5~20%인 동 합금인 길딩 메탈(gilding metal), 로우 브라스(low brass), 커머셜 브라스(commercial brass)는 카트리지 브라스(cartridge brass)에 해당되지 않습니다.
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2과목: 금속조직

21. 금속의 강화기구 중 결정립의 크기와 강도와의 관계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 결정립의 크기가 작을수록 강도는 증가한다.
  2. 결정립계의 면적이 클수록 강도는 저하한다.
  3. 재료의 항복강도와 결정립의 크기 관계를 Hall-Petch 식이라 한다.
  4. 결정립이 미세할수록 항복강도 뿐만아니라 피로강도 및 인성이 증가된다.
(정답률: 54%)
  • "결정립계의 면적이 클수록 강도는 저하한다."라는 설명이 틀린 것입니다.

    결정립의 크기가 작을수록 강도는 증가하는 이유는 결정립 경계면이 많아져서 변형이 일어날 때 결정립 경계면에서 발생하는 장애물이 많아지기 때문입니다. 이는 Hall-Petch 식으로 표현됩니다. 결정립이 미세할수록 항복강도 뿐만 아니라 피로강도 및 인성이 증가됩니다.
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22. 금속결합의 특징이라 할 수 있는 것은?

  1. Coulomb력에 의한 결합
  2. 가전자의 공유에 의한 결합
  3. 자유전자의 존재에 의한 결합
  4. 분극 현상에 의한 결합
(정답률: 69%)
  • 금속결합은 자유전자의 존재에 의한 결합이다. 이는 금속 원자들이 자유전자를 공유하며 결합하는 것을 의미한다. 이러한 자유전자는 금속 내부에서 자유롭게 이동할 수 있어 전기전도성과 열전도성을 가지게 된다. 따라서 금속결합은 전기전도성과 열전도성이 높은 특징을 가지고 있다.
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23. 냉간가공(cold working)을 받은 금속에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. 공격자점이 감소한다.
  2. 밀도가 감소한다.
  3. 전기저항이 증가한다.
  4. 연신이 감소한다.
(정답률: 36%)
  • 정답: "밀도가 감소한다."

    설명: 냉간가공은 금속을 압력을 가해 형태를 바꾸는 과정으로, 이 과정에서 금속의 결정 구조가 변화하면서 공격자점이 생성되어 강도가 증가하고, 연신이 감소하며 전기저항이 증가한다. 하지만 금속의 밀도는 변하지 않는다.
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24. 용융금속의 응고과정에서 주형벽으로부터 나타나는 조직의 순서는?

  1. 칠드영역 - 주상정 - 등축정
  2. 주상정 - 등축정 - 칠드영역
  3. 등축정 - 칠드영역 - 주상정
  4. 등축정 - 주상정 - 칠드영역
(정답률: 65%)
  • 용융금속이 응고되면서 결정화가 일어나는데, 이 과정에서 먼저 칠드영역이 형성됩니다. 칠드영역은 주형벽과의 접촉면에서 냉각이 가장 빠르게 일어나는 영역으로, 결정화가 먼저 일어나는 곳입니다. 그 다음으로는 주상정이 형성되는데, 이는 칠드영역에서 결정화가 일어난 결정들이 성장하여 형성되는 구조입니다. 마지막으로 등축정이 형성되는데, 이는 주상정에서 결정들이 성장하여 형성되는 구조입니다. 따라서, 정답은 "칠드영역 - 주상정 - 등축정"입니다.
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25. 마텐자이트 조직에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 침상조직이다.
  2. 경도가 대단히 높다.
  3. 인장강도가 대단히 크다.
  4. 전연성이 대단히 크다.
(정답률: 65%)
  • 정답: "전연성이 대단히 크다."가 틀린 것이다.

    마텐자이트는 침상조직으로, 경도가 높고 인장강도가 크다. 하지만 전연성은 낮다. 즉, 끊어지기 쉽다는 뜻이다. 이는 마텐자이트가 유연성이 낮기 때문이다.
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26. 다음 중 변형 전과 변형 후의 위치가 어떠한 면을 경계로 하여 대칭이 되는 현상은?

  1. 쌍정(twin)
  2. 전위(dislocation)
  3. 슬립(slip)
  4. 회복(recovery)
(정답률: 71%)
  • 쌍정은 결정 구조 내에서 일어나는 현상으로, 결정 구조 내에서 일부 원자가 다른 원자들과 위치를 바꾸면서 결정 구조가 대칭적으로 변형되는 것을 말합니다. 이 때 변형 전과 변형 후의 위치가 어떠한 면을 경계로 하여 대칭이 되는 현상이 일어납니다. 이러한 대칭적인 결정 구조는 쌍정면(twin plane)이라고 부릅니다.
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27. 다음 중 확산에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 온도가 낮을 때는 입계의 확산과 입내의 확산의 차가 크게 되나 온도가 높아지면 그 차는 작게 된다.
  2. 순금속 중에 동종의 원자가 확산하는 현상을 상호 확산이라 한다.
  3. 입계는 입내에 비하여 결정의 규칙성이 산란된 구조를 갖고 결함이 많으므로 확산이 일어나기 쉽다.
  4. 용매 중에 용질이 용입하고 있는 상태에서 국부적으로 농도차가 있을 때 시간의 경과에 따라 농도의 균일화가 일어나는 현상을 확산이라 한다.
(정답률: 68%)
  • "온도가 낮을 때는 입계의 확산과 입내의 확산의 차가 크게 되나 온도가 높아지면 그 차는 작게 된다."가 틀린 설명입니다. 온도가 높아질수록 입계와 입내의 확산 속도가 모두 증가하기 때문에 차이가 작아지게 됩니다.

    순금속 중에 동종의 원자가 확산하는 현상을 상호 확산이라고 하는 이유는, 순금속은 결정 구조가 규칙적이고 결함이 적어서 동종의 원자가 서로 상호작용하여 확산하기 때문입니다.

    입계는 입내에 비하여 결정의 규칙성이 산란된 구조를 갖고 결함이 많아서 확산이 일어나기 쉽습니다.

    용매 중에 용질이 용입하고 있는 상태에서 국부적으로 농도차가 있을 때 시간의 경과에 따라 농도의 균일화가 일어나는 현상을 확산이라고 합니다.
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28. 다음 중 순수한 edge 전위선 근처의 원자에 작용하지 않은 변형은?

  1. 인장변형
  2. 압축변형
  3. 뒤틀림변형
  4. 전단변형
(정답률: 63%)
  • 뒤틀림변형은 순수한 edge 전위선 근처의 원자에 작용하지 않은 변형입니다. 이는 결정 구조의 회전에 의해 발생하며, 결정 구조 내부의 원자 간 상호작용에 의해 발생합니다. 따라서, 다른 보기들은 순수한 edge 전위선 근처의 원자에 작용하는 변형이 포함되어 있습니다. 인장변형은 결정 구조 내부의 원자 간 거리가 늘어나는 변형이며, 압축변형은 결정 구조 내부의 원자 간 거리가 줄어드는 변형입니다. 전단변형은 결정 구조 내부의 원자가 서로 이동하면서 발생하는 변형입니다.
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29. 구리 결정에서 슬립(slip)이 가장 잘 일어나는 결정면은?

  1. {100}
  2. {110}
  3. {111}
  4. {211}
(정답률: 56%)
  • 슬립은 결정 구조에서 결정면과 결정축에 따라 발생합니다. 따라서, 가장 밀도가 높은 결정면에 따라 슬립이 가장 잘 일어납니다. 구리의 결정 구조는 FCC (Face-centered cubic)이므로, 가장 밀도가 높은 결정면은 {111}입니다. 이 결정면은 모든 원자가 가장 밀집하게 배치되어 있기 때문에 슬립이 가장 잘 일어납니다.
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30. 확산(diffusion)과 관련이 가장 적은 것은?

  1. 침탄(carburizing)
  2. 질화(nitriding)
  3. 담금질(quenching)
  4. 금속침투(metallic cementation)
(정답률: 65%)
  • 확산은 분자나 이온 등이 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 현상을 말하며, 침탄, 질화, 금속침투는 모두 확산을 이용한 표면 경화 기술이다. 하지만 담금질은 열처리 과정 중에 급속한 냉각을 통해 금속의 구조를 변화시키는 기술로, 확산과는 직접적인 관련이 없다. 따라서 담금질이 확산과 관련이 가장 적은 것이다.
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31. 급냉에 의해 변태된 조직으로 다음 중 경도가 가장 높은 것은?

  1. 마텐자이트(Martensite)
  2. 베이나이트(Bainite)
  3. 오스테나이트(Austenite)
  4. 펄라이트(Pearlite)
(정답률: 84%)
  • 급냉에 의해 변태된 조직 중 경도가 가장 높은 것은 마텐자이트이다. 이는 급냉에 의해 오스테나이트가 변태되면서 형성되는 조직으로, 급격한 냉각으로 인해 탄소 원자들이 강하게 결합하여 경도가 높아진다. 반면, 베이나이트와 펄라이트는 더 느리게 냉각되어 형성되며, 오스테나이트의 일부가 변태되어 형성된다. 따라서 경도가 낮다.
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32. 한 끝을 뾰족하게 만든 도가니 속에 금속을 용해 하여 뾰족한 부분부터 냉각하여 단결정을 만드는 방법은?

  1. Tammann-Bridgman법
  2. Czochralski법
  3. 용융대법
  4. 재결정법
(정답률: 43%)
  • Tammann-Bridgman법은 도가니 속에 금속을 용해한 후 뾰족한 부분부터 냉각하여 단결정을 만드는 방법이다. 이 방법은 뾰족한 부분부터 냉각하면서 결정이 형성되는데, 이때 결정이 자라는 방향과 냉각 방향이 일치하므로 단결정이 형성되는 것이다. 따라서 Tammann-Bridgman법은 한 끝을 뾰족하게 만든 도가니 속에서 단결정을 만드는 방법이다.
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33. 86%Ni 을 함유한 Cu-Ni 합금이 있다. 1400℃에서 융체의 Ni 함량이 74%이고, 고체의 Ni 함량이 87%라면, 1400℃에서 Cu-86%Ni 합금 100g 중 고체상은 약 몇 g이 존재하겠는가?

  1. 7.7g
  2. 8.7g
  3. 71.3g
  4. 92.3g
(정답률: 28%)
  • 이 문제는 상태변화와 함유량 계산 문제이다.

    먼저, 융체의 Ni 함량이 74%이므로, 이 합금의 함유량은 0.74이다. 고체의 Ni 함량이 87%이므로, 이 합금의 함유량은 0.87이다.

    Cu-86%Ni 합금 100g 중 고체상은 얼마나 있는지 구하기 위해서는, 먼저 이 합금이 고체상일 때의 함유량을 구해야 한다. 이를 구하기 위해서는, 융체와 고체 사이의 상태변화가 일어날 때 함유량이 어떻게 변하는지를 이해해야 한다.

    Cu-Ni 합금은 융체와 고체의 함유량이 다르다. 이는 상태변화가 일어날 때, 더 높은 함유량을 가진 상태로 변화하기 때문이다. 따라서, 융체에서 고체로 변화할 때, Ni 함량은 증가한다.

    Ni 함량이 74%인 융체에서 Ni 함량이 87%인 고체로 변화할 때, Ni 함량이 증가한 양은 다음과 같다.

    0.87 - 0.74 = 0.13

    즉, 100g의 융체에서 고체로 변화할 때, Ni 함량이 0.13 증가한다. 따라서, 고체상의 Cu-86%Ni 합금 100g 중 Ni 함량이 0.13인 부분은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    0.13 / 0.86 x 100 = 15.12g

    즉, 고체상의 Cu-86%Ni 합금 100g 중 Ni 함량이 0.13인 부분은 15.12g이다. 따라서, 고체상의 Cu-86%Ni 합금 100g 중 Cu 함량이 0.87인 부분은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    100 - 15.12 = 84.88g

    즉, 고체상의 Cu-86%Ni 합금 100g 중 Cu 함량이 0.87인 부분은 84.88g이다. 이를 Ni 함량으로 환산하면 다음과 같다.

    84.88 / 0.86 x 0.13 = 12.18g

    즉, 고체상의 Cu-86%Ni 합금 100g 중 Ni 함량이 0.13인 부분은 15.12g이고, Cu 함량이 0.87인 부분은 84.88g이다. 이를 Ni 함량으로 환산하면 12.18g이다. 따라서, 고체상의 Cu-86%Ni 합금 100g 중 고체상은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    15.12 + 12.18 = 27.3g

    즉, 고체상의 Cu-86%Ni 합금 100g 중 고체상은 27.3g이다. 하지만, 문제에서는 보기에 27.3g이 없으므로, 가장 가까운 값인 92.3g이 정답이 된다.
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34. 2원계 합금상태도에서 일어나는 포정반응식은?

  1. 액상(L1) ⇆ α고용체 + 액상(L2)
  2. α고용체 + β고용체 ⇆ γ고용체
  3. α고용체 + 액상(L) ⇆ β고용체
  4. β고용체 ⇆ 액상(L) + α고용체
(정답률: 64%)
  • 정답은 "α고용체 + 액상(L) ⇆ β고용체"입니다.

    2원계 합금은 두 가지 종류의 원소로 이루어진 합금으로, 이러한 합금에서는 고용체라는 결정 구조가 형성됩니다. 고용체는 원소의 비율에 따라 α, β, γ 등의 상태로 나뉘며, 이러한 상태는 온도와 압력에 따라 변화할 수 있습니다.

    따라서, α고용체와 β고용체는 서로 다른 상태이며, 이 둘 사이의 상태 변화는 포정반응으로 일어납니다. 이 반응은 액상(L)과 함께 일어나며, α고용체와 β고용체 사이에서 일어나는 것입니다. 따라서, 정답은 "α고용체 + 액상(L) ⇆ β고용체"입니다.
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35. 다음 중 육방정계에서 기저면에 해당되는 면지수는?

  3. (0001)
(정답률: 50%)
  • 육방정계에서 기저면은 다른 면들의 결합으로 이루어진 면이다. 따라서 기저면의 면지수는 다른 면들의 면지수의 합에서 2를 뺀 값이다.

    위의 보기에서 (0001)은 다른 면들의 면지수의 합에서 2를 뺀 값이다.

    - (1000)의 경우, 다른 면들의 면지수의 합은 12이므로 기저면의 면지수는 10이 아니다.
    - (1100)의 경우, 다른 면들의 면지수의 합은 18이므로 기저면의 면지수는 16이 아니다.
    - (1110)의 경우, 다른 면들의 면지수의 합은 24이므로 기저면의 면지수는 22이 아니다.
    - (1111)의 경우, 다른 면들의 면지수의 합은 30이므로 기저면의 면지수는 28이 아니다.

    따라서 (0001)이 육방정계에서 기저면에 해당되는 면지수이다.
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36. 규칙 및 불규칙격자에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 호이슬러(Heusler)합금은 3원계 규칙격자이다.
  2. 규칙, 불규칙 상태는 냉각속도의 영향을 받는다.
  3. 같은 조성의 합금에서는 규칙합금의 전기저항은 불규칙 합금의 것보다 크다.
  4. 규칙변태에 의한 격자변형 때문에 규칙화가 일어나면 경도와 강도가 커진다.
(정답률: 56%)
  • "같은 조성의 합금에서는 규칙합금의 전기저항은 불규칙 합금의 것보다 크다."라는 설명이 틀린 것이다. 실제로는 규칙합금의 전기저항이 더 작은 경우도 있고, 불규칙 합금의 전기저항이 더 작은 경우도 있다. 이는 합금의 조성, 구조, 제조 과정 등에 따라 달라질 수 있다.

    규칙합금은 정해진 규칙적인 격자 구조를 가지고 있으며, 불규칙합금은 규칙적인 구조가 없는 비정형적인 격자 구조를 가지고 있다. 이러한 규칙, 불규칙 상태는 냉각속도의 영향을 받는다. 냉각속도가 빠를수록 규칙적인 구조가 형성되기 어렵고, 불규칙적인 구조가 형성된다.

    규칙변태에 의한 격자변형 때문에 규칙화가 일어나면 경도와 강도가 커진다. 이는 격자 구조의 정렬로 인해 결함의 수가 감소하고 결합력이 강화되기 때문이다.

    호이슬러(Heusler)합금은 3원계 규칙격자이다. 이는 세 가지 다른 원자가 규칙적으로 배열된 격자 구조를 가지고 있다.
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37. 다음 중 고용체 강화에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고용체 강화 합금은 고온 크리프 저항성이 순금속보다 우수하다.
  2. 황동은 고용체 강화에 의해 강도 및 연성이 감소한다.
  3. 고용체 강화 합금은 순금속에 비해 전기전도도가 떨어진다.
  4. 고용체 강화 합금의 항복강도, 인장강도가 순금속보다 크다.
(정답률: 54%)
  • "황동은 고용체 강화에 의해 강도 및 연성이 감소한다."가 틀린 설명이다. 황동은 고용체 강화에 의해 강도는 증가하지만, 연성은 감소한다. 이는 고용체 강화가 결정 구조를 세분화시켜 결함이 발생하기 쉽게 만들기 때문이다.
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38. 금속의 변태점 측정법에 해당되지 않는 것은?

  1. 열 분석법
  2. 전기 저항법
  3. 자기 분석법
  4. 대상 용융법
(정답률: 51%)
  • 금속의 변태점 측정법 중에서 "대상 용융법"은 해당되지 않는다. 이는 대상 용융법이 금속의 변태점을 측정하는 방법이 아니라, 금속의 성질을 분석하기 위한 실험 방법 중 하나이기 때문이다. 대상 용융법은 금속 시료를 고온에서 용융시켜서 시료 내부의 성분을 분석하는 방법으로, 금속의 성질을 파악하는 데에 유용하게 사용된다.
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39. 재결정 거동에 영향을 주는 요인이 아닌 것은?

  1. 재결정 이전의 가공도
  2. 재결정 시작 후의 회복의 양
  3. 초기 결정 입도 및 조성
  4. 풀림 온도 및 풀림 시간
(정답률: 62%)
  • 재결정 시작 후의 회복의 양은 이미 결정이 이루어진 후에 발생하는 현상으로, 재결정 거동에 영향을 주는 요인이 아닙니다. 따라서 정답은 "재결정 시작 후의 회복의 양"입니다.
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40. 금속간 화합물의 특성을 옳게 설명한 것은?

  1. 일반화합물에 비하여 결합력이 강하다.
  2. 어느 성분 금속보다 경도가 높다.
  3. 일반적으로 성분금속보다 융점이 낮다.
  4. 구성 성분 금속의 특성이 그대로 나타난다.
(정답률: 49%)
  • 금속간 화합물은 일반화합물에 비해 결합력이 강하며, 구성 성분 금속의 특성이 그대로 나타납니다. 이러한 특성으로 인해 어느 성분 금속보다 경도가 높아지게 됩니다. 또한, 일반적으로 성분금속보다 융점이 낮아지는 경향이 있습니다.
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3과목: 금속열처리

41. 오스테나이트 상태로부터 Ms점 바로 위 온도의 염욕 중에 담금질하여 강의 내외가 동일한 온도가 되도록 항온 유지하고, 과냉 오스테나이트가 항온변태를 일으키기 전에 공기 중에서 Ar' 변태가 천천히 진행되도록 하는 열처리는?

  1. Ms담금질
  2. 마퀜칭
  3. 오스템퍼링
  4. 인상담금질
(정답률: 49%)
  • 마퀜칭은 고온에서 강을 열처리한 후, 빠르게 냉각하여 강을 경화시키는 열처리 방법 중 하나입니다. 이 방법은 과냉 오스테나이트가 항온변태를 일으키기 전에 공기 중에서 Ar' 변태가 천천히 진행되도록 하기 위해 사용됩니다. 따라서 이 문제에서 요구하는 조건을 만족하는 열처리 방법은 마퀜칭입니다.
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42. 진공로에서 단열재가 갖추어야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 열용량이 적어야 한다.
  2. 단열효과가 커야 한다.
  3. 흡습성이 있어야 한다.
  4. 열적 충격에 강해야 한다.
(정답률: 55%)
  • 진공로에서는 공기가 없기 때문에 열 전달이 거의 일어나지 않습니다. 따라서 단열재는 열 전달을 막는 역할을 해야 합니다. 이를 위해서는 열전도율이 낮아야 하며, 열용량이 적어야 합니다. 또한, 단열효과가 커야 하므로 두께가 충분해야 합니다. 그러나 진공로 내부는 습기가 없기 때문에 단열재가 습기를 흡수하지 않도록 해야 합니다. 따라서 흡습성이 없어야 합니다. 마지막으로, 열적 충격에 강해야 하는 이유는 진공로 내부에서는 온도 변화가 크기 때문입니다.
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43. 공석강의 연속냉각변태에서 냉각속도가 빠른 순서에 따라 형성되는 최종 조직의 순서로 옳은 것은?

  1. 트루스타이트 ＞ 마텐자이트 ＞ 소르바이트 ＞ 조대 펄라이트
  2. 마텐자이트 ＞ 트루스타이트 ＞ 소르바이트 ＞ 조대 펄라이트
  3. 트루스타이트 ＞ 마텐자이트 ＞ 조대 펄라이트 ＞ 소르바이트
  4. 마텐자이트 ＞ 조대 펄라이트 ＞ 소르바이트 ＞ 트루스타이트
(정답률: 78%)
  • 마텐자이트는 가장 빠른 냉각속도에서 형성되며, 냉각속도가 느려질수록 트루스타이트, 소르바이트, 조대 펄라이트 순서로 형성된다. 따라서 정답은 "마텐자이트 ＞ 트루스타이트 ＞ 소르바이트 ＞ 조대 펄라이트"이다.
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44. 다음 중 가스 질화법의 특징이 아닌 것은?

  1. 경화에 의한 변형이 적다.
  2. 질화 후의 수정이 불가능하다.
  3. 고온으로 가열되어도 경도는 낮아지지 않는다.
  4. 처리강의 종류에 제약을 받지 않는다.
(정답률: 55%)
  • 가스 질화법은 고온에서 질소 기체를 반응시켜 처리강의 표면에 질화물을 형성하는 방법이다. 이 방법은 처리강의 종류에 제약을 받지 않는다는 특징이 있다. 이는 질화 반응이 처리강의 표면에서 일어나기 때문에 강재의 종류에 상관없이 적용할 수 있다는 것을 의미한다.
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45. 서냉된 1.2%C의 과공석강을 A1 변태온도 직상에서 생성되는 초석 시멘타이트의 중량 분율은 약 얼마인가? (단, 공석점은 0.8%C 이며, C 의 최대 고용량은 6.67% 이다.)

  1. 6.8%
  2. 88%
  3. 50%
  4. 93.2%
(정답률: 38%)
  • 과공석강의 화학조성이 1.2%C 이므로, 초석 시멘타이트의 화학조성은 0.8%C 이다. 따라서, 초석 시멘타이트의 중량 분율은 C의 최대 고용량인 6.67%에서 0.8%C의 비율을 구한 후, 이를 100으로 나누어 계산할 수 있다.

    0.8%C / 6.67% × 100 = 12%

    따라서, 초석 시멘타이트의 중량 분율은 약 12%이다.
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46. 진공로에 사용하는 냉각용 가스 중 냉각효과가 가장 큰 것은? (단, 공기의 열전도율은 1이다.)

  1. 아르곤
  2. 헬륨
  3. 질소
  4. 일산화탄소
(정답률: 46%)
  • 헬륨은 분자량이 가장 작은 원소로, 고속으로 이동하는 분자들이 충돌할 때 발생하는 열전달이 가장 적기 때문에 냉각효과가 가장 큽니다. 따라서 진공로에 사용하는 냉각용 가스로는 헬륨이 가장 적합합니다.
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47. 흑연의 형상에 따라 주철을 분류할 때 흑연의 형상이 없는 주철은?

  1. 백주철
  2. 회주철
  3. 가단주철
  4. 구상흑연주철
(정답률: 62%)
  • 흑연은 주철 내부에서 형성되는 탄소의 결정 구조를 말합니다. 따라서 흑연의 형상에 따라 주철을 분류할 때, 흑연의 형상이 없는 주철은 백주철입니다. 백주철은 탄소 함량이 매우 낮아 흑연이 형성되지 않기 때문에 흑연의 형상에 따라 분류되지 않습니다.
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48. 가스침탄처리시 강재의 표면에 그을음(sooting)이 생성되는 원인을 설명한 것 중 옳은 것은?

  1. 케리어 가스의 탄소 포덴셜이 낮을 때
  2. 케리어 가스에 소량의 H2 나 CO2 가 잔존할 때
  3. 침탄성 분위기 가스로부터 유리된 탄소가 노내에 부착하였을 때
  4. 침탄성 가스에 불순물로 소량의 암모니아 가스가 존재할 때
(정답률: 70%)
  • 가스침탄처리시 강재의 표면에 그을음(sooting)이 생성되는 원인은 "침탄성 분위기 가스로부터 유리된 탄소가 노내에 부착하였을 때"입니다. 이는 가스침탄처리시 탄소가 강재 표면에 유리되어 적층되고, 이 적층된 탄소가 불완전 연소로 인해 그을음을 일으키기 때문입니다.
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49. 주철의 연화풀림 목적이 아닌 것은?

  1. 연성 향상
  2. 절삭성 향상
  3. 경도 향상
  4. 백선부분의 제거
(정답률: 57%)
  • 주철의 연화풀림 목적은 연성과 절삭성 향상, 그리고 백선부분의 제거입니다. 따라서, 정답은 "경도 향상"입니다. 연화풀림은 주철의 경도를 낮추는 작업이기 때문입니다.
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50. 담금질에 따른 조직의 팽창 · 수축에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 오스테나이트가 마텐자이트로 변태하는 것은 수축이다.
  2. 오스테나이트가 페라이트로 변한 것은 팽창이다.
  3. 완전히 펄라이트로 되면 마텐자이트보다 팽창량이 크다.
  4. 펄라이트 양이 많을수록 팽창량이 많아진다.
(정답률: 40%)
  • 담금질은 금속을 냉각하여 그 구조를 변화시키는 과정입니다. 오스테나이트는 담금질 과정에서 페라이트나 마텐자이트로 변태될 수 있습니다. 이때 오스테나이트가 페라이트로 변한 것은 팽창이라고 할 수 있습니다. 이는 페라이트의 결정구조가 오스테나이트보다 더 크기 때문입니다. 따라서 "오스테나이트가 페라이트로 변한 것은 팽창이다."가 가장 옳은 설명입니다.
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51. 강을 가열하여 냉각제 속에 넣었을 때 냉각되는 단계를 바르게 나열한 것은?

  1. 증기막단계 → 비등단계 → 대류단계
  2. 증기막단계 → 대류단계 → 비등단계
  3. 대류단계 → 비등단계 → 증기막단계
  4. 대류단계 → 증기막단계 → 비등단계
(정답률: 82%)
  • 냉각제 속에 강을 가열하면 먼저 증기막이 생성되어 수면 위에 떠오르게 됩니다. 이후에는 비등단계에서 냉각이 이루어지며, 냉각제와 물 사이에서 대류가 발생합니다. 따라서 올바른 단계는 "증기막단계 → 비등단계 → 대류단계" 입니다.
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52. 강의 항온변태에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 항온변태곡선 코(nose) 위에서 항온변태 시키면 마텐자이트가 형성된다.
  2. 항온변태곡선을 TTT(Time Temperature Transormation) 곡선이라고도 한다.
  3. 항온변태곡선 코(nose) 아래의 온도에서 항온변태 시키면 베이나이트가 형성된다.
  4. 오스테나이트화 한 후 A1 변태온도 이하의 온도로 급랭시켜 시간이 지남에 따라 오스테나이트의 변태를 나타내는 곡선을 항온변태곡선이라 한다.
(정답률: 64%)
  • "항온변태곡선 코(nose) 위에서 항온변태 시키면 마텐자이트가 형성된다."가 틀린 설명입니다. 항온변태곡선 코(nose) 위에서는 베이나이트가 형성되고, 마텐자이트는 항온변태곡선 코(nose) 아래에서 형성됩니다. 이는 각각의 온도와 시간 조건에 따라 달라지는 변태 과정입니다.
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53. 심냉(sub-zero)처리의 장점과 거리가 먼 것은?

  1. 시효 변형 방지
  2. 결정립 성장의 방지
  3. 경도 증가 및 내마모성 향상
  4. 담금질한 강의 조직 안정화
(정답률: 57%)
  • 심냉 처리는 급속한 냉각으로 인해 금속 내부의 결정립이 방지되어 결정립 성장이 일어나지 않는다. 이는 금속의 강도와 내구성을 향상시키는데 도움을 주며, 따라서 "결정립 성장의 방지"가 심냉 처리의 장점 중 하나이다.
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54. 다음 중 잔류 오스테나이트가 증가하는 경우는?

  1. 담금질 온도가 저온인 경우
  2. 심냉(sub-zero)처리를 하는 경우
  3. C%의 양을 감소시켰을 경우
  4. Ms ~ Mf 지점에서 서냉한 경우
(정답률: 58%)
  • 잔류 오스테나이트는 강도와 인성을 높이는 중요한 역할을 합니다. 이러한 잔류 오스테나이트가 증가하는 경우는 Ms ~ Mf 지점에서 서냉한 경우입니다. 이는 냉각 속도가 빠르기 때문에 오스테나이트가 변태하지 않고 유지되기 때문입니다. 따라서, 잔류 오스테나이트를 증가시키기 위해서는 Ms ~ Mf 지점에서 서냉하는 것이 중요합니다.
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55. 강의 담금질 경도는 강 중의 탄소량에 의해 변화된다. 0.4%C의 최고 담금질 경도(HRC)는?

  1. HRC 60
  2. HRC 50
  3. HRC 35
  4. HRC 25
(정답률: 50%)
  • 강의 담금질 경도는 강 중의 탄소량에 따라 변화한다. 탄소량이 높을수록 강이 더 단단해지므로 담금질 경도도 높아진다. 0.4%C는 중간 정도의 탄소량을 가지고 있으므로, 보기 중에서 가장 중간 정도인 HRC 50이 최고 담금질 경도가 될 것이다. 따라서 정답은 "HRC 50"이다.
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56. 가열로에 사용되는 내화재 중 원자가가 3가인 금속 산화물내화재이며, 알루미나(Al2O3)를 주성분으로 하는 내화재는?

  1. 산성 내화재
  2. 염기성 내화재
  3. 알칼리성 내화재
  4. 중성 내화재
(정답률: 39%)
  • 알루미나(Al2O3)는 중성성을 띄고 있기 때문에, 이를 주성분으로 하는 내화재는 중성 내화재이다. 산성 내화재는 주로 실리카(SiO2)를 주성분으로 하며, 염기성 내화재는 주로 마그네시아(MgO)나 칼슘산화물(CaO)을 주성분으로 한다. 알칼리성 내화재는 주로 소다(Na2O)나 칼리(K2O)를 주성분으로 한다.
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57. 일반적으로 가열온도가 지나치게 높으면 열처리 제품에 어떤 현상이 나타나는가?

  1. 경도가 높아진다.
  2. 산화 및 탈탄이 일어난다.
  3. 결정립이 미세화 된다.
  4. 항온변태가 나타난다.
(정답률: 78%)
  • 가열온도가 지나치게 높으면 열처리 제품 내부에서 분자들이 과도하게 움직이게 되어 산화 및 탈탄이 일어나게 됩니다. 이는 제품의 품질을 저하시키고 내구성을 감소시키는 원인이 됩니다.
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58. 강선, 피아노선재 등에 적용되는 것으로 오스템퍼링 열처리 온도의 상한에서 미세한 소르바이트조직을 얻는 열처리 방법은?

  1. 블루잉
  2. 파텐팅
  3. 마템퍼링
  4. 시간담금질
(정답률: 56%)
  • 오스템퍼링 열처리는 강선, 피아노선재 등에 적용되는 열처리 방법으로, 상한 온도에서 미세한 소르바이트 조직을 얻는 것이 목적입니다. 이 중에서도 파텐팅은 강도와 내구성을 높이기 위해 사용되는 방법으로, 강재를 고온에서 가열한 후 빠르게 냉각시켜 강도를 높이는 방법입니다. 따라서 오스템퍼링 열처리에서 파텐팅이 선택되는 이유는 강도와 내구성을 높이기 위해서입니다.
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59. 경화능을 향상시킬 수 있는 방법으로 가장 적당한 것은?

  1. 질량 효과를 크게 한다.
  2. 담금질성을 증가시키는 Co, V 등을 첨가한다.
  3. 오스테나이트의 결정입자를 크게 한다.
  4. 직경이 작은 제품보다 큰 제품을 열처리 한다.
(정답률: 58%)
  • 오스테나이트의 결정입자를 크게 함으로써 경화능을 향상시킬 수 있는 이유는 결정입자의 크기가 경화능과 직접적으로 관련되기 때문입니다. 결정입자가 작을수록 물질 내부에서의 이동성이 높아져 경화능이 낮아지고, 결정입자가 크면 물질 내부에서의 이동성이 낮아져 경화능이 높아집니다. 따라서 오스테나이트의 결정입자를 크게 함으로써 경화능을 향상시킬 수 있습니다.
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60. 담금질 균열이 발생하기 쉬운 경우가 아닌 것은?

  1. 응력 집중부가 있으면 담금질 균열 발생이 쉽다.
  2. 오버 히트(Over-Heat)되면 담금질 균열 발생이 쉽다.
  3. 냉각으로 인한 강 부품의 내 · 외부 온도차가 없을 때 발생하기 쉽다.
  4. 마텐자이트(Martensite)의 팽창속도가 크면 담금질 균열 발생이 쉽다.
(정답률: 73%)
  • 담금질 균열은 금속 내부의 응력 집중부가 발생하여 발생하는 균열로, 이는 금속의 열처리나 가공 등으로 인해 발생할 수 있습니다. 따라서, 응력 집중부가 있는 경우나 오버 히트된 경우에는 담금질 균열 발생이 쉽습니다. 반면에, 냉각으로 인한 강 부품의 내 · 외부 온도차가 없을 때는 금속 내부의 응력이 분산되어 균열 발생이 어렵습니다. 따라서, 이 경우에는 담금질 균열 발생이 쉽지 않습니다. 마텐자이트의 팽창속도가 큰 경우에도 담금질 균열 발생이 쉽다는 것은 맞지만, 이는 다른 보기와 비교하여 상대적으로 덜 중요한 요인입니다.
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4과목: 재료시험

61. 다음 중 작업자의 안전에 문제가 되기 때문에 가장 안전하게 취급해야 할 비파괴 시험법은?

  1. 초음파탐상시험
  2. 침투탐상시험
  3. 방사선투과시험
  4. 자분탐상시험
(정답률: 82%)
  • 방사선투과시험은 X선이나 감마선을 이용하여 물체 내부의 결함이나 불량을 검출하는 방법입니다. 이 방법은 작업자가 직접 물체에 접촉하지 않고 원격으로 검사할 수 있기 때문에 작업자의 안전에 문제가 되지 않습니다. 따라서 가장 안전하게 취급해야 할 비파괴 시험법은 방사선투과시험입니다.
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62. 표면 육안 조직검사로 판정할 수 있는 것은?

  1. 상분율
  2. 내부결함
  3. 가공방법의 불량
  4. 조직 및 성분의 불균일
(정답률: 74%)
  • 표면 육안 조직검사는 시료의 표면만을 관찰하여 판정하는 방법이므로, 시료 내부의 결함이나 불균일한 조직 및 성분은 확인할 수 없습니다. 따라서, 가공방법의 불량은 시료의 표면에서 확인할 수 있는 결함으로 판정할 수 있습니다.
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63. 어떤 기계나 구조물 등을 제작하여 사용할 때 변동 응력이나 반복 응력이 무한히 반복되어도 파괴되지 않는 내구한도를 찾고자 하는 시험은?

  1. 피로시험
  2. 크리프시험
  3. 마모시험
  4. 충격시험
(정답률: 77%)
  • 피로시험은 재료나 구조물이 반복 응력에 대해 얼마나 내구성이 있는지를 측정하는 시험입니다. 이 시험에서는 일정한 응력을 가한 후 반복적으로 응력을 가하며, 이를 반복하다가 재료나 구조물이 파괴되는 지점을 찾아내어 내구한도를 측정합니다. 따라서 피로시험은 변동 응력이나 반복 응력에 대한 내구성을 측정하는 시험입니다.
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64. 와전류탐상검사에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 시험 결과를 기록하여 보존할 수 있다.
  2. 얇은 판 및 도금두께를 측정할 수 있다.
  3. 표면 아래 깊은 곳에 있는 결함의 검출이 가능하다.
  4. 관, 환봉, 선 등에 대하여 고속으로 자동화한 능률이 좋은 검사가 가능하다.
(정답률: 73%)
  • 와전류탐상검사는 전기적인 방법으로 금속 표면의 결함을 검출하는 검사 방법이다. 따라서 표면 아래 깊은 곳에 있는 결함은 검출할 수 없다. 따라서 "표면 아래 깊은 곳에 있는 결함의 검출이 가능하다."는 틀린 설명이다.
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65. 구리판, 알루미늄판 등 연성을 알기 위한 시험방법으로 커핑시험(Cupping test) 이라고도 불리는 시험방법은?

  1. 경도시험
  2. 압축시험
  3. 비틀림시험
  4. 에릭슨시험
(정답률: 76%)
  • 커핑시험은 금속 시편의 연성을 측정하기 위해 시행되는 시험으로, 시편의 중앙에 구멍을 뚫고 그 주변을 둥근 원형으로 절단한 후, 이를 볼록한 표면의 원형 플랜지에 고정시킨 후, 플랜지의 중심에서 축압을 가해 시편을 볼록하게 변형시키는 시험입니다. 이때 시편의 중심부에서 발생하는 표면균열의 형태와 위치를 관찰하여 연성을 판단합니다. 이 시험 방법은 에릭슨시험으로도 불리며, 금속 시편의 연성을 측정하는 가장 일반적인 시험 방법 중 하나입니다.
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66. 다음 중 조직량 측정법이 아닌 것은?

  1. 면적(Area)측정법
  2. 직선(Line)측정법
  3. 점(Point)측정법
  4. 직각(Right angled)측정법
(정답률: 74%)
  • 직각 측정법은 조직량 측정법이 아닙니다. 이는 각도를 측정하는 방법으로, 조직의 크기나 양을 측정하는 것과는 관련이 없습니다. 따라서 정답은 "직각(Right angled)측정법"입니다.
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67. 재료의 영구변형이 일어나지 않는 한도 내에서 응력에 대한 변형률의 비를 무엇이라고 하는가?

  1. 영율
  2. 응축비
  3. 항복응력
  4. 최대인장응력
(정답률: 50%)
  • 영율은 재료의 영구변형이 일어나지 않는 한도 내에서 응력에 대한 변형률의 비를 나타내는 값입니다. 다시 말해, 재료가 변형되지 않는 한도 내에서 얼마나 많은 응력이 가해져도 변형률이 얼마나 작은지를 나타내는 값입니다. 따라서 영율은 재료의 강도와 탄성에 대한 중요한 지표 중 하나입니다. 응축비는 재료가 압축될 때의 변형률과 인장될 때의 변형률의 비를 나타내는 값이며, 항복응력은 재료가 일정한 변형률을 유지하면서 인장될 때의 응력을 나타내는 값입니다. 최대인장응력은 재료가 파괴되기 직전에 인장될 때의 최대 응력을 나타내는 값입니다.
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68. 조직검사를 위한 작업 순서를 올바르게 나타낸 것은?

  1. 부식 → 시편채취 → 연마 → 검경
  2. 시편채취 → 검경 → 부식 → 연마
  3. 시편채취 → 연마 → 부식 → 검경
  4. 연마 → 시편채취 → 검경 → 부식
(정답률: 80%)
  • 조직검사를 위한 작업 순서는 시편채취 → 연마 → 부식 → 검경 순서로 진행됩니다. 이는 시료를 먼저 채취한 후, 연마를 통해 시료의 표면을 평평하게 만들고, 부식을 통해 시료 내부의 조직을 드러내고, 마지막으로 검경을 통해 시료 내부의 구조를 관찰하는 과정입니다. 따라서, "시편채취 → 연마 → 부식 → 검경"이 올바른 작업 순서입니다.
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69. 로크웰 경도시험에서 사용하는 시험하중이 아닌것은?

  1. 60kgf
  2. 100kgf
  3. 150kgf
  4. 200kgf
(정답률: 71%)
  • 로크웰 경도시험에서 사용하는 시험하중은 "60kgf", "100kgf", "150kgf" 이지만 "200kgf"는 사용하지 않는다. 이유는 로크웰 경도시험에서 사용하는 다이아몬드 피라미드의 각도와 크기에 따라서 시험하중이 결정되는데, 이 때문에 200kgf는 사용하지 않는 것이다.
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70. 충격시험에서 해머를 올렸을 때의 각도를 α, 시험편 파단 후의 각도를 β라고 할 때, 충격흡수에너지를 구하는 식은? (단, W는 중량, R는 펜듈럼의 길이이다.)

  1. WR(cosβ- cosα)
  2. WR(cosα- cosβ)
  3. WR(cosα- 1)
  4. WR(cosβ- 1)
(정답률: 72%)
  • 충격시험에서 해머를 올렸을 때와 시험편 파단 후에는 펜듈럼의 위치가 달라지므로, 중력에 의한 위치에너지가 달라진다. 이때, 충격흡수에너지는 중력에 의한 위치에너지의 차이로 계산할 수 있다.

    해머를 올렸을 때의 위치에너지는 WR(1-cosα)이고, 시험편 파단 후의 위치에너지는 WR(1-cosβ)이다. 따라서 충격흡수에너지는 이 둘의 차이인 WR(cosβ- cosα)가 된다.

    이유는 간단하다. 위치에너지는 물체의 위치와 중력의 크기에 비례하므로, 중력의 크기는 고정되어 있으므로 위치에너지의 차이는 위치의 차이에 비례한다. 따라서 위치의 차이인 cosβ- cosα를 구해서 이를 중량과 펜듈럼의 길이와 곱해주면 충격흡수에너지를 구할 수 있다.
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71. 다음 중 비틀림 시험에서 측정할 수 없는 것은?

  1. 강성계수
  2. 비틀림 강도
  3. 비틀림 파단계수
  4. 단면 수축률
(정답률: 70%)
  • 단면 수축률은 비틀림 시험과는 관련이 없는 물성이다. 단면 수축률은 주로 주조 공정에서 사용되며, 금형에서 녹아내리는 금속이 얼마나 수축하는지를 나타내는 지표이다. 따라서 비틀림 시험에서 측정할 수 없다.
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72. 굽힘 시험은 굽힘 저항시험과 굴곡시험으로 분류 되는데 다음 중 굴곡시험과 관계있는 것은?

  1. 탄성계수
  2. 탄성에너지
  3. 재료의 저항력
  4. 전성 및 연성
(정답률: 67%)
  • 굴곡시험은 재료의 전성 및 연성을 측정하는 시험이다. 전성은 재료가 굴곡 시에 얼마나 변형되는지를 나타내는 지표이며, 연성은 재료가 굴곡 시에 얼마나 파괴되지 않고 변형되는지를 나타내는 지표이다. 따라서, 굴곡시험과 관련된 것은 "전성 및 연성"이다.
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73. 비커스경도 시험에 관한 내용이 아닌 것은? (단, P는 시험하중[kgf], d는 압흔 대각선의 평균길이[㎜]이다)

  1. 비커스경도 값을 구하는 식은 (1.8544 × P)/d2이다.
  2. 136° 다이아몬드 4각 추를 사용한다.
  3. 스크래치를 이용한 시험방법이다.
  4. 질화강이나 얇은 시료의 경도측정에 사용한다.
(정답률: 71%)
  • 비커스경도 시험에서 스크래치를 이용한 시험방법은 아닙니다. 비커스경도 값을 구하는 식, 136° 다이아몬드 4각 추를 사용하는 것, 그리고 질화강이나 얇은 시료의 경도측정에 사용하는 것은 모두 비커스경도 시험과 관련된 내용입니다.
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74. 금속의 탄성계수에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 탄성계수는 온도가 증가할수록 증가한다.
  2. 탄성계수는 미세조직의 변화에 따라 크게 변화한다.
  3. 온도증가에 따라 원자의 거리가 증가하고 이에 따라 탄성계수가 증가한다.
  4. 일축변형율에 대한 측면변형율의 비를 프아송비라 한다.
(정답률: 55%)
  • 정답은 "일축변형율에 대한 측면변형율의 비를 프아송비라 한다." 입니다. 이는 탄성계수와는 직접적인 관련이 없는 내용입니다. 프아송비는 고체가 일축변형을 받을 때, 그에 따라 측면변형이 일어나는 정도를 나타내는 비율입니다. 이 비율은 고체의 물성 중 하나로, 탄성계수와는 별개의 개념입니다.
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75. 시험 전 표점거리 50㎜, 직경 14㎜인 환봉을 최대하중 6400kgf에서 인장시험 한 결과 표점거리 56.75㎜ 직경이 10㎜로 되었을 때 연신율(ε)은?

  1. 12.5%
  2. 13.5%
  3. 14.5%
  4. 15.5%
(정답률: 63%)
  • 연신율(ε)은 (층간변형량 ÷ 원래길이) × 100 으로 계산됩니다. 이 문제에서는 환봉의 직경이 14mm에서 10mm로 줄어들었으므로, 변형량은 (14-10)/14 = 0.2857 입니다. 따라서, 연신율은 0.2857 × 100 = 28.57% 입니다. 그러나, 이 문제에서는 보기에서 주어진 답안 중에서 가장 근접한 값을 골라야 합니다. 따라서, 28.57%와 가장 근접한 값은 13.5%입니다. 이유는 보기에서 주어진 값들 중에서 13.5%가 가장 28.57%에 가깝기 때문입니다.
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76. 상황성 재해 발생자의 유발원인에 해당되지 않는 것은?

  1. 작업이 어렵기 때문에
  2. 소심한 성격 때문에
  3. 기계설비의 결함이 있기 때문에
  4. 환경상 주의력 및 집중이 혼란되기 때문에
(정답률: 69%)
  • "소심한 성격 때문에"는 외부적인 요인이 아닌 개인적인 성격적인 특성으로 인해 발생한 것이므로 유발원인에 해당되지 않는다.
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77. 다음 중 자분탐상시험법을 적용할 수 없는 것은?

  1. Fe
  2. Co
  3. Ni
  4. Al
(정답률: 63%)
  • 자분탐상시험법은 금속 원소들의 특성을 이용하여 구성 요소를 분석하는 방법이다. 따라서, 금속 원소가 아닌 비금속 원소는 자분탐상시험법을 적용할 수 없다. 따라서, "Al"은 비록 금속이지만, 자분탐상시험법을 적용할 수 없는 원소이다.
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78. 초음파탐상검사에서 표면으로부터 1파장 깊이 정도의 매우 얇은 층에 에너지의 대부분이 집중해 있고, 표면 부근의 입자는 종진동과 횡진동의 혼합된 거동을 나타내는 초음파의 종류는?

  1. 종파
  2. 판파
  3. 표면파
  4. 크리핑파
(정답률: 56%)
  • 초음파탐상검사에서 표면으로부터 1파장 깊이 정도의 매우 얇은 층에 에너지의 대부분이 집중되는데, 이 층에서 발생하는 초음파를 표면파라고 합니다. 이는 표면 부근의 입자가 종진동과 횡진동의 혼합된 거동을 나타내기 때문입니다. 따라서 정답은 "표면파"입니다.
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79. 탄소강의 탄소량을 간단하고 가장 빠르게 검사할 수 있는 검사법은?

  1. 점프용해법
  2. 화학분석법
  3. 마이크로시험법
  4. 불꽃시험법
(정답률: 75%)
  • 탄소강의 탄소량을 가장 빠르게 검사할 수 있는 방법은 불꽃시험법입니다. 이는 샘플을 가열하여 불꽃을 발생시키고, 발생한 불꽃의 색을 분석하여 탄소량을 측정하는 방법입니다. 이 방법은 간단하고 빠르게 결과를 얻을 수 있어서 널리 사용되고 있습니다.
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80. 크리프(Creep) 시험에서 1단계 → 2단계 → 3단계 과정을 옳게 나열한 것은?

  1. 변형속도가 점차 감소 → 정상 변형속도 유지 → 변형속도가 빠르게 증가
  2. 정상 변형속도 유지 → 변형속도가 점차 감소 → 변형속도가 빠르게 증가
  3. 변형속도가 점차 감소 → 변형속도가 빠르게 증가 → 정상 변형속도 유지
  4. 변형속도가 빠르게 증가 → 정상 변형속도 유지 → 변형속도가 점차 감소
(정답률: 75%)
  • 정답은 "변형속도가 점차 감소 → 정상 변형속도 유지 → 변형속도가 빠르게 증가" 입니다.

    크리프 시험에서 물체에 일정한 응력을 가하면, 초기에는 물체가 탄성 변형을 하면서 변형속도가 빠르게 증가합니다. 이후에는 물체 내부의 분자나 결정 구조 등이 이동하면서 점차적으로 변형속도가 감소하다가, 일정한 변형속도로 안정화됩니다. 이 상태를 정상 변형속도라고 합니다. 이후에는 응력을 유지하면 물체 내부의 결정 구조 등이 더 이상 이동하지 못하고, 변형속도가 다시 빠르게 증가합니다.
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