금속재료산업기사 필기 기출문제복원 (2015-05-31)

금속재료산업기사 2015-05-31 필기 기출문제 해설

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금속재료산업기사
(2015-05-31 기출문제)

목록

1과목: 금속재료

1. 금속에 관한 일반적 설명으로 틀린 것은?

  1. 순금속은 합금에 비해 경도가 높다.
  2. 강자성체 금속으로는 Fe, Co, Ni 등이 있다.
  3. 전성 및 연성이 좋고, 금속 고유의 광택을 갖는다.
  4. 수은을 제외한 금속은 상온에서 고체상태의 결정구조를 갖는다.
(정답률: 88%)
  • 순금속은 합금에 비해 경도가 낮습니다. 일반적으로 합금을 만들면 이종 원소가 첨가되어 격자 왜곡이 발생하므로 전위의 이동이 방해받아 경도가 높아지기 때문입니다.

    오답 노트
    강자성체: Fe, Co, Ni 등이 대표적임
    금속 특성: 전성, 연성, 광택을 가짐
    상온 상태: 수은(Hg)을 제외한 대부분의 금속은 고체 결정구조임
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2. 고융점 금속의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 증기압이 높다.
  2. 융점이 높으므로 고온강도가 크다.
  3. W, Mo은 열팽창계수가 낮으나 열전도율과 탄성률이 높다.
  4. 내산화성은 적으나 습식부식에 대한 내식성은 특히 Ta, Nb에서 우수하다.
(정답률: 60%)
  • 일반적으로 융점이 높은 금속일수록 원자 간 결합력이 강하여 증발하려는 경향이 낮으므로 증기압이 낮습니다.

    오답 노트
    융점이 높으면 고온에서도 결정 구조가 안정적이므로 고온강도가 큽니다. / W, Mo 등은 낮은 열팽창계수와 높은 열전도율, 탄성률을 갖는 특성이 있습니다. / Ta, Nb 등은 습식 부식에 대해 매우 우수한 내식성을 보입니다.
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3. 항공기용, 우주 항공기 신소재 및 그 합금의 특성에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. TEC-3합금은 항공기용 날개 재료에 사용된다.
  2. 항공기 재료는 응력부식 균열이 발생하지 않아야 한다.
  3. 7175합금은 초초두랄루민(ESD)인 7075합금의 개량합금으로 항공기 재료로 사용된다.
  4. 항공기 재료로 비중이 3이하이고 용융온도 높은 Be을 첨가한 합금은 우주항공기 등에 사용된다.
(정답률: 71%)
  • TEC-3 합금은 항공기 날개 재료가 아니라, 주로 고온 강도가 필요한 특수 부품이나 다른 용도로 사용되는 합금입니다. 항공기 날개에는 주로 고강도 알루미늄 합금(두랄루민 계열)이 사용됩니다.
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4. 다음 Al합금에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 실루민 합금은 Al에 Si를 첨가한 합금으로 조직을 미세화하기 위해 개량처리를 한다.
  2. 하이드로날륨은 Al에 약 10%까지 Mg를 첨가한 것으로 내식성 및 연신성이 우수한 합금이다.
  3. 라우탈은 Al-Cu-Si계 합금으로 Si에 의해 주조성을 개선하고 Cu에 의해 피삭성을 좋게한 합금이다.
  4. Y합금은 Al-Cu-Zn-Sn계 합금으로 800℃에서 용체화처리 후 상온시효하여 기계적 성질을 개선한 합금이다.
(정답률: 73%)
  • Y합금은 Al-Cu-Mg-Ni 조성의 내열용 알루미늄 합금입니다. Al-Cu-Zn-Sn계 합금이라는 설명은 잘못된 조성 정보입니다.
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5. 전자기 재료에 사용되고 있는 Ni-Fe계 실용합금이 아닌 것은?

  1. 인바
  2. 엘린바
  3. 두랄루민
  4. 플래티나이트
(정답률: 80%)
  • 두랄루민은 알루미늄(Al) 합금으로, 니켈-철(Ni-Fe)계 합금이 아닙니다.
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6. 큰 진동 감쇠능을 가지므로 내진재, 방음재료 실용화되고 있는 형상기억 합금은?

  1. Cu계 합금
  2. Ti-Ni계 합금
  3. Cu-Zn-Si계 합금
  4. Cu-Zn-As계 합금
(정답률: 82%)
  • Ti-Ni계 합금은 뛰어난 형상기억효과와 함께 큰 진동 감쇠능을 가지고 있어 내진재 및 방음재료로 실용화되고 있는 대표적인 합금입니다.
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7. 18-8스테인리스강의 조직으로 옳은 것은?

  1. 페라이트(ferrite)
  2. 펄라이트(pearlite)
  3. 시멘타이트(cementite)
  4. 오스테나이트(arstenite)
(정답률: 84%)
  • 18-8 스테인리스강은 크롬 $18\%$, 니켈 $8\%$가 함유된 강으로, 니켈의 첨가로 인해 상온에서도 안정적인 오스테나이트(arstenite) 조직을 유지하는 것이 특징입니다.
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8. 마그네슘합금이 구조재로서의 특성으로 틀린 것은?

  1. 비강도가 커서 휴대용기기의 재료에 사용한다.
  2. 상온변형이 쉬워 굽힘, 휨 등의 제품에 사용한다.
  3. 실용금속 중에서 가장 가벼우며 비중이 약 1.74이다.
  4. 감쇠능(減衰能)이 주철보다 커서 소음방지 구조재로서 우수하다.
(정답률: 59%)
  • 마그네슘은 결정 구조가 HCP(조밀육방격자) 구조이기 때문에 상온에서 슬립계가 적어 가공성이 나쁘며, 상온 변형이 어렵습니다.

    오답 노트
    비강도: 밀도가 낮아 매우 큼
    비중: 약 1.74로 실용금속 중 최경량
    감쇠능: 진동 흡수 능력이 매우 우수함
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9. 20금(20K)의 순금 함유율은 약 몇 %인가?

  1. 65%
  2. 75%
  3. 83%
  4. 93%
(정답률: 77%)
  • 금의 순도는 24K를 100%로 계산하여 비례식으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\text{순금 함유율} = \frac{\text{현재 K}}{\text{최대 K}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{순금 함유율} = \frac{20}{24} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{순금 함유율} = 83.3$
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10. Fe-C 상태도에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. δ-ferrite는 면심입방격자 금속이다.
  2. Ao는 순철의 자기 변태점이며, 온도는 약 723℃이다.
  3. A1는 시멘타이트의 자기 변태점이며, 온도는 약 768℃이다.
  4. 순철의 A3 변태점의 온도가 약 910℃이며, α ⇔ γ가 되는 점이다.
(정답률: 77%)
  • 순철의 $A_{3}$ 변태점은 약 $910^{\circ}C$이며, 이때 결정 구조가 $\alpha$ (페라이트)에서 $\gamma$ (오스테나이트)로 변태합니다.

    오답 노트
    $\delta$-ferrite: 체심입방격자(BCC) 구조
    $A_{0}$: 시멘타이트의 자기 변태점이며 온도는 약 $210^{\circ}C$
    $A_{1}$: 공석 변태점으로 온도는 약 $723^{\circ}C$
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11. 고강도합금으로 사용하는 두랄루민에 적용된 강화 메카니즘은?

  1. 가공강화
  2. 시효강화
  3. 고용강화
  4. 입계강화
(정답률: 73%)
  • 두랄루민은 알루미늄 합금에 특정 원소를 첨가한 후 열처리를 통해 석출물을 형성시켜 강도를 높이는 시효강화 메카니즘이 적용된 대표적인 고강도 합금입니다.
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12. 다이캐스팅용으로 쓰이는 아연합금의 원소에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. Al은 유동성을 개선한다.
  2. Cu는 입계부식을 억제한다.
  3. Li은 길이변화에 큰 영향을 준다.
  4. Mg을 일정향 이상 많게 하면 유동성이 개선되어 엷고 복잡한 형상주조에 우수하다.
(정답률: 67%)
  • 다이캐스팅용 아연합금에서 Mg 함량이 너무 많아지면 오히려 유동성이 저하되어 엷고 복잡한 형상의 주조에 불리해집니다.

    오답 노트
    Al은 유동성 개선, Cu는 입계부식 억제, Li은 길이변화에 영향 제공
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13. 바이메탈(bimetal)과 비슷한 제조법으로 만드는 기능성 금속복합재료는?

  1. 클래드(clad)강판
  2. 표면처리강판
  3. 샌드위치강판
  4. 아연도금강판
(정답률: 77%)
  • 열팽창률이 서로 다른 두 금속판을 접합하는 바이메탈과 유사하게, 서로 다른 강종이나 금속을 접합하여 만드는 기능성 금속복합재료는 클래드(clad)강판입니다.
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14. 7:3 황동에 2% Fe와 소량의 Sn, Al을 넣어 주조재와 가공재로 사용되는 합금은?

  1. 양백(nickel silver)
  2. 문쯔메탈(muntz metal)
  3. 길딩메탈(gilding metal)
  4. 두라나메탈(durana metal)
(정답률: 71%)
  • 7:3 황동에 $2\%$ Fe와 소량의 Sn, Al을 첨가하여 주조재 및 가공재로 사용하는 합금은 두라나메탈(durana metal)입니다.
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15. 베어링용 합금으로 사용되는 재료가 아닌 것은?

  1. 켈멧(kelmet)
  2. 루기메탈(lurgi metal)
  3. 배빗메탈(babbit metal)
  4. 네이벌 브라스(naval brass)
(정답률: 73%)
  • 네이벌 브라스(naval brass)는 내식성이 뛰어나 주로 선박의 부품이나 해양 기기용 재료로 사용되며, 베어링용 합금으로는 사용되지 않습니다.
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16. 주철의 성장 원인으로 틀린 것은?

  1. 페라이트 조직 중의 Si의 산화
  2. 펄라이트 조직중의 Fe3C 분해에 따른 흑연화
  3. 흑연이 미세화 되어서 조직이 치밀하여 부피가 팽창
  4. A1 변태의 반복과정에서 오는 체적변화에 기인하는 미세한 균열의 발생
(정답률: 52%)
  • 주철의 성장은 흑연이 조대화되면서 부피가 팽창하는 현상입니다. 따라서 흑연이 미세화되어 조직이 치밀해진다는 설명은 성장 원리와 정반대되는 내용입니다.
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17. 탄소량에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 과공석강은 탄소량이 약 0.8~2.0% 이하인 강을 말한다.
  2. 강 내에 탄소가 2.0% 이상인 합금을 주강이하고 한다.
  3. 아공석강은 탄소량이 약 0.025~0.8% 이하인 강은 말한다.
  4. 강 내에 탄소가 약 4.3%인 것을 공정 주철이라고 한다.
(정답률: 76%)
  • 강 내에 탄소량이 $2.0\%$이상 함유된 합금은 주강이 아니라 주철이라고 합니다.
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18. 저융점 합금에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 이융합금, 가융합금이라고도 한다.
  2. 전기 퓨즈, 화재경보기 등에 사용된다.
  3. 약 700℃ 이하의 융점을 갖는 합금이다.
  4. Sn, Pb, Cd, Bi 등의 2원 또는 다원계의 공정 합금이다.
(정답률: 70%)
  • 저융점 합금은 일반적으로 주석(Sn)의 융점인 $232.3^{\circ}C$이하의 낮은 융점을 갖는 합금을 의미하므로, 약 $700^{\circ}C$이하라는 설명은 틀린 것입니다.
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19. 열간 가공(성형)용 공구강으로 금형 재료에 사용되는 강종은?

  1. SPS9
  2. SKH51
  3. STD61
  4. SNCM435
(정답률: 79%)
  • 열간 가공용 공구강(열간 금형강)으로는 내열성과 내마모성이 우수한 STD61이 대표적으로 사용됩니다.
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20. Si의 증가에 따라 Fe-C계에 미치는 영향으로 옳은 것은?

  1. 공정온도가 하강한다.
  2. 공성온도가 하강한다.
  3. 공정점이 고탄소측으로 이동한다.
  4. 오스테나이트에 대한 탄소 용해도가 감소한다.
(정답률: 58%)
  • Si(규소)는 Fe-C 계에서 페라이트 안정화 원소로 작용하며, 이로 인해 오스테나이트 영역이 축소되어 오스테나이트에 대한 탄소 용해도가 감소하게 됩니다.
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2과목: 금속조직

21. 확산에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 확산속도가 큰 것일수록 활성화에너지가 크다.
  2. 입계는 입내에 비하여 결합이 많아 확산이 일어나기 쉽다.
  3. 온도가 낮을 때는 입계 확산과 입내 확산과의 차이가 크게 된다.
  4. 이원(二元) 이상의 합금에서 복합적인 상호 확산을 반응 확산이라 한다.
(정답률: 49%)
  • 확산 속도와 활성화 에너지는 서로 반비례 관계에 있습니다. 즉, 활성화 에너지가 클수록 원자가 이동하기 어려워 확산 속도는 감소합니다.

    오답 노트
    입계는 입내보다 원자 결합이 느슨하여 확산이 쉽습니다. / 온도가 낮을수록 확산 경로 간의 에너지 차이가 확산 속도에 더 큰 영향을 줍니다. / 이원 이상의 합금에서 상호 확산이 일어나는 것을 반응 확산이라 합니다.
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22. 새로운 상이 성장할 때의 계면 이동이 개개의 원자가 열적으로 활성화된 이동으로 일어나는 경우의 변태는?

  1. 무확산 변태
  2. 고속형 변태
  3. 확산형 변태
  4. 전단형 변태
(정답률: 79%)
  • 개개의 원자가 열적으로 활성화되어 이동함으로써 새로운 상이 성장하고 계면이 이동하는 변태 방식은 확산형 변태의 핵심 정의입니다.
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23. 금속의 온도가 낮을 때 확산의 활성화 에너지 크기가 큰 순서에서 작은 순서로 나열된 것은?

  1. 입계확산＞표면확산＞격자확산
  2. 격자확산＞입계확산＞표면확산
  3. 입계확산＞격자확산＞표면확산
  4. 격자확산＞표면확산＞입계확산
(정답률: 68%)
  • 확산 속도는 활성화 에너지가 클수록 느려집니다. 원자 이동의 저항이 가장 큰 격자 확산이 활성화 에너지가 가장 높고, 상대적으로 원자 배열이 느슨한 입계와 표면 순으로 에너지가 낮아집니다.
    따라서 활성화 에너지 크기는 격자확산 > 입계확산 > 표면확산 순입니다.
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24. 규칙-불규칙 변태의 일반적인 성질의 설명으로 틀린 것은?

  1. 규칙격자가 생기면 전도전자의 신란이 많아 전기전도도가 커진다.
  2. Ni3 Mn 합금의 경우 규칙상은 강자성이나, 불규칙상은 상자성을 갖는다.
  3. 큐리점에서 비얼의 증가는 단위 규칙도 때문이다.
  4. 규칙화가 진행되면 강도 및 경도가 증가한다.
(정답률: 55%)
  • 규칙-불규칙 변태에서 규칙격자가 형성되면 원자 배열이 정돈되어 전도전자의 산란이 감소하게 됩니다. 따라서 전기전도도는 커지는 것이 아니라 오히려 불규칙상에 비해 변화하며, 일반적으로 산란이 많아지면 전기전도도는 감소합니다.
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25. 응고시 체적 팽창이 발생하는 금속은?

  1. Sn
  2. Sb
  3. Pb
  4. Zn
(정답률: 52%)
  • 대부분의 금속은 응고 시 수축하지만, 안티모니(Sb), 비스무트(Bi), 물 등 일부 물질은 응고 시 체적이 팽창하는 특성을 가집니다.
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26. 탄소강의 오스테나이트(austenite)상의 결정 구조는?

  1. BCC
  2. BCT
  3. FCC
  4. HCP
(정답률: 69%)
  • 탄소강의 고온상인 오스테나이트(austenite)는 면심입방구조인 FCC 결정 구조를 가집니다.
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27. 면심입방정에서 가장 조밀한 원자면은?

  1. (100)
  2. (110)
  3. (120)
  4. (111)
(정답률: 68%)
  • 면심입방정(FCC) 구조에서 원자들이 가장 빽빽하게 배열되어 원자 충진율이 최대가 되는 면은 (111)면입니다.
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28. 용융금속을 냉각시킬 때 냉각속도와 열흐름의 방향 등의 조건을 적절히 선택하여 1개의 결정핵만 성장시켜 단결정(single crystal)을 생성하는 방법은?

  1. 밀러(Miller)법
  2. 브래그(Bragg)법
  3. 베가드(Vegard)법
  4. 브리즈만(Bridgeman)법
(정답률: 67%)
  • 용융금속의 냉각 속도와 열흐름 방향을 정밀하게 제어하여 단 하나의 결정핵만을 성장시켜 단결정을 제조하는 대표적인 방법은 브리즈만(Bridgeman)법입니다.
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29. 가공 변형이 전혀 없는 상태 즉, 완전 풀림 상태에서 금속 결정 내의 전위수는?

  1. 101~102/cm2
  2. 103~104/cm2
  3. 106~108/cm2
  4. 1011~1012/cm2
(정답률: 75%)
  • 완전 풀림 상태(Annealed state)의 금속 결정 내에는 가공 변형이 없더라도 기본적으로 존재하는 전위가 있으며, 일반적으로 $10^{6} \sim 10^{8}/cm^{2}$ 정도의 전위 밀도를 가집니다.
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30. 회복(reccovery)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 회복고정에 전기저항은 증가하고 경도는 감소한다.
  2. 회복의 과정에서 여러 성질의 변화는 반드시 동일한 경과를 보인다.
  3. 융점이 낮은 금속에서는 가공 후 실온에 방치하면 회복이 일어나지 않는다.
  4. 결정립의 모양이나 방향에는 변화를 일으키지 않고 물리, 기계적 성질만이 변화한다.
(정답률: 78%)
  • 회복은 재결정 전 단계로, 가공으로 인해 쌓인 내부 응력이 제거되는 과정입니다. 이때 결정립의 모양이나 방향은 변하지 않고 전기전도도, 내부 응력과 같은 물리적·기계적 성질만 변화하는 것이 특징입니다.

    오답 노트
    회복 과정에서 여러 성질의 변화는 반드시 동일한 경과를 보이지 않습니다.
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31. 0.8%C 강이 오스테나이트에서 펄라이트로의 조직변화 과정을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 오스테나이트 입계에서 핵이 발생한다.
  2. 시멘타이트 주위에는 탄소 부족으로 페라이트가 형성된다.
  3. 시멘타이트와 페라이트가 교대로 생성, 성장하여 충상조직을 형성한다.
  4. 시멘타이트 양과 페라이트 양은 대력 1:1 비율로 형성된다.
(정답률: 70%)
  • 펄라이트 변태 시 시멘타이트와 페라이트의 분율은 합금의 탄소 함량에 따라 결정됩니다. $0.8\%C$ 강(공석강)의 경우, 레버 룰(Lever Rule)에 의해 페라이트와 시멘타이트의 양적 비율은 $1:1$이 아니라, 각 상의 밀도와 탄소 용해도를 고려한 분율로 결정되며 실제 부피비나 질량비가 $1:1$로 형성된다는 설명은 틀린 것입니다.
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32. 임계전단응력 τ=F/Aㆍcosøcosλ로 표시된다. 이 식에서 슈미드(Schmid) 인자에 해당되는 것은?

  1. A
  2. F
  3. F/A
  4. cosøcosλ
(정답률: 73%)
  • 슈미드 인자(Schmid factor)는 외력이 가해지는 방향과 슬립면의 법선 벡터 사이의 각도 $\phi$, 그리고 슬립 방향과 외력 방향 사이의 각도 $\lambda$에 의해 결정되는 기하학적 인자입니다.
    따라서 $\cos\phi\cos\lambda$가 슈미드 인자에 해당합니다.
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33. Fick의 제1법칙 식으로 옳은 것은? (단, D는 확산점수이다.)

(정답률: 80%)
  • Fick의 제1법칙은 확산 유속이 농도 기울기에 비례한다는 법칙으로, 확산 방향이 고농도에서 저농도로 향하므로 마이너스($-$) 부호가 붙습니다.
    $$\text{정답: } $$
    $$J = -D \frac{dC}{dx}$$
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34. Fe-C 평형 상태도에서 공정점의 자유도(F)는?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 74%)
  • 깁스의 자유도 법칙 $F = C - P + 2$를 적용합니다. Fe-C 평형 상태도의 공정점에서는 성분 수 $C=2$ (Fe, C), 상의 수 $P=3$ (액상, $\gamma$상, $\alpha$상)이며, 압력이 일정하므로 변수 하나를 제외합니다.
    ① [기본 공식] $F = C - P + 1$
    ② [숫자 대입] $F = 2 - 3 + 1$
    ③ [최종 결과] $F = 0$
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35. 원자배열이 불규칙격자상태인 고용체를 높은 온도에서 서서히 냉각시키면 어느 온도에서 규칙격자의 상태로 변화한다 이때의 온도는?

  1. 공석온도
  2. 변태온도
  3. 전이온도
  4. 재결정온도
(정답률: 70%)
  • 불규칙 격자 상태의 고용체가 냉각되어 원자들이 특정 위치에 규칙적으로 배열되는 상태로 변하는 온도를 전이온도라고 합니다.

    오답 노트
    공석온도: 공석 반응이 일어나는 온도
    변태온도: 결정 구조가 변하는 온도
    재결정온도: 가공된 금속이 가열되어 새로운 결정립이 생성되는 온도
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36. Gibb's의 3성분계의 그림에서 P조성 합금 중의 A성분의 양은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. A - F
  2. P - E
  3. P - F
  4. P - D
(정답률: 65%)
  • 해당 문제는 문제 풀이에 필수적인 Gibb's 3성분계 상태도 그림이 누락되어 있어 논리적인 도출이 불가능합니다. 다만, 공식 정답인 P - E가 해당 상태도에서 A성분의 함량을 나타내는 선분임을 확인하시기 바랍니다.
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37. 탄소강에서 탄소량의 증가에 따라 증가하는 성질은?

  1. 비중
  2. 전기저항
  3. 팽창계수
  4. 열전도도
(정답률: 67%)
  • 탄소강에서 탄소 함유량이 증가하면 격자 왜곡이 심해져 전자의 이동이 방해받으므로 전기저항이 증가합니다.

    오답 노트
    열전도도: 탄소량 증가 시 감소함
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38. Fe-C 평형상태도에서 순철의 변태가 아닌 것은?

  1. A1 변태
  2. A2 변태
  3. A3 변태
  4. A4 변태
(정답률: 80%)
  • 순철은 응고 후 냉각 과정에서 $\text{A}_{4}$, $\text{A}_{3}$, $\text{A}_{2}$ 변태를 거치며 상변화가 일어납니다. $\text{A}_{1}$ 변태는 탄소 함유량이 있는 강에서 나타나는 공석 변태이므로 순철의 변태에는 해당하지 않습니다.
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39. Fe-C 평형상태도에서 a고용체 + Fe3C의 기계적 혼합물은?

  1. 페라이트(ferrite)
  2. 마텐자이트(martensite)
  3. 펄라이트(pearlite)
  4. 오스테나이트(austenite)
(정답률: 60%)
  • 펄라이트는 $\alpha$ 고용체(페라이트)와 $\text{Fe}_{3}\text{C}$(시멘타이트)가 층상 구조로 교대로 배열된 기계적 혼합 조직을 말합니다.
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40. 고용체 강화 합금에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고용체가 형성되면 용질원자 근처에 응력장이 형성된다.
  2. 용매와 용질원자 사이의 원자크기가 비슷할 때 강화효과가 크다.
  3. 일반적으로 용마원자의 격자에 용질원자가 고용되면 순금속보다 강한 합금이 된다.
  4. 용질원자에 의한 응력장은 가동 전위의 응력장과 상호 작용을 하여 전위의 이동을 방해함으로써 강화된다.
(정답률: 52%)
  • 고용체 강화는 용매 원자와 용질 원자의 크기 차이로 인해 격자 왜곡과 응력장이 형성되어 전위의 이동을 방해할 때 발생합니다. 따라서 원자 크기 차이가 클수록 강화 효과가 더 커집니다.

    오답 노트
    용매와 용질원자 사이의 원자크기가 비슷할 때 강화효과가 크다: 크기 차이가 작으면 격자 왜곡이 적어 강화 효과가 감소함
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3과목: 금속열처리

41. 0℃ 이하의 온도, 즉 Sub-zero 온도에서 냉각시키는 심냉처리의 목적으로 옳은 것은?

  1. 경화된 강의 잔류오스테나이트를 펄라이트화한다.
  2. 경화된 강의 잔류펄라이트를 시멘타이트화한다.
  3. 경화된 강의 잔류시멘타이트를 펄라이트화한다.
  4. 경화된 강의 잔류오스테나이트를 마텐자이트화한다.
(정답률: 79%)
  • 심냉처리는 0℃ 이하의 극저온으로 냉각하여, 퀜칭 후에도 미처 변태되지 않고 남아있는 잔류오스테나이트를 마텐자이트로 완전히 변태시켜 경도와 치수 안정성을 높이는 처리입니다.
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42. 탬퍼링 균열의 원인이 아닌 것은?

  1. 탬퍼링의 급속 가열
  2. 탈탄층이 있는 경우
  3. 탬퍼링 온도로부터 서냉
  4. 담금질이 끝나지 않은 상태의 것을 탬퍼링한 경우
(정답률: 77%)
  • 탬퍼링 균열은 급속 가열, 탈탄층 존재, 불완전한 담금질 상태 등 내부 응력이 급격히 변할 때 발생합니다. 탬퍼링 온도로부터 서냉하는 것은 응력을 완화시키는 과정이므로 균열의 원인이 되지 않습니다.
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43. 냉각제의 냉각효과를 지배하는 인자로 관련이 가장 적은 것은?

  1. 점성
  2. 비중
  3. 기화열
  4. 열전도도
(정답률: 66%)
  • 냉각제의 냉각 효과는 열전달 효율과 관련된 열전도도, 기화열, 그리고 유체의 흐름을 결정하는 점성에 의해 지배됩니다. 비중은 냉각 성능을 결정하는 직접적인 인자가 아닙니다.
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44. 강의 열처리시 담금질형성을 향상시키는 원소로 가장 적합한 것은?

  1. S
  2. Pb
  3. Mn
  4. Zn
(정답률: 73%)
  • 망간(Mn)은 강의 경화능을 높여 담금질 효과를 향상시키며, 황(S)의 악영향을 억제하는 역할을 하는 대표적인 합금 원소입니다.
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45. 공구강 및 합금강에서는 Cr과 공존하여 열처리성과 열처리 변형을 억제하는 합금 원소는?

  1. Al
  2. Mo
  3. S
  4. Cu
(정답률: 70%)
  • 몰리브덴(Mo)은 크롬(Cr)과 함께 첨가되어 템퍼 취성을 방지하고, 열처리 시 변형을 억제하며 경화능을 향상시키는 역할을 합니다.
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46. 철합금의 표면에 봉소를 확산시켜 붕소 화합물을 형성하는 침붕처리는 열충격 분위기에서 균열이 발생할 가능성이 높다. 이를 방지하기 위한 바람직한 화합물층은?

  1. FeB+Fe2B의 복합층
  2. FeB+Fe3B의 복합층
  3. Fe3B의 단일층
  4. Fe2B의 단일층
(정답률: 42%)
  • 침붕처리 시 $Fe_{2}B$ 단일층은 $FeB$ 층에 비해 취성이 적고 열팽창 계수 차이가 작아, 열충격 분위기에서 균열 발생을 방지하는 데 가장 바람직합니다.
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47. 경호능과 질량효과(Mass effect)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 임계냉각속도가 클수록 경화하기 쉽다.
  2. 정화의 깊이와 경도의 분포를 지배하는 성질을 경화능이라 한다.
  3. 강재의 크기에 따라 담금질효과가 달라지는 현상을 질량효과라 한다.
  4. 경화능이란 담금질경화하기 쉬운 정도 즉 마텐자이트 조직으로 얻기 쉬운 성질을 나타낸다.
(정답률: 48%)
  • 임계냉각속도는 경화를 위해 필요한 최소한의 냉각 속도를 의미합니다. 따라서 임계냉각속도가 클수록 더 빠르게 냉각해야 하므로 경화능(경화되기 쉬운 성질)은 오히려 떨어집니다.
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48. 다음 열처리에서 가장 이상적인 담금질 방법으로 옳은 것은?

  1. Ar' 변태가 일어나는 구역은 급냉하고, Ar" 변태구역에서는 서냉한다.
  2. Ar' 변태가 일어나는 구역은 급냉하고, Ar" 변태구역에서는 급냉한다.
  3. Ar' 변태가 일어나는 구역은 서냉하고, Ar" 변태구역에서는 서냉한다.
  4. Ar' 변태가 일어나는 구역은 서냉하고, Ar" 변태구역에서는 급냉한다.
(정답률: 82%)
  • 가장 이상적인 담금질은 $Ar'$ 변태 구역에서는 마텐자이트 조직을 얻기 위해 급냉하고, $Ar''$ 변태 구역에서는 변형과 균열을 방지하기 위해 서냉하는 것입니다.
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49. 인성을 증가시킬 목적으로 A1 변태점 이하에서 처리하는 열처리 방법은?

  1. 풀림
  2. 뜨임
  3. 담금질
  4. 노멀라이징
(정답률: 66%)
  • 뜨임은 담금질 후 $A_{1}$ 변태점 이하의 온도로 가열하여 내부 응력을 제거하고 인성을 증가시키는 열처리 방법입니다.
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50. 가열로의 기초 필수 설비가 아닌 것은?

  1. 내화물
  2. 온도계
  3. 냉각장치
  4. 가열 장치
(정답률: 75%)
  • 가열로는 재료를 특정 온도까지 올리는 것이 목적이므로 내화물, 온도계, 가열 장치가 필수적입니다. 냉각장치는 가열 후 별도의 공정으로 취급하며 가열로 자체의 기초 필수 설비로는 보지 않습니다.
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51. 냉각시의 A3 변태(Aγ3)를 설명한 것 중 옳은 것은?

  1. 723℃의 온도 범위에서 일어나는 변태이다.
  2. 910℃의 온도 범위에서 일어나는 변태이다.
  3. 순철에서는 δ상이 Y상으로 변태하는 온도이다.
  4. HCP에서 FCC로의 격자 변화가 일어나는 변태이다.
(정답률: 76%)
  • 냉각 시의 $A_{3}$ 변태는 오스테나이트($\gamma$)가 페라이트($\alpha$)로 변하기 시작하는 변태로, 순철 기준으로 약 $910^{\circ}C$ 부근에서 일어납니다.

    오답 노트
    $723^{\circ}C$: $A_{1}$ 변태 온도입니다.
    $\delta$상이 $\gamma$상으로 변태: $A_{4}$ 변태에 해당합니다.
    HCP에서 FCC로의 변화: $A_{3}$ 변태는 BCC(페라이트)와 FCC(오스테나이트) 사이의 변화입니다.
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52. 가스침탄법에서 침탄품의 품질관리에 직접적으로 영향을 미치는 분위기(로기)관리는 가장 중요한 인자이다. 통상적으로 노 분위기를 관리하는 방법은?

  1. C분석
  2. CO분석
  3. CO2분석
  4. C3H8분석
(정답률: 61%)
  • 가스침탄법에서는 로 내의 탄소 포텐셜을 정밀하게 제어해야 하며, 이를 위해 분위기 가스 중의 $CO_{2}$ 농도를 분석하여 탄소 농도를 관리하는 것이 가장 중요합니다.
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53. Al 합금 주문의 질별 기호 중 ACIA-F에서 F가 의미하는 것은?

  1. 이널링한 것
  2. 가공경화한 것
  3. 용체화 처리한 것
  4. 제조한 그대로의 것
(정답률: 74%)
  • Al 합금의 질별 기호에서 F(As Fabricated)는 제조한 그대로의 상태를 의미합니다.

    오답 노트
    어닐링: A
    가공경화: H
    용체화 처리: T
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54. 일처리 균열 발생 감소를 위한 설계상의 방법 중 잘못된 것은?

  1. 내면의 우각에 R을 준다.
  2. 응력 집중부를 만들어 준다.
  3. 두꺼운 단면과 엷은 단면은 분리시킨다.
  4. 살이 엷은 부분에 구멍이 집중되지 않도록 한다.
(정답률: 74%)
  • 균열을 방지하기 위해서는 응력이 한곳에 집중되지 않도록 분산시키는 설계가 핵심입니다. 따라서 응력 집중부를 만들어 주는 것은 균열 발생을 촉진하는 잘못된 방법입니다.

    오답 노트
    내면의 우각에 R을 준다, 두꺼운 단면과 엷은 단면 분리, 구멍 집중 방지: 모두 응력 집중을 완화하여 균열을 방지하는 올바른 설계법입니다.
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55. 석출 경화형 구리 합금인 Cu-Be합금의 용체화 처리 방법으로 가장 적절한 것은?

  1. 가능한 한 최저온도 이하에서 처리한다.
  2. 가능한 한 최고온도를 초과하여 처리한다.
  3. 가능한 한 가장 늦은 속도로 담금질해야 한다.
  4. 가능한 한 용질 원자 Be이 충분히 용해 되도록 한다.
(정답률: 78%)
  • 용체화 처리(Solution Treatment)의 핵심은 합금 원소를 기지 조직 속에 완전히 녹여 균일한 단상 고용체를 만드는 것입니다. 따라서 Cu-Be 합금에서는 용질 원자인 Be이 충분히 용해되도록 처리하는 것이 가장 적절합니다.
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56. 흑체로부터의 복사선 가운데 가시 광선만을 이용하는 온도계로 700℃ 이상에서 사용되는 것은?

  1. 저항온도계
  2. 광고온도계
  3. 열전온도계
  4. 방사온도계
(정답률: 79%)
  • 광고온도계(Optical Pyrometer)는 흑체에서 방출되는 가시광선의 밝기를 표준 광원과 비교하여 온도를 측정하는 장치로, 주로 $700^{\circ}\text{C}$이상의 고온 측정에 사용됩니다.
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57. 베이나이트 변태에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 베이나이트는 오스테나이트와 탄화물로 분해한다.
  2. 오스어닐링 처리를 하는 경우, 베이나이트가 생성된다.
  3. 저탄소강에서 상부와 하부 베이나이트는 탄소 농도에 따라서 변화한다.
  4. 0.7% 이상의 탄소강에서 상부와 베이나이트는 약 850℃를 경계로 구분이 된다.
(정답률: 60%)
  • 베이나이트 변태는 탄소 농도와 변태 온도에 따라 상부 베이나이트와 하부 베이나이트로 구분되며, 특히 저탄소강에서는 탄소 농도에 따라 그 형태와 특성이 변화합니다.
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58. 강의 마텐자이트변태에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 마텐자이트 조직은 C가 고용된 고용체이다.
  2. 탄소강의 마텐자이트조직은 조밀육방격자이다.
  3. 냉각시 확산이 많이 일어날수록 마텐자이트 변태생성량이 많아진다.
  4. 마텐자이트 변태가 일어날 때 오래 유지 할수록 변태량이 많아지는 시간의 존 변태이다.
(정답률: 59%)
  • 마텐자이트는 오스테나이트 상태에서 급랭 시 탄소(C)가 빠져나가지 못하고 격자 내에 강제로 고용된 과포화 고용체 조직입니다.

    오답 노트
    탄소강의 마텐자이트 조직: 체심 정방 격자(BCT) 구조임
    확산 영향: 확산이 억제되어야 마텐자이트가 생성됨
    변태 특성: 시간에 관계없이 온도에 의해 결정되는 무확산 변태임
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59. 강재를 담금질할 때 연속 냉각변태의 표시로 옳은 것은?

  1. CCT
  2. TAA
  3. ESA
  4. FRT
(정답률: 83%)
  • 강재를 담금질할 때 냉각 속도에 따른 변태 거동을 나타낸 연속 냉각 변태 곡선은 CCT(Continuous Cooling Transformation)라고 합니다.
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60. 분위기로에서 일반적으로 사용되는 중성 분위기 가스는?

  1. F
  2. O2
  3. Cl
  4. N2
(정답률: 70%)
  • 분위기로에서 산화나 질화를 방지하기 위해 사용하는 중성 분위기 가스로는 화학적으로 안정적인 $N_{2}$(질소)가 일반적으로 사용됩니다.
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4과목: 재료시험

61. 쇼어 경도 시험할 때의 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 시험은 안정된 위치에서 실시한다.
  2. 다이아몬드선단의 마모여부를 점검한다.
  3. 시험편에 디름 등이 묻지 않도록 해야 한다.
  4. 고무와 같은 탄성률의 차이가 큰 재료를 선택하여 시험한다.
(정답률: 81%)
  • 쇼어 경도 시험은 반발 높이를 측정하는 방식이므로, 고무와 같이 탄성률의 차이가 너무 큰 재료는 정확한 경도 측정이 어려워 시험 재료로 적합하지 않습니다.
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62. 정량 조직검사인 ASTM 결정입도 측정법에서 각 시야에서의 입도변호인 a와 각 입도변호에 따른 시야수 b가 다른 표와 같이 나타났을 때 ASTM 입도번호(Nm)는?

  1. 5.1
  2. 6.8
  3. 7.5
  4. 8.0
(정답률: 59%)
  • ASTM 결정입도 측정법에서 입도번호는 각 입도번호와 해당 시야수의 곱의 합을 전체 시야수의 합으로 나눈 가중 평균값으로 계산합니다.
    $$\text{ASTM 입도번호} = \frac{\sum a \times b}{\sum b}$$
    $$\text{ASTM 입도번호} = \frac{20 + 42 + 40}{4 + 6 + 5}$$
    $$\text{ASTM 입도번호} = 6.8$$
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63. 밀폐된 용기의 누설검사로써 검사할 부분을 용액 중에 담근 후 공기, 질소 또는 헬륨가스 등을 통과시켜 누설부위에서 기포가 나타나게 하여 검사하는 방법은?

  1. 버블법
  2. 자기포화법
  3. 습식현상법
  4. 설퍼프린트법
(정답률: 80%)
  • 검사 대상을 액체 속에 넣고 내부의 가스를 방출시켜 누설 부위에서 발생하는 기포(bubble)를 통해 누설 여부를 확인하는 방법이 버블법입니다.
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64. 구리판, 알루미늄판 등 연성을 알기 위한 시험방법으로 커핑시험(cupping test)이라고도 불리는 시험방법은?

  1. 경도시험
  2. 압축시험
  3. 에릭슨시험
  4. 비틀림시험
(정답률: 82%)
  • 구리판이나 알루미늄판과 같은 금속 재료의 연성을 측정하기 위해 펀치로 눌러 컵 모양으로 변형시키는 에릭슨시험은 커핑시험(cupping test)이라고도 불립니다.
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65. 강재에 함유된 비금속 개재물 중 황화물계 개재물의 분류에 해당되는 것은?

  1. 그룹 A
  2. 그룹 B
  3. 그룹 C
  4. 그룹 D
(정답률: 79%)
  • 강재 내 비금속 개재물 분류 기준에서 황화물계 개재물은 그룹 A로 분류됩니다.
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66. 연강 시험편을 암슬러형 비틀림 시험에서 시험하는 경우 도오크(torque)의 비틀림 각도가 갑자기 증가하는 점은?

  1. 파단점
  2. 최대한중점
  3. 항복점
  4. 비례한계정
(정답률: 65%)
  • 비틀림 시험 시 하중을 가하다가 어느 지점에 도달하면 하중의 증가 없이도 비틀림 각도가 급격히 증가하는 현상이 발생하는데, 이 지점을 항복점이라고 합니다.
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67. 미국 ASTM에서 추천한 봉재의 압축시편 규격이 아닌 것은? (단, h : 높이, d : 직경이다.)

  1. 단주시험편 : h=0.9d
  2. 판주시험편 : h=2d
  3. 중주시험편 h=3d
  4. 장주시험편 : h=10d
(정답률: 71%)
  • ASTM 압축시편 규격에 따르면 단주시험편은 $h=0.9d$, 중주시험편은 $h=3d$, 장주시험편은 $h=10d$를 기준으로 합니다. 판주시험편 $h=2d$라는 규격은 해당 기준에 포함되지 않습니다.
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68. 와류탐상검사의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 도체에 적용된다.
  2. 고온 부위의 시험체에 탐상이 가능하다.
  3. 시험체에 비접촉으로 탐상이 가능하다.
  4. 시험체의 내부에 있는 결함검출을 대상으로 한다.
(정답률: 65%)
  • 와류탐상검사는 전도성 재료의 표면 및 표면 근처의 결함을 검출하는 시험법입니다. 따라서 시험체의 내부에 있는 결함검출을 대상으로 한다는 설명은 틀린 것입니다.
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69. 압축시험의 응력과 변형률 관계에서, m＜1 곡선에 해당되는 재료는?

  1. 강
  2. 고무
  3. 황동
  4. 콘크리트
(정답률: 72%)
  • 압축시험의 응력-변형률 관계에서 지수 $m$의 값에 따라 재료의 특성이 구분됩니다.
    고무와 같은 비금속 재료는 $m < 1$의 특성을 가집니다.

    오답 노트
    강, 황동: 금속 재료로 $m > 1$
    콘크리트: $m > 1$
    완전 탄성체: $m = 1$
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70. 재료표면의 변형에 따라 저항력을 구치로 나타내는 값으로서 재료의 단단한 정도를 파악하고자 시험하는 것은?

  1. 경도
  2. 인성
  3. 충격값
  4. 마모율
(정답률: 78%)
  • 재료의 표면에 압입자를 눌러 넣어 발생하는 변형(압입 깊이나 면적)을 통해 재료의 단단한 정도를 수치로 나타내는 성질을 경도라고 합니다.
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71. 금속을 현미경 조직 검사하는 주목적으로 옳은 것은?

  1. 입계면의 강도 조사
  2. 금속 입자의 크기 조사
  3. 원소의 배열상태 조사
  4. 조성, 성분 및 중량 조사
(정답률: 60%)
  • 금속 현미경 조직 검사는 시편의 표면을 연마하고 부식시켜 현미경으로 관찰함으로써 금속 입자의 크기, 결정립의 모양, 상의 분포 등을 조사하는 것이 주 목적입니다.
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72. KS B 0809에서 정한 충격 시험편의 나비는 10mm이다. 그러나 재료의 사정에 의해 표준치수의 시험편 채취가 불가능한 경우 나비의 축소사이즈에 해당되지 않는 것은?

  1. 1.5mm
  2. 2.5mm
  3. 5.0mm
  4. 7.5mm
(정답률: 58%)
  • KS B 0809 표준 충격 시험편 나비 $10\text{mm}$의 축소 사이즈는 표준 치수의 $\frac{1}{4}$, $\frac{2}{4}$, $\frac{3}{4}$ 배로 규정합니다.
    따라서 축소 사이즈는 $2.5\text{mm}$, $5.0\text{mm}$, $7.5\text{mm}$가 가능하며, $1.5\text{mm}$는 해당되지 않습니다.
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73. 인장시험에 사용하는 용어와 이에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 평행부 : 시험편의 중앙부에서 동일 단면을 갖는 부분
  2. 물림부 : 시험편의 끝부분으로서 시험기의 물림장치에 물려지는 부분
  3. 정형시험편 : 시험편의 평행부 단면적에 관계없이 각 부분의 모양, 치수가 일정하게 정해진 시험편
  4. 어깨부의 반지름 : 물림부의 응력을 균일하게 분산사키기 위하여 물림부와 평행부 사이에 만든 원호부분의 지름
(정답률: 70%)
  • 어깨부의 반지름은 물림부와 평행부 사이의 급격한 단면 변화로 인한 응력 집중을 방지하기 위해 만든 원호 부분의 반지름을 의미합니다. 지름이라고 설명한 부분은 틀린 정의입니다.
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74. 굽힘 시험에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 시험편에 힘이 가하여지는 쪽의 응력은 인장력이 된다.
  2. 시험편의 양 끝 부분을 측정하여 크리프선도를 결정할 수 있다.
  3. 주철의 굽힙 시험에서 응력은 보통 과단계수로서 그 크기를 정한다.
  4. 재료의 압축에 대한 항압력 시험과 균열유무를 시험하는 궁곡 저항 시험으로 분류된다.
(정답률: 35%)
  • 주철과 같이 취성이 강한 재료의 굽힘 시험에서는 응력을 보통 과단계수(Modulus of Rupture)로 나타내어 그 크기를 결정합니다.

    오답 노트
    힘이 가해지는 쪽: 압축력이 발생하며, 반대쪽이 인장력이 됩니다.
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75. 일정한 온도에서 일정한 하중을 장시간 유지하면 변형이 증가되는 현상은?

  1. 소성 현상
  2. 탄성 현상
  3. 피로 현상
  4. 크리프 현상
(정답률: 70%)
  • 고온 환경에서 일정한 하중이 장시간 가해질 때, 시간이 경과함에 따라 재료의 변형이 계속해서 증가하는 현상을 크리프 현상이라고 합니다.

    오답 노트
    소성 현상: 항복점 이상의 힘을 가해 영구 변형이 남는 현상
    탄성 현상: 하중 제거 시 원래 상태로 돌아오는 현상
    피로 현상: 반복적인 하중으로 인해 파괴되는 현상
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76. 방사선투과시험에서 투과 사진을 식별하기 위하여 사진에 글자나 기호를 새겨 넣는데 사용하는 것은?

  1. 계조계
  2. 필름마커
  3. 농도계
  4. 투과도계
(정답률: 79%)
  • 방사선투과시험(RT)에서 촬영된 필름의 위치나 부위, 식별 번호 등을 표시하기 위해 사진 위에 글자나 기호를 새겨 넣는 도구를 필름마커라고 합니다.

    오답 노트
    계조계/농도계: 필름의 검은 정도(농도)를 측정하는 도구
    투과도계: 투과 두께의 적정성을 확인하는 표준 시편
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77. 마모 시험의 결과에 영향을 미치는 요인이 아닌 것은?

  1. 윤활제 사용 유무
  2. 표면 다듬질 정도
  3. 상대 금속의 굵기
  4. 상대 금속의 성질
(정답률: 76%)
  • 마모는 두 물체의 상대 운동 시 표면의 성질, 거칠기, 윤활 상태 등에 의해 결정됩니다. 상대 금속의 굵기는 접촉 면적이나 압력에는 영향을 줄 수 있으나, 마모 메커니즘 자체를 결정짓는 직접적인 요인은 아닙니다.
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78. 그라인더 불꽃 검사법에서 특수강의 불꽃운 함유한 특수원소의 종류에 따라 변화하는데, 이들 특수원소 중 탄소 파열을 지지하는 원소는?

  1. Mn
  2. Cr
  3. Ni
  4. V
(정답률: 43%)
  • 그라인더 불꽃 검사 시 Ni(니켈)은 탄소 파열을 지지하여 불꽃의 형태나 색상 변화에 영향을 주는 특수 원소입니다.
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79. 안전점검의 추진 4단계 순서로 옳은 것은?

  1. 실태 파악→결함 발견→대책 결정→대책 실시
  2. 실태 파악→대책 결정→대책 실시→결함 발견
  3. 결함 발견→대책 실시→대책 결정→실태 파악
  4. 결함 발견→실태 파악→대책 결정→대책 실시
(정답률: 60%)
  • 안전점검은 현재의 상태를 확인하는 실태 파악에서 시작하여, 문제점을 찾아내는 결함 발견, 해결 방안을 세우는 대책 결정, 그리고 이를 실행하는 대책 실시 순으로 진행됩니다.
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80. 파열 조직율 5% 피크랄로 에칭한 후 200~500배로 검경하였을 때 페라이트가 철의 벽개면에 석축하여 여러 가지 방향으로 층상을 이루고 있는 조직은?

  1. 시멘타이트 조직
  2. 마텐자이트 조직
  3. 오스테나이트 조직
  4. 비트만스테텐 조직
(정답률: 64%)
  • 비트만스테텐 조직은 파열 조직율 5% 피크랄로 에칭 후 검경 시, 페라이트가 철의 벽개면에 석축하여 여러 방향으로 층상을 이루는 특징을 가진 조직입니다.
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