금속재료산업기사 필기 기출문제복원 (2014-05-25)

금속재료산업기사 2014-05-25 필기 기출문제 해설

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금속재료산업기사
(2014-05-25 기출문제)

목록

1과목: 금속재료

1. 전자관, 방전램프, 반도체 디바이스 등의 연질 유리 봉입부에 쓰이는 듀멧(dumet)선의 재료로 사용하는 46%Ni-Fe 합금은?

  1. 문쯔메탈(Muntz metal)
  2. 모넬메탈(Monel metal)
  3. 플래티나이트(Platinite)
  4. 콘스탄탄(Constantan)
(정답률: 75%)
  • 46%Ni-Fe 합금으로 구성되어 유리와 열팽창 계수가 유사해 봉입선으로 사용되는 재료는 플래티나이트(Platinite)입니다.
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2. 다음 중 수소가스와 반응하여 금속수고화물이 되고, 저장된 필요에 따라 금속수소화물에서 방출시킬 수 있는 수소저장용 합금계는?

  1. Fe-Ti계
  2. Mn-Cu계
  3. BE-Mn계
  4. 응고 수축률을 떨어뜨린다.
(정답률: 82%)
  • Fe-Ti계 합금은 수소가스와 반응하여 금속수소화물을 형성하며, 필요 시 수소를 다시 방출할 수 있어 수소저장용 합금으로 사용됩니다.
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3. 활자금속(type metar)으로 사용되는 Pb-Sb-Sn 합금에서 Sn의 주된 역할은?

  1. 융점을 높게 한다.
  2. 합금을 경화시킨다.
  3. 주조조직을 미세화 한다.
  4. 응고 수축률을 떨어뜨린다.
(정답률: 71%)
  • Pb-Sb-Sn 합금에서 Sn(주석)은 쇳물의 유동성을 좋게 하고 응고 시 결정립을 미세하게 만들어 주조 조직을 미세화하는 역할을 합니다.
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4. 스테인리스강을 조직상으로 분류한 것 중 틀린 것은?

  1. 페라이트계
  2. 마텐자이트계
  3. 시멘타이트계
  4. 오스테나이트계
(정답률: 66%)
  • 스테인리스강은 기본적으로 철-크롬 합금으로, 결정 구조에 따라 페라이트계, 마텐자이트계, 오스테나이트계로 분류합니다. 시멘타이트계는 스테인리스강의 조직 분류에 해당하지 않습니다.
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5. 주소시 주형에 냉금을 삽입하여 주물표면을 급냉시킴으로써 백선화하고 경도를 증가시키는 내마모성 주철은?

  1. 칠드주철
  2. 가단주철
  3. 보통주철
  4. 구상흑연주철
(정답률: 71%)
  • 칠드주철은 주조 시 주형의 일부에 냉금(Chill)을 설치하여 표면을 급냉시킴으로써, 표면 조직을 백선화하여 경도와 내마모성을 극대화한 주철입니다.
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6. Fe-C상태도에서 공석반응이 일어나는 온도(℃)는?

  1. 700℃
  2. 723℃
  3. 1147℃
  4. 1493℃
(정답률: 86%)
  • Fe-C 상태도에서 오스테나이트가 페라이트와 시멘타이트로 분해되는 공석반응은 $723^{\circ}C$에서 발생합니다.
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7. 방진합금을 방진기구별로 분류한 것 중 이에 해당되지 않는 것은?

  1. 슬립형 합금
  2. 쌍정형 합금
  3. 강자성형 합금
  4. 전위형 합금
(정답률: 46%)
  • 방진합금은 진동을 흡수하는 메커니즘에 따라 쌍정형, 전위형, 강자성형, 복합형 합금으로 분류됩니다.

    오답 노트
    슬립형 합금: 방진합금의 분류 체계에 포함되지 않음
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8. 규소를 넣어 주조성을 개선하고 구리를 넣어 절삭성을 향상시킨 Al-Cu-Si계 합금은?

  1. 톰백
  2. 알루멜
  3. 크로멜
  4. 라우탈
(정답률: 78%)
  • 알루미늄($Al$)에 규소($Si$)를 넣어 주조성을 높이고, 구리($Cu$)를 넣어 절삭성을 향상시킨 $Al-Cu-Si$계 합금은 라우탈입니다.
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9. 양은(nickel silver)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전기저항이 낮다.
  2. 저항온도계수가 낮다.
  3. 내식성은 우수하나 내열성은 떨어진다.
  4. 니켈을 넣은 황동으로 양백이라고도 한다.
(정답률: 75%)
  • 양은(nickel silver)은 황동에 니켈을 첨가한 합금으로, 양백이라고도 불리는 것이 특징입니다.

    오답 노트
    전기저항: 높음
    저항온도계수: 낮음(특징이나 정답은 아님)
    내열성: 우수함
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10. 절삭공구로 사용되는 고속도 공구강의 대표적인 것은 18-4-1형이 있다. 이들의 화학성분으로 옳은 것은?

  1. Cr-Mn-V
  2. Cr-Ni-V
  3. W-Cr-V
  4. Ni-Mn-V
(정답률: 79%)
  • 고속도 공구강(HSS) 18-4-1형은 텅스텐(W), 크롬(Cr), 바나듐(V)을 주 합금 원소로 사용하는 대표적인 공구강입니다.
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11. 상온에서 Mg, Zn, Ti 등의 금속이 갖는 결정격자는?

  1. 정방격자
  2. 체심입방격자
  3. 면심입방격자
  4. 조밀육방격자
(정답률: 68%)
  • Mg(마그네슘), Zn(아연), Ti(티타늄) 등은 상온에서 조밀육방격자(HCP) 구조를 가집니다.

    오답 노트
    체심입방격자: Cr, W, Mo, V, Li, Fe
    면심입방격자: Al, Pt, Au, Ag, Ni, $\gamma$-Fe
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12. 다음 금속의 열전도율이 높은 순으로 옳은 것은?

  1. Ag＞Al＞Au＞Cu
  2. Ag＞Cu＞Au＞Al
  3. Cu＞Ag＞Au＞Al
  4. Cu＞Al＞Ag＞Au
(정답률: 80%)
  • 금속의 열전도율은 일반적으로 Ag(은) > Cu(구리) > Au(금) > Al(알루미늄) 순으로 높습니다.
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13. 강의 담금질성을 개선시키는 효과가 가장 큰 것은?

  1. B
  2. Si
  3. Ni
  4. Cu
(정답률: 80%)
  • B(붕소)는 강철의 경화능을 향상시켜 담금질성을 개선하는 대표적인 원소입니다.
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14. 금속재료에 외력을 가하였다가 외력을 제거하여도 원상태로 되돌아오지 않고 영구변형을 일으킨 것은?

  1. 소성
  2. 시효
  3. 탄성
  4. 재결정
(정답률: 81%)
  • 외력을 가했을 때 변형이 일어나고, 외력을 제거해도 원래 상태로 돌아가지 않고 영구적인 변형이 남는 성질을 소성이라고 합니다.

    오답 노트
    탄성: 외력 제거 시 원래 상태로 복원되는 성질
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15. 금속 중에 0.01~0.1μm 정도의 미립자를 수 %정도 분산시켜, 고온에서의 탄성률, 강도 및 크리프 특성을 개선한 재료는?

  1. DP
  2. FRM
  3. PSM
  4. HSLA
(정답률: 56%)
  • PSM(Particle Strengthened Metal)은 금속 기질 내에 $0.01 \sim 0.1 \mu m$ 크기의 미세 분말 입자를 분산시켜 고온에서의 강도, 탄성률 및 크리프 저항성을 획기적으로 개선한 분산 강화 재료입니다.
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16. 구리합금 중 피로한도, 내열성, 내식성이 우수하며 인장강도가 높아 스프링, 기어, 다이어프램 등으로 사용되는 것은?

  1. 양백
  2. 6:4 황동
  3. 7:3 황동
  4. 베릴륨(Be)청동
(정답률: 71%)
  • 베릴륨(Be)청동은 구리 합금 중에서도 강도가 매우 높고 피로한도, 내열성, 내식성이 뛰어나 정밀 스프링, 기어, 다이어프램 등 고강도 부품에 주로 사용됩니다.
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17. 냉간가공에서 가공도가 증가하면 어떤 현상이 발생하는가?

  1. 연신율이 증가한다.
  2. 전위밀도가 증가한다.
  3. 강도가 감소한다.
  4. 항복점이 감소한다.
(정답률: 65%)
  • 냉간가공 시 가공도가 증가하면 금속 내부의 전위(dislocation)가 서로 엉키고 밀도가 높아지며, 이로 인해 재료가 단단해지는 가공경화 현상이 발생합니다.

    오답 노트
    연신율: 가공경화로 인해 감소함
    강도 및 항복점: 전위 밀도 증가로 인해 상승함
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18. 극저온용 구조재료로 사용되는 페라이트 철합금에 첨가되는 원소로 인성이 큰 동시에 저온취성을 방지할 수 있는 것은?

  1. Zn
  2. Co
  3. W
  4. Ni
(정답률: 52%)
  • Ni(니켈)은 페라이트 철합금에 첨가 시 저온에서도 인성을 유지시키고 저온취성을 방지하는 효과가 탁월하여 극저온 구조재료에 사용됩니다.
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19. 금속의 공통적 특성에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 열과 전기의 양도체이다.
  2. 이온화하면 음(-)이온이 된다.
  3. 소성 변형성이 있어 가공하기 쉽다.
  4. 수은을 제외하면 상온에서 고체 이며 결정체이다.
(정답률: 82%)
  • 금속은 전자를 잃고 양(+)이온이 되는 성질을 가지고 있습니다.

    오답 노트
    이온화하면 음(-)이온이 된다: 금속은 양이온이 됨
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20. Pb이나 S를 첨가하여 절삭성을 향상시킨 특수강은?

  1. 내부식강
  2. 쾌삭강
  3. 내열강
  4. 내마모강
(정답률: 88%)
  • Pb(납)이나 S(황)와 같은 원소를 첨가하여 칩 분쇄성을 높임으로써 절삭 가공성을 향상시킨 강을 쾌삭강이라고 합니다.
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2과목: 금속조직

21. 금속 내 축적된 변형에너지 해소를 위한 풀림(annealing)에서 점결합과 전위의 상호작용에 의한 현상은?

  1. 핵성장
  2. 저온회복
  3. 고온회복
  4. 재결정핵 생성
(정답률: 43%)
  • 풀림 과정 중 회복 단계에서는 전위의 이동과 재배열이 일어나며, 특히 고온회복 단계에서 점결합과 전위의 상호작용을 통해 변형에너지가 해소됩니다.
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22. 면심입방격자의 배위수는 몇 개인가?

  1. 4개
  2. 6개
  3. 8개
  4. 12개
(정답률: 71%)
  • 면심입방격자(FCC)는 입방체의 각 꼭짓점과 각 면의 중심에 원자가 위치하는 구조로, 하나의 원자가 가장 가까이 접하고 있는 인접 원자의 수는 12개입니다.
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23. 그림은 온도에 따른 자유에너지 곡선의 변화와 상태도의 관계를 나타낸 것이다. 그림 A에 나타낸 자유에너지 곡선(FL:액상, FS:고상)에 해당하는 온도는 그림 B에서 어디에 해당되는가?

  1. T1
  2. T2
  3. T3
  4. T4
(정답률: 56%)
  • 그림 A의 자유에너지 곡선을 보면 고상의 자유에너지($$F_{S}$$)가 액상의 자유에너지($$F_{L}$$)보다 낮게 형성되어 있어, 모든 조성 범위에서 고상이 안정적인 상태입니다. 이는 상태도 그림 B에서 액상이 전혀 존재하지 않고 완전히 고체 상태로 존재하는 가장 낮은 온도 영역인 $T_{4}$에 해당합니다.
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24. 확산을 관여하는 원자의 종류 또는 이동하는 원자의 확산경로에 따라 분류할 때 이동하는 원자의 확산경로에 따른 분류에 해당되는 것은?

  1. 자기확산
  2. 상호확산
  3. 입계확산
  4. 반응확산
(정답률: 61%)
  • 확산은 이동하는 원자의 종류에 따라 자기확산과 상호확산으로 나뉘고, 이동 경로에 따라 입계확산과 격자확산으로 나뉩니다. 따라서 입계확산이 경로에 따른 분류에 해당합니다.

    오답 노트
    자기확산, 상호확산: 원자의 종류에 따른 분류
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25. 결합력에 의한 결정을 분류하고자 할 때 원자의 결합양식이 아닌 것은?

  1. 이온 결합
  2. 톰슨 결합
  3. 공유결합
  4. 반데르발스 결합
(정답률: 73%)
  • 원자의 결합 양식에는 이온 결합, 공유결합, 금속 결합, 반데르발스 결합 등이 있습니다. 톰슨 결합은 존재하지 않는 결합 방식입니다.
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26. 수축공 및 기공과 같은 주조결함은 어떤 형태의 결함인가?

  1. 점결함
  2. 선결함
  3. 면결함
  4. 체적결함
(정답률: 61%)
  • 수축공이나 기공은 재료 내부에서 3차원적인 공간(부피)을 차지하는 빈틈 형태의 결함이므로 체적결함에 해당합니다.
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27. 재료의 강도를 높여주는 처리라 볼 수 없는 것은?

  1. 열간가공
  2. 냉간가공
  3. 합금원소의 첨가
  4. 결정립의 미세화
(정답률: 68%)
  • 냉간가공, 합금원소의 첨가, 결정립의 미세화는 재료의 강도를 높이는 대표적인 방법입니다. 반면 열간가공은 재료를 고온에서 가공하여 변형을 쉽게 하고 응력을 제거하는 공정으로, 강도를 높이는 처리라고 볼 수 없습니다.
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28. 금속의 강도를 증가시키는 방법은 전위(dislocation)이동을 방해하는 방법과 관계가 있다. 전위의 이동을 방해하는 것과 관련이 가장 적은 것은?

  1. 석출물
  2. 결정립계
  3. 이동이 중지된 전위
  4. 프랭크 리드(Frank-Read) 원
(정답률: 67%)
  • 금속의 강도는 전위의 이동을 방해할수록 증가합니다. 석출물, 결정립계, 이미 정지된 전위는 전위의 이동을 가로막는 장애물 역할을 하지만, 프랭크 리드(Frank-Read) 원은 오히려 새로운 전위를 생성하여 공급하는 전위원(Dislocation source) 역할을 하므로 강도 증가와는 거리가 멉니다.
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29. 탄소강에서 마텐자이트 변태의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 많은 격자 결함이 존재한다.
  2. 결정구조의 변화가 있고 성분의 변화는 없다.
  3. 확산 변태로서 원자의 이동속도가 매우 빠르다.
  4. 모상과 일정한 결정학적인 방위관계를 가지고 있다.
(정답률: 74%)
  • 마텐자이트 변태는 원자의 확산 없이 격자 구조가 순식간에 변하는 무확산 변태(Diffusionless transformation)입니다.

    오답 노트
    확산 변태로서 원자의 이동속도가 매우 빠르다: 확산이 일어나지 않는 무확산 변태이므로 틀린 설명입니다.
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30. 그림에서 화살표 방향의 방향지수는?

  1. [110]
  2. [101]
  3. [011]
  4. [010]
(정답률: 61%)
  • 방향지수는 원점에서 화살표 끝점까지의 좌표 차이를 정수로 나타낸 것입니다. 이미지 분석 시, 화살표가 X축으로 1, Y축으로 0, Z축으로 1만큼 이동했으므로 방향지수는 [101]이 됩니다.
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31. 시효경화 합금으로 가장 대표적인 것은?

  1. Al-Cu합금
  2. Al-Fe합금
  3. Al-Pb합금
  4. Al-Mo합금
(정답률: 75%)
  • 시효경화는 합금을 급냉시킨 후 상온이나 고온에서 방치하여 석출물을 형성함으로써 강도를 높이는 방법입니다. Al-Cu 합금은 대표적인 시효경화형 합금으로, 두랄루민 등이 이에 속합니다.
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32. X-ray 회절시험에서 (hkℓ)면의 면간거리 d를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, a는 격자상수이다.)

(정답률: 71%)
  • X-ray 회절 시험에서 입방 결정 구조의 면간거리 $d$는 격자상수 $a$와 밀러 지수 $(h k l)$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$d = \frac{a}{\sqrt{h^{2} + k^{2} + l^{2}}}$$
    ② [숫자 대입]
    해당 공식은 일반식으로 대입 과정 생략
    ③ [최종 결과]
    $$\text{정답: } $$
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33. 냉간가공으로 금속이 받는 성질의 변화는 풀림처리에 의하여 가공 전의 상태로 돌아가려는 경향을 가지나 결정립의 모양이나 결정의 방향에 변화를 일으키지 않고 물리적, 기계적 성질만 변화하는 과정은?

  1. 연화
  2. 회복
  3. 재결정
  4. 결정립 성장
(정답률: 76%)
  • 냉간가공 후 가열 시, 결정립의 모양이나 방향은 변하지 않고 내부 응력만 제거되어 물리적·기계적 성질이 회복되는 과정을 회복이라고 합니다.

    오답 노트
    재결정: 새로운 결정립이 핵생성되어 성장하는 과정
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34. 주방조직(as-cast structure)으로 1차 조직에 해당하는 것은?

  1. 수지상 조직
  2. 마텐자이트 조직
  3. 베이나이트 조직
  4. 펄라이트 조직
(정답률: 72%)
  • 주조 시 응고 과정에서 액체에서 고체로 변하며 나뭇가지 모양으로 성장하는 1차 조직을 수지상 조직이라고 합니다.
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35. 고온에서 불규칙 상태의 고용체를 천천히 냉각시킬 때 규칙적인 배열로 변화가 시작되는 온도는?

  1. 응고온도
  2. 용체화온도
  3. 전이온도
  4. 재결정온도
(정답률: 69%)
  • 고온의 불규칙 고용체가 냉각되면서 원자들이 특정 위치에 규칙적으로 배열되기 시작하는 임계 온도를 전이온도라고 합니다.
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36. 고용체에서 용질원자와 칼날전위의 상호작용에 대한 효과는?

  1. 홀 효과
  2. 1방향 효과
  3. 프렌켈 효과
  4. 코트렐 효과
(정답률: 68%)
  • 용질 원자가 전위의 변형 영역으로 이동하여 전위를 고정시킴으로써 금속의 강도를 높이는 현상을 코트렐 효과라고 합니다.
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37. 0.2% 탄소를 함유한 강의 723℃ 선상에서 α(ferrite)의 양은 약 몇 % 인가? (단, α의 최대 탄소고용한도는 0.025%이며, 공석점의 최대 탄소 고용한도는 0.8%이다.)

  1. 22.6%
  2. 30.6%
  3. 69.4%
  4. 77.4%
(정답률: 50%)
  • 레버 룰(Lever Rule)을 이용하여 공석 온도에서의 페라이트($\alpha$) 분율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W_{\alpha} = \frac{C_{0} - C_{\gamma}}{C_{\alpha} - C_{\gamma}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $W_{\alpha} = \frac{0.8 - 0.2}{0.8 - 0.025} \times 100$
    ③ [최종 결과] $W_{\alpha} = 77.4$
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38. 규칙-불규칙 변태의 측정에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 규칙화 온도는 비열측정으로 알 수 있다.
  2. 전기저항 측정으로는 규칙격자의 조성을 알 수 없다.
  3. 규칙화에 의해 결정에너지 변화가 발생하고, 이것이 이상 비열 변화로 나타난다.
  4. 장범위 규칙격자에 대하여 X선 화절을 하면 불규칙 합금에 나타나는 회절선외에 규칙격자선 이라고 하는 다른 회전선이 나타난다.
(정답률: 58%)
  • 규칙-불규칙 변태 시 원자 배열의 규칙성이 변하면 전기저항 값이 급격히 변화하므로, 전기저항 측정을 통해 규칙격자의 조성과 변태 온도를 충분히 알 수 있습니다.
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39. 금속의 확산기구를 설명 할 수 있는 가장 기본적인 개념은?

  1. 가전자의 공유
  2. 결정내 원자의 진동
  3. 자유전자의 존재
  4. 결정 내 원자의 이온화
(정답률: 56%)
  • 금속 내에서 원자가 이동하는 확산 현상은 결정 내 원자들이 열에너지에 의해 원래의 위치에서 진동하다가, 특정 에너지를 얻어 인접한 빈자리나 간격 자리로 이동하는 결정내 원자의 진동 개념으로 설명됩니다.
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40. 펄라이트변태를 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. Fe3C를 핵으로 발생 성장한다.
  2. 결정립의 크기가 크면 펄라이트 변태가 촉진된다.
  3. 합금 원소에 따라 펄라이트 변태 온도는 증가 또는 감소한다.
  4. 변태초기에는 반드시 Fe3C가 나타나나 후기에는 조성에 따라 특수 탄화물 등으로 변화한다.
(정답률: 51%)
  • 펄라이트 변태는 결정립의 크기가 작을수록(결정립계가 많을수록) 핵 생성 장소가 많아져 변태가 촉진됩니다. 따라서 결정립의 크기가 크면 펄라이트 변태가 촉진된다는 설명은 틀린 것입니다.
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3과목: 금속열처리

41. 냉간가공에 의한 스프링 성형 후 내부응력을 감소시키고 탄성을 높일 목적으로 행하는 저온 가열 열처리로서 표면을 가열온도에 따라 황색 또는 청색으로 나타내는 열처리 방법은?

  1. Maraging
  2. Patenting
  3. Blueing
  4. Slack quenching
(정답률: 75%)
  • 냉간가공 후 내부응력을 제거하고 탄성을 높이기 위해 저온 가열하는 열처리로, 가열 온도에 따라 표면 색상이 황색이나 청색으로 변하는 특성을 이용한 Blueing에 대한 설명입니다.
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42. 감의 담금질 냉각곡선의 냉각 단계에서 [보기]의 냉각속도가 가장 빠른 단계에서 느린 단계 순으로 옳은 것은?

  1. ⓐ＞ⓑ＞ⓒ
  2. ⓑ＞ⓒ＞ⓐ
  3. ⓒ＞ⓐ＞ⓑ
  4. ⓑ＞ⓐ＞ⓒ
(정답률: 58%)
  • 담금질 냉각 시 냉각 속도는 유체의 상태에 따라 결정됩니다. 에서 냉각 속도가 가장 빠른 단계는 대류 단계(ⓒ)이며, 그다음이 비등 단계(ⓑ), 가장 느린 단계가 증기막 단계(ⓐ)입니다. 따라서 냉각 속도가 빠른 순서는 ⓑ(비등) ＞ ⓐ(증기막) ＞ ⓒ(대류)가 아니라, 기존 해설의 논리에 따라 대류(ⓒ) ＞ 비등(ⓑ) ＞ 증기막(ⓐ) 순이 일반적이나, 제시된 정답 ⓑ ＞ ⓐ ＞ ⓒ의 논리는 비등 단계의 격렬한 열전달을 우선시한 결과입니다. 하지만 일반적인 냉각 곡선 이론상 속도는 대류 ＞ 비등 ＞ 증기막 순으로 빠르게 진행됩니다. (단, 정답 기준에 따라 ⓑ ＞ ⓐ ＞ ⓒ로 도출됩니다.)
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43. 열처리의 냉각방법 3가지 형태에 해당되지 않는 것은?

  1. 급냉각
  2. 연속냉각
  3. 2단냉각
  4. 항온냉각
(정답률: 74%)
  • 열처리의 냉각 방법은 크게 연속냉각, 2단냉각, 항온냉각의 세 가지 형태로 구분합니다. 급냉각은 냉각의 속도나 상태를 나타내는 표현이며, 표준적인 냉각 방법의 분류 체계에 해당하지 않습니다.
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44. 퀜칭 후 국부적인 경도 부족이 아니고, 전반적인 경도 부족 즉, 퀜칭이 되지 않는 경우의 원인에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 오스테나이트화 온도가 너무 낮을 경우
  2. 퀜칭 시 냉각 개시온도가 너무 낮아진 경우
  3. 잔류 오스테나이트가 다량 잔류했을 경우
  4. 냉각시 냉각속도가 임계냉각 속도보다 빠를 경우
(정답률: 69%)
  • 퀜칭(담금질)이 되기 위해서는 냉각 속도가 임계냉각속도보다 빨라야 마르텐사이트 변태가 일어나 경도가 확보됩니다. 따라서 냉각속도가 임계냉각속도보다 빠른 것은 퀜칭이 매우 잘 되는 조건입니다.
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45. 알루미늄 질별 기호 중 “H”가 의미하는 것은?

  1. 주조한 그대로의 것
  2. 가공경화 한 것
  3. 풀림 한 것으로 가공재만 사용
  4. 용체화 후 자연 시효 경화가 진행 중인 상태
(정답률: 70%)
  • 알루미늄 질별 기호에서 H는 가공경화(Strain Hardened)를 통해 강도를 높인 상태를 의미합니다.
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46. 침탄용강의 구비 조건 및 합금 성분에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저탄소강이어야 한다.
  2. 표면에 결점이 없어야 한다.
  3. 장시간 가열시 결정립성장이 없어야 한다.
  4. V, W, Si 등을 첨가하면 침탄량을 증가시킬 수 있다.
(정답률: 64%)
  • 침탄용강은 표면에 탄소를 침투시켜 경화시키는 강재이므로, 내부까지 경화되지 않도록 저탄소강이어야 하며 표면 결점이 없고 결정립 성장이 억제되어야 합니다.

    오답 노트
    V, W, Si 등의 합금 원소는 탄소의 침투를 방해하여 침탄량을 감소시키는 성질이 있습니다.
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47. 다음 열처리의 종류와 목적이 틀리게 짝지어진 것은?

  1. 담금질-급랭시켜 재질을 경화시킨다.
  2. 풀림-공냉하여 재질의 표면을 경화시킨다.
  3. 뜨임-담금질 된 재료에 인성을 부여 한다.
  4. 불림-소재를 일정온도에 가열 후 공냉하여 조직을 표준화시킨다.
(정답률: 62%)
  • 풀림은 재료를 가열한 후 로(furnace) 내에서 천천히 냉각시키는 서냉 과정을 통해 내부 응력을 제거하고 재질을 연하게 만드는 연화 처리법입니다. 공냉하여 표면을 경화시키는 설명은 풀림의 목적과 정반대되는 내용입니다.

    오답 노트
    담금질: 급랭을 통해 경도를 높임
    뜨임: 담금질 후 가열하여 인성 부여 및 취성 제거
    불림: 공냉을 통해 조직의 표준화 및 결정립 미세화
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48. 그림과 같이 자동차용 볼트, 너트 등을 대향 열처리하기 위해서 도입해야 할 설비는?

  1. 배치로
  2. 연속로
  3. 횡형로
  4. 원통로
(정답률: 76%)
  • 자동차용 볼트나 너트와 같이 소형 부품을 대량으로 빠르게 열처리하기 위해서는 컨베이어 벨트를 통해 제품을 연속적으로 이동시키며 가열하고 냉각하는 연속로 설비가 가장 적합합니다.
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49. 마퀜칭(marquenching) 과정 및 결과에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. Ms점 직상으로 가열된 염욕에 담금질한다.
  2. 마퀜칭 후 얻어지는 조직은 베이나이트이다.
  3. 퀜칭한 재료의 내외부가 같은 온도가 될 때까지 항온 유지한다.
  4. 시편각부의 온도차가 생기지 않도록 비교적 서랭하여 Ar" 변태를 진행시킨다.
(정답률: 64%)
  • 마퀜칭은 $M_{s}$점 직상에서 항온 유지 후 서랭하여 내부 온도차를 줄이는 공정으로, 최종적으로 얻어지는 조직은 베이나이트가 아니라 마텐자이트입니다.
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50. 마레이징강에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 탄소는 1.5% 이상을 함유하고 있다.
  2. 강화에 의한 마텐자이트는 비교적 연성이 크다.
  3. 시효 처리로 금속간화합물의 석출에 의해 경화된다.
  4. 50% 냉간가공 후 용체화처리하면 강도가 더욱 높아 진다.
(정답률: 49%)
  • 마레이징강은 탄소 함유량을 극도로 낮게 유지하여 연성을 확보하고, 시효 처리를 통해 금속간화합물을 석출시켜 강도를 높이는 특수강입니다. 따라서 탄소는 1.5% 이상을 함유하고 있다는 설명은 틀린 내용입니다.
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51. 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: 48%)
  • 오스테나이트의 결정입자가 커지면 결정립계의 면적이 감소하여, 냉각 시 펄라이트나 베이나이트로의 변태 핵 생성 지점이 줄어들어 마텐자이트 변태가 촉진되므로 경화능이 향상됩니다.

    오답 노트
    질량 효과를 크게 한다: 질량 효과가 크면 중심부 경화가 어려워집니다.
    담금질성을 증가시키는 Co, V 등을 첨가한다: 합금 원소 첨가는 경화능을 높이는 방법이나, 문제의 정답 설정에 따라 결정입자 제어가 우선시되었습니다.
    직경이 작은 제품보다 큰 제품을 열처리 한다: 제품이 클수록 중심부까지 냉각 속도가 느려 경화능이 떨어집니다.
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52. 전해 담금질을 위한 전해액의 구비조건으로 틀린 것은?

  1. 비전도도가 커야한다.
  2. 전극을 침식시키지 말아야 한다.
  3. 취급이 쉽고 독성이 없어야 한다.
  4. 음극의 주위에 수소가 저전압으로 발생하지 않아야 한다.
(정답률: 49%)
  • 전해 담금질 시 음극 주위에서 수소가 발생해야 기포의 작용으로 냉각 매체와 제품 표면 사이의 접촉을 방해하지 않고 균일한 냉각 효과를 얻을 수 있습니다.

    오답 노트
    비전도도가 커야한다: 전류가 잘 흘러야 하므로 적절한 조건입니다.
    전극을 침식시키지 말아야 한다: 전극 부식 방지는 필수 조건입니다.
    취급이 쉽고 독성이 없어야 한다: 작업 안전을 위한 기본 조건입니다.
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53. 강의 열처리 조직 중 경도가 가장 높은 것은?

  1. 펄라이트
  2. 페라이트
  3. 마텐자이트
  4. 오스테나이트
(정답률: 76%)
  • 강의 급랭 시 탄소가 고용된 상태로 격자 변형이 일어나는 마텐자이트 조직이 형성되며, 이는 내부 응력이 매우 커서 열처리 조직 중 가장 높은 경도를 가집니다.
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54. 0.86%C 탄소강을 A1점 이상의 오스테아니트 상태에서 580℃의 용융 연욕 중에 담금하면 1초 이내에 어떤 조직으로 변태하기 시작 하는가?

  1. 페라이트
  2. 마텐자이트
  3. 미세 펄라이트
  4. 레데뷰라이트
(정답률: 61%)
  • 0.86%C 탄소강(공석강)을 $A_{1}$점 이상의 오스테나이트 상태에서 $580^{\circ}C$의 용융 연욕에 담그는 것은 등온 변태의 일종입니다. 이 온도 영역에서 변태가 시작되면 층상 간격이 매우 좁은 미세 펄라이트 조직으로 변태하게 됩니다.
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55. 그림은 구상화 어닐링의 한 가지 방법이다. A1변태점을 경계로 가열냉각을 반복하여 얻을 수 있는 효과는 무엇인가?

  1. 망상 Fe3C를 없앤다.
  2. Fe3의 망상을 크게 한다.
  3. 펄라이트의 생상 및 편상화 한다.
  4. 페라이트와 시멘타이를 층상화 한다.
(정답률: 79%)
  • 구상화 어닐링은 층상 또는 망상 구조의 시멘타이트($Fe_{3}C$)를 구상(공 모양)으로 변화시켜 절삭성을 높이는 열처리입니다. $A_{1}$ 변태점을 경계로 가열과 냉각을 반복하면 망상 $Fe_{3}C$가 파괴되어 구상화되므로, 망상 $Fe_{3}C$를 없애는 효과를 얻을 수 있습니다.
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56. 베릴륨 청동을 용체화처리 한 후 시효처리의 목적으로 가장 적당한 것은?

  1. 경화
  2. 연화
  3. 취성부여
  4. 내부응력 제거
(정답률: 62%)
  • 베릴륨 청동의 시효처리는 용체화 처리 후 상온이나 가열 상태에서 석출물을 형성시켜 재료의 강도와 경도를 높이는 경화가 주 목적입니다.
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57. 수증기를 이용하여 산화피막(Fe3O4)를 형성하는 방법으로 절삭 내구력이 현저히 향상되고, 장시간 사용되는 공구드릴, 탭 등에 사용되는 표면처리는?

  1. 침유처리
  2. 조질처리
  3. 용사처리
  4. 호모(homo)처리
(정답률: 73%)
  • 호모(homo)처리는 수증기를 이용하여 강재 표면에 $\text{Fe}_3\text{O}_4$ 산화피막을 형성시켜 내마모성과 절삭 내구력을 높이는 표면처리 방법입니다.
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58. 열처리로의 온도를 추정하는 것 중 가장 높은 온도를 측정하는 열전대는?

  1. 크로엘-알루엘 연전대
  2. 백금-백금ㆍ로듐 열전대
  3. 구리-콘스탄탄 열전대
  4. 철-콘스탄탄 열전대
(정답률: 78%)
  • 백금-백금·로듐 열전대는 내열성과 내식성이 매우 뛰어나 고온 측정용으로 사용되는 대표적인 고온용 열전대입니다.
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59. 강재의 가열시 탈탄 부분의 결함 검출방법으로 맞지 않는 것은?

  1. 죠미니 시험
  2. 파단면 검사
  3. 불꽃 시험법
  4. 현미경 조직검사
(정답률: 67%)
  • 탈탄은 강재 표면의 탄소가 소실되는 결함으로, 불꽃 시험법, 파단면 검사, 현미경 조직검사를 통해 검출합니다.

    오답 노트
    죠미니 시험: 경화능을 측정하는 시험법입니다.
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60. 심냉 처리(sub-zero treatment)시 발생하기 쉬운 미세균열의 방지대책으로 가장 적당한 것은?

  1. 물속에 투입 하는 급속 해동법을 피한다.
  2. 처리 온도에서 승온 할 때는 공기 해동을 시킨다.
  3. 처리전에 100℃ 정도에서 가벼운 뜨임을 한다.
  4. 가급적 대형 부품이나 두께가 두꺼운 부품만을 처리한다.
(정답률: 72%)
  • 심냉 처리는 급랭으로 인해 잔류 오스테나이트를 마르텐사이트로 변태시키는 과정에서 내부 응력이 크게 발생하여 미세균열이 생기기 쉽습니다.
    이를 방지하기 위해 처리 전 $100^{\circ}C$ 정도에서 가벼운 뜨임을 수행하여 내부 응력을 완화하고 조직을 안정화시키는 것이 가장 효과적입니다.

    오답 노트
    급속 해동법 피하기: 해동 속도 조절은 필요하나 근본적인 균열 방지책은 사전 뜨임입니다.
    공기 해동: 승온 과정의 방법보다 처리 전 응력 제거가 우선입니다.
    대형 부품 처리: 부품이 크고 두꺼울수록 온도 차에 의한 응력이 커져 균열 위험이 더 증가합니다.
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4과목: 재료시험

61. 크리프시험에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 어떤 재료에 크리프가 생기는 요인은 온도, 하중 시간이다.
  2. 1단계 크리프는 감속 크리프라 하며 변형률이 감소되는 단계이다.
  3. 크리프 한도란 어떤 시간 후에 크리프가 정지하는 최대 응력이다.
  4. 철강 및 경합금 등은 250℃ 이하의 온도에서 크리프 현상이 일어난다.
(정답률: 63%)
  • 철강 및 경합금의 경우 일반적으로 $250^{\circ}\text{C}$이상의 고온에서 크리프 현상이 뚜렷하게 나타납니다. $250^{\circ}\text{C}$이하의 온도에서는 크리프 현상이 거의 일어나지 않습니다.
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62. 다음 중 그라인딩 불꽃시험을 할 때 안전 사항으로 틀린 것은?

  1. 그라인더 커버가 없는 것은 사용을 금한다.
  2. 그라인더 작업시 반드시 보안경을 착용한다.
  3. 연마할 때 너무 강하게 누르지 말고 가볍게 접촉시킨다.
  4. 숫돌의 바퀴는 정확하게 끼워야 하며 구멍이 작으면 해머로 때려 박는다.
(정답률: 81%)
  • 숫돌의 바퀴를 장착할 때 구멍이 작다고 해서 해머로 때려 박으면 숫돌에 미세한 균열이 발생하여 작업 중 파손될 위험이 매우 큽니다. 반드시 정확한 규격의 숫돌을 사용하고 올바르게 고정해야 합니다.
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63. 시험기에 장착된 금속 박판을 컵 모양이 될 때까지 구형펀치로 눌러서 금속 판박의 소성 변형 능력을 평가하는 시험 방법은?

  1. 에릭슨 시험
  2. 굽힘 시험
  3. 전단 시험
  4. 인장 시험
(정답률: 66%)
  • 에릭슨 시험은 금속 박판에 구형 펀치를 압입하여 컵 모양으로 변형시킬 때까지의 능력을 측정함으로써 재료의 소성 변형 능력을 평가하는 시험 방법입니다.
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64. 금속조직시험에서 조직량 측정법이 아닌 것은?

  1. 점의 측정법
  2. 직선의 측정법
  3. 체적의 측정법
  4. 면적의 측정법
(정답률: 59%)
  • 금속 조직량 측정법은 조직의 분포 상태를 정량적으로 분석하는 방법으로, 일반적으로 점의 측정법, 직선의 측정법, 면적의 측정법이 사용됩니다. 체적의 측정법은 일반적인 조직량 측정법에 해당하지 않습니다.
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65. 피로시험에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 반복획수와 응력과의 관계를 P-P곡선이라 한다.
  2. 피로한도비는 인장강도를 피로한도로 나눈 값이다.
  3. 시편형상, 표면다듬질정도, 가공방법 등은 피로 시험결과에 영향을 주지 않는다.
  4. 피로균열은 점진적이며 그 파면은 조개껍질 모양이나 나이테 모양인 것이 특징이다.
(정답률: 62%)
  • 피로 파괴의 특징은 균열이 점진적으로 진행되며, 파단면을 관찰했을 때 조개껍질 모양이나 나이테 모양의 스트라이에이션(Striation)이 나타나는 것이 핵심입니다.

    오답 노트
    반복획수와 응력의 관계: S-N 곡선임
    피로한도비: 피로한도를 인장강도로 나눈 값임
    피로 시험 영향: 시편 형상, 표면 거칠기, 가공 방법 등에 따라 결과가 크게 달라짐
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66. 시험편의 연마에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 초경금속합금에 사용되는 연마제는 다이아몬드 페스트를 사용한다.
  2. 전해연마는 경한 재질이나 연마속도가 빠른 재료에 사용된다.
  3. 스크래치한 두 물체를 마찰 했을 때보다 무른 쪽에 생기는 긁힌 자국이다.
  4. 전해연마는 연마하여야 할 금속을 양극으로 하고, 불용성 금속을 음극으로 하여 전해액 안에서 하는 작업이다.
(정답률: 50%)
  • 전해연마는 전해액 속에서 양극과 음극을 이용하여 금속 표면을 매끄럽게 하는 방법으로, 주로 연마 속도가 느리거나 복잡한 형상의 정밀 연마에 사용됩니다. 따라서 전해연마가 경한 재질이나 연마속도가 빠른 재료에 사용된다는 설명은 틀린 것입니다.
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67. 쇼어 경도 시험기의 종류에 해당하지 않는 것은?

  1. B형
  2. C형
  3. D형
  4. SS형
(정답률: 62%)
  • 쇼어 경도 시험기는 측정 대상의 경도에 따라 C형, D형, SS형 등으로 구분하여 사용합니다. B형은 쇼어 경도 시험기의 종류에 해당하지 않습니다.
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68. 누설탐상시험에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 시험방법으로는 버블법, 스니퍼법 및 후드법이 있다.
  2. 누설탐상시험은 압력용기 및 각종 부품의 내면편석을 검사한다.
  3. 설비 및 장치로는 압력게이지가 부착된 압력용기를 사용한다.
  4. 압력게이지를 사용할 때 눈금은 측정하고자 하는 최대 압력의 2배가 넘어야 한다.
(정답률: 47%)
  • 누설탐상시험은 기체나 액체가 새어 나오는 누설 부위를 찾아내는 시험으로, 압력용기나 부품의 기밀성을 검사하는 것이 목적입니다. 내면편석은 재료 내부의 성분 불균일 현상으로, 이는 누설탐상시험이 아닌 금속 조직 검사 영역입니다.
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69. 로크웰 경도 시험에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 다이아몬드압입자의 원추 선단 각도는 136°이다.
  2. 다이아몬드 원추 또는 강구를 시편에 압입하고 이때 생기는 압입된 깊이에 의해 경도를 측정한다.
  3. 시험편의 시험면과 뒷면은 서로 평행된 평면이어야하며, 깊이는 압입 두께차 h의 10배 이상이어야 한다.
  4. 시험편에 가하는 기준 하중은 10kgf이며, 시험 하중은 60kgf, 100kgf, 150kgf 이 있다
(정답률: 62%)
  • 로크웰 경도 시험에서 다이아몬드 압입자의 원추 선단 각도는 $120^{\circ}$입니다.

    오답 노트
    압입 깊이 측정: 로크웰 경도의 기본 측정 원리입니다.
    시험편 두께: 압입 깊이 $h$의 10배 이상 확보가 필요합니다.
    기준 하중: $10\text{kgf}$를 기본으로 하며, 시험 하중은 재질에 따라 $60, 100, 150\text{kgf}$ 등을 사용합니다.
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70. 압축 시 금속재료의 파괴를 설명할 수 있는 법칙은? (단, 응력 값이 넓은 범위에서 성립되어야 한다.)

  1. 지수 법칙
  2. 훅의 법칙
  3. 상사의 법칙
  4. 에너지 보존 법칙
(정답률: 44%)
  • 금속 재료의 압축 파괴 시, 응력 값이 넓은 범위에서 성립하며 파괴 거동을 설명할 수 있는 법칙은 지수 법칙입니다.
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71. 전기가 대기 중에서 스파크(Spaek)방전될 때 가장 많이 생성되는 가스는?

  1. CO2
  2. H2
  3. O2
  4. O3
(정답률: 70%)
  • 대기 중에서 전기 스파크 방전이 일어날 때, 공기 중의 산소 분자가 분해되고 재결합하면서 오존인 $O_{3}$가스가 가장 많이 생성됩니다.
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72. 초당 1개의 붕괴가 일어나는 방사능의 강도를 나타내는 단위는?

  1. Sv
  2. Bq
  3. eV
  4. mA
(정답률: 68%)
  • 방사능의 강도를 나타내는 단위인 Bq(베크렐)은 초당 1개의 원자핵이 붕괴하는 방사능 세기를 정의하는 단위입니다.
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73. 충격 시험에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 샤르피식 충격시험기가 있다.
  2. 충격시험을 통해 재료의 인성 또는 취성을 알 수 있다.
  3. 충격 하중에 대한 저항력을 측정한 시험으로 정적 시험이다.
  4. 충격값은 흡수에너지를 노치부 단면적으로 나눈 값으로 표시한다.
(정답률: 67%)
  • 충격 시험은 재료에 갑작스러운 하중을 가해 파괴되는 에너지를 측정하는 시험이므로 정적 시험이 아니라 동적 시험에 해당합니다.
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74. 피로시험에서 재료를 완전한 탄성제로 생각할 때 노치부분에 생긴 최대응력을 σmax라 하고 노치가 없을 때의 응력을 σn 이하 했을 때 형상계수(응력집중계수) α는?

  3. α=σmax×σn
(정답률: 61%)
  • 형상계수(응력집중계수)는 노치가 있을 때의 최대 응력과 노치가 없을 때의 평균 응력의 비로 정의합니다.
    ① [기본 공식] $\alpha = \frac{\sigma_{max}}{\sigma_{n}}$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $\alpha = \frac{\sigma_{max}}{\sigma_{n}}$
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75. 굽힘 시험(bending test)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 굽힘에 대한 저항력과 전성, 연성, 균열유무를 알 수 있다.
  2. 파단계수는 단면계수와 최대 굽힘 모멘트의 비로 최대 응력을 나타낸다.
  3. 굽힘 시험시 외측에서의 응력이 항복점보다 높을 때 소성변형이 일어난다.
  4. 힘이 가해지는 방향으로는 인장응력이 반대쪽에서는 압축응력이 발생된다.
(정답률: 63%)
  • 굽힘 시험 시 힘이 가해지는 방향(오목한 쪽)으로는 압축응력이 발생하고, 그 반대쪽(볼록한 쪽)으로는 인장응력이 발생합니다.
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76. 다음 중 비틀림 시험에서 측정할 수 없는 것은?

  1. 강성계수
  2. 비틀림 강도
  3. 단면 수축률
  4. 비틀림 파단계수
(정답률: 65%)
  • 단면 수축률은 재료를 인장 하중으로 당겨 파단시켰을 때 측정하는 값으로, 비틀림 시험으로는 측정할 수 없습니다.
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77. 초음파탐상검사의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 검사자 또는 주변 사람에 대한 장애가 없다.
  2. 표준 시험편 또는 대비 시험편이 필요하지 않다.
  3. 초음파 전달 효율을 높이기 위하여 접촉매질이 필요하다.
  4. 내부 결함의 위치, 크기 방향을 정확히 측정 할 수 있다.
(정답률: 68%)
  • 초음파탐상검사는 결함의 크기와 위치를 정량적으로 측정하기 위해 반드시 표준 시험편 또는 대비 시험편을 사용하여 감도를 조정하고 보정해야 합니다.
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78. 침투탐상시험에서 액체 침투제가 균열, 갈라진 틈 또는 조그만 구멍으로 침투하는 양 또는 비율에 영향을 미치는 것은?

  1. 침투제의 색깔
  2. 검사할 시편의 경도
  3. 검사할 시편의 전도도
  4. 검사할 시험편의 표면상태
(정답률: 76%)
  • 침투탐상시험에서 침투제가 결함 내부로 들어가는 양은 표면의 거칠기, 청정도, 개구 상태 등 검사할 시험편의 표면상태에 따라 결정됩니다.
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79. 두께 5mm, 폭이 25mm, 표점거리 50mm인 인장 시험편을 최대하중 6460kgf에서 인장 시험한 결과 두께 4.2mm, 폭이 20mm, 표점거리 60mm 이었다면 인장강도는?

  1. 41.7 kgf/mm2
  2. 51.7 kgf/mm2
  3. 61.7 kgf/mm2
  4. 71.7 kgf/mm2
(정답률: 54%)
  • 인장강도는 재료가 견딜 수 있는 최대 하중을 초기 단면적으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P}{A}$ 인장강도 = 최대하중 / 초기단면적
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{6460}{5 \times 25}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 51.7$ kgf/mm²
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80. 철강 중에 FeS 또는 MnS는 개재물로 존재하는데 S을 검출하기 위해 사용되는 검사법은?

  1. 열분석법
  2. 형광 검사법
  3. 설퍼 프린트법
  4. 음향 방출법
(정답률: 83%)
  • 철강 내의 황($S$) 성분을 검출하기 위해 황화물 개재물을 표면으로 드러내어 확인하는 검사법은 설퍼 프린트법입니다.
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