금속재료산업기사 필기 기출문제복원 (2015-09-19)

금속재료산업기사 2015-09-19 필기 기출문제 해설

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금속재료산업기사
(2015-09-19 기출문제)

목록

1과목: 금속재료

1. 금속초미립자의 특성을 설명한 것 중 옳은 것은?

  1. Cr계 합금 초미립자는 빛을 잘 흡수한다.
  2. 활성이 강하여 화학반응을 일으키지 않는다.
  3. 저온에서 열저항이 매우 커 열의 부도체이다.
  4. 표면장력이 없으므로 내부에 기압이 없어 압력이 발생하지 않는다.
(정답률: 69%)
  • 금속 초미립자는 입자 크기가 매우 작아져 특수한 광학적, 화학적 성질을 갖게 되며, 특히 Cr계 합금 초미립자는 빛을 잘 흡수하는 특성을 보입니다.

    오답 노트
    화학반응: 표면적이 넓어 활성이 매우 강하며 화학반응이 잘 일어남
    열저항: 저온에서 열전도도가 높아 열의 도체임
    표면장력: 매우 작은 입자이므로 강한 표면장력과 내부 압력이 발생함
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2. 다음 중 연질자성재료가 아닌 것은?

  1. 퍼멀로이
  2. 센더스트
  3. Si 강판
  4. 알니코 자석
(정답률: 64%)
  • 연질자성재료는 외부 자기장을 제거하면 자성이 쉽게 사라지는 재료(퍼멀로이, 센더스트, Si 강판 등)를 말합니다. 반면, 알니코 자석은 한 번 자화되면 자성을 강하게 유지하는 경자성재료입니다.
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3. 면심입방격자(FCC)는 단위격자 내에 몇 개의 원자가 존재하는가?

  1. 2개
  2. 4개
  3. 8개
  4. 12개
(정답률: 76%)
  • 면심입방격자(FCC)는 꼭짓점에 $8 \times \frac{1}{8} = 1$개, 각 면의 중심에 $6 \times \frac{1}{2} = 3$개의 원자가 존재하여 총 4개의 원자가 포함됩니다.
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4. 탄소강에서 상온취성의 원인이 되는 원소는?

  1. 인(P)
  2. 규소(Si)
  3. 아연(Zn)
  4. 망간(Mn)
(정답률: 86%)
  • 탄소강에서 인(P)은 결정립계에 편석되어 상온에서 충격값이 급격히 저하되는 상온취성을 유발하는 대표적인 원소입니다.
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5. Al-Si계 합금에서 개량처리(modification)에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 개량처리제로 알칼리 염류를 첨가한다.
  2. 개량처리제로 금속나트륨을 첨가한다.
  3. Si 결정을 미세화하기 위해 개량처리제를 첨가한다.
  4. Al 결정을 미세화하기 위해 개량처리제를 첨가한다.
(정답률: 55%)
  • Al-Si계 합금의 개량처리는 조대한 Si(규소) 결정을 미세화하여 기계적 성질을 개선하는 것이 목적입니다. 이를 위해 금속나트륨이나 알칼리 염류를 첨가합니다.

    오답 노트
    Al 결정 미세화: 이는 개량처리가 아닌 결정립 미세화 처리(Grain Refinement)의 목적입니다.
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6. 반도체에 빛을 조사하면 흡수나 여과된 캐리어(전자)에 의한 도전율의 변화가 생기는 현상은?

  1. 광전효과
  2. 표피효과
  3. 제백효과
  4. 흘피치효과
(정답률: 83%)
  • 반도체에 빛을 조사했을 때 광자가 에너지를 전달하여 전자-정공 쌍이 생성되고, 이로 인해 캐리어 농도가 증가하여 도전율이 변하는 현상을 광전효과라고 합니다.
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7. Ti에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 내식성이 우수하다.
  2. 비강도(강도/중량)가 높다.
  3. 활성이 커서 고온산화가 잘된다.
  4. 면심입방정으로 소성변형에 제약이 없다.
(정답률: 63%)
  • 티타늄(Ti)은 상온에서 조밀육방격자(HCP) 구조를 가지며, 이로 인해 슬립계가 적어 면심입방격자(FCC) 구조에 비해 소성변형에 제약이 많습니다.

    오답 노트
    내식성 우수: 산화피막 형성으로 매우 우수함
    비강도 높음: 무게 대비 강도가 매우 뛰어남
    고온산화: 활성이 커서 고온에서 산소와 쉽게 반응함
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8. 주철에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 강에 비해 융점이 낮고 유동성이 좋다.
  2. 탄소함량 약 2.0%를 기준으로 강과 주철을 구분한다.
  3. 탄소당량(C.E)은 탄소(C), 망간(Mn)의 %에 의해 산출된다.
  4. 주철의 조직에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 냉각속도와 화학성분이다.
(정답률: 59%)
  • 주철의 탄소당량(C.E)은 탄소(C)와 규소(Si)의 함량에 의해 산출됩니다.

    오답 노트
    탄소당량: 망간(Mn)이 아닌 규소(Si)가 핵심 인자임
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9. 내적 외적 응력이 작용하고 있는 강을 염화물이나 알칼리용액 중에서 사용하면 국부적인 균열을 일으키고 결국은 파괴되는 현상인 응력부식균열을 일으키기 쉬운 스테인리스강은?

  1. 페라이트계
  2. 석출경화형
  3. 마텐자이트계
  4. 오스테나이트계
(정답률: 70%)
  • 오스테나이트계 스테인리스강은 내식성이 우수하지만, 염화물이나 알칼리 용액 환경에서 내적·외적 응력이 동시에 작용할 때 국부적인 균열이 발생하는 응력부식균열(SCC)에 취약한 특성이 있습니다.
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10. 순철의 변태에서 A3 A4 변태의 설면 중 틀린 것은?

  1. A3 변태점은 약 910℃ 이다.
  2. A4 변태점은 약 1400℃ 이다.
  3. A3, A4 변태는 순철의 동소변태이다.
  4. 가열시 A3 변태는 격자상수가 감소한다.
(정답률: 80%)
  • 가열 시 $A_3$ 변태는 $\gamma$철(FCC) 상태에서 $\alpha$철(BCC) 상태로 변하는 동소변태가 일어나며, 이때 격자상수가 증가합니다.

    오답 노트
    A3 변태점: 약 $910^{\circ}C$ (옳음)
    A4 변태점: 약 $1394^{\circ}C$ (옳음)
    A3, A4 변태: 순철의 동소변태 (옳음)
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11. 46% Ni-Fe합금으로 열팽창계수 및 내식성에 있어 백금을 대용할 수 있어 전구봉입선등으로 사용 가능한 것은?

  1. 인바(Invar)
  2. 엘린바(Eilnva)
  3. 퍼멀로이(Pernalloy)
  4. 플레티나이트(Platinite)
(정답률: 72%)
  • 플레티나이트(Platinite)는 $46\%$ Ni-Fe 합금으로, 열팽창계수가 낮고 내식성이 뛰어나 백금(Pt)의 대용품으로 전구 봉입선 등에 사용되는 재료입니다.
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12. 탄소 함유량이 가장 적은 것은?

  1. 암코철
  2. 아공석강
  3. 과공석강
  4. 과공정주철
(정답률: 74%)
  • 철-탄소 평형 상태도에서 탄소 함유량은 암코철 < 아공석강 < 과공석강 < 과공정주철 순으로 증가합니다. 암코철은 탄소 함유량이 매우 적은 순철에 가까운 철입니다.
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13. 분말야금(powder metallurgy)의 특징이 옳지 않은 것은?

  1. 절삭공정을 생략할 수 있다.
  2. 다공질의 금속재료를 만들 수 있다.
  3. 제조과정에서 융점까지 온도를 올려야 한다.
  4. 융해법으로는 만들 수 없는 합금을 만들 수 있다.
(정답률: 73%)
  • 분말야금은 금속 분말을 압축하고 융점 이하의 온도에서 가열(소결)하여 성형하는 공법입니다. 따라서 융점까지 온도를 올릴 필요가 없으며, 이를 통해 절삭 공정 생략, 다공질 재료 제조, 난융합 합금 제조가 가능합니다.
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14. 전연성이 매우 커서 약 10-6cm 두께의 박판 또는 1g을 2000m 선으로 가공할 수 있는 것은?

  1. Au
  2. Sn
  3. Ir
  4. Os
(정답률: 76%)
  • 금(Au)은 금속 중 전연성이 가장 뛰어나 매우 얇은 박판이나 가느다란 선으로 가공하기에 가장 적합한 재료입니다.
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15. 황동에 10~20% Ni을 첨가한 것으로 탄성 및 내식성이 좋으므로 탄성재료나 화학기계용 재료에 사용되는 것은?

  1. 양은
  2. Y합금
  3. 텅갈로이
  4. 길딩메탈
(정답률: 69%)
  • 양은(Cu-Zn-Ni)은 황동에 $10 \sim 20\%$의 니켈(Ni)을 첨가한 합금으로, 내식성과 탄성이 우수하여 화학 기계나 탄성 재료로 사용됩니다.
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16. 베어링 합금이 갖추어야 할 조건 중 틀린 것은?

  1. 열전도율이 클 것
  2. 마찰계수가 적을 것
  3. 소착에 대한 저항력이 작을 것
  4. 충분한 점성과 인성이 있을 것
(정답률: 78%)
  • 베어링 합금은 마찰 시 고착되는 현상인 소착을 방지해야 하므로, 소착에 대한 저항력이 커야 합니다.
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17. 열간가공의 특징으로 틀린 것은?

  1. 재질이 균일화된다.
  2. 기공의 생성을 촉진시킨다.
  3. 강괴 내부의 미세균열이 엽착된다.
  4. 방향성이 있는 구조조직이 제거된다.
(정답률: 61%)
  • 열간가공은 재료를 재결정 온도 이상에서 가공하는 것으로, 내부의 기공을 압착하여 제거함으로써 조직을 치밀하게 만드는 특징이 있습니다.

    오답 노트
    기공의 생성 촉진: 기공을 제거하고 치밀화함
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18. 베어링에 사용되는 동계 합금인 켈밋(kelmet)의 합금조성으로 옳은 것은?

  1. Cu-Co
  2. Cu-Pb
  3. Cu-Mg
  4. Cu- Si
(정답률: 76%)
  • 켈밋(kelmet)은 구리(Cu)에 납(Pb)을 첨가한 동계 합금으로, 베어링 재료로 널리 사용됩니다.
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19. 고탄소강에 Cr, Mo, V, Mn 등을 첨가한 냉간금형 합금강으로 담금질성이 좋고 열처리 변형이 적어 인발형, 냉간단조용형, 성형롤 등에 사용되는 합금계는?

  1. STS3
  2. STD11
  3. SKH51
  4. STD61
(정답률: 65%)
  • STD11은 고탄소강에 Cr, Mo, V 등을 첨가한 냉간 금형용 합금강으로, 담금질성이 우수하고 열처리 변형이 적어 인발형, 냉간단조용형, 성형롤 등에 주로 사용됩니다.
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20. 고망간강의 일종인 해드필드 강(hadfield steel)의 설명으로 틀린 것은?

  1. 수인법을 이용한 강이다.
  2. 주요 조성은 0.9~1.4C%, 10~15Mn%이다.
  3. 열전도성이 좋고, 열팽창계수가 작아 열변형을 일으키지 않는다.
  4. 광석, 암석의 파쇄기 등 심한 충격과 마모를 받는 부품에 이용된다.
(정답률: 66%)
  • 해드필드 강은 망간강의 일종으로 내마모성과 내충격성이 매우 뛰어나 파쇄기 등에 사용되지만, 열전도성이 낮고 열팽창계수가 커서 열변형이 일어나기 쉬운 특성을 가집니다.
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2과목: 금속조직

21. 동소변태에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 자성의 변화가 일어난다.
  2. 결정구조의 변화가 일어난다.
  3. 원자배열의 변화가 일어난다.
  4. 급속히 비연속적으로 일어난다.
(정답률: 60%)
  • 동소변태는 온도나 압력의 변화에 따라 결정 구조와 원자 배열이 변하는 현상으로, 일반적으로 연속적으로 일어나며 자성의 변화는 동소변태의 직접적인 정의나 필수 조건이 아닙니다.
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22. FE-C계 상태도에서 포정점에 해당하는 것은?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 74%)
  • FE-C계 상태도에서 포정 반응은 액상($L$)이 고상($\delta$) 및 다른 고상($\gamma$)으로 동시에 변하는 반응을 말하며, 제시된 이미지 에서 점 B가 이에 해당합니다.
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23. 강의 마텐자이트 변태에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 면심입방격자이다.
  2. 무확산 과정이다.
  3. 원자의 협동운동에 의한 변태가 아니다.
  4. 변태량은 냉각온도의 영향을 받지 않는다.
(정답률: 79%)
  • 마텐자이트 변태는 원자의 확산 없이 격자 구조가 순식간에 변하는 무확산 변태(Diffusionless transformation)입니다.

    오답 노트
    면심입방격자이다: 체심정방격자(BCT) 구조를 가집니다.
    원자의 협동운동에 의한 변태가 아니다: 원자들이 동시에 일정 방향으로 이동하는 협동적 전단 운동입니다.
    변태량은 냉각온도의 영향을 받지 않는다: 냉각 온도(Ms, Mf 온도)에 따라 변태 정도가 결정됩니다.
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24. 고용체합금의 시효경화를 위한 조건으로서 옳은 것은?

  1. 석출물이 기지조직과 부정합 상태이어야 한다.
  2. 고용체의 용해한도가 온도감소에 따라 급감해야 한다.
  3. 급냉에 의해 제 2상의 석출이 잘 이루어져야 한다.
  4. 기지상은 연성이 아닌 강성이며 석출물은 연한 상이어야 한다.
(정답률: 43%)
  • 시효경화가 일어나려면 온도 감소에 따라 고용도가 급격히 감소하여, 과포화 고용체 상태에서 미세한 석출물이 균일하게 형성될 수 있는 조건이 갖춰져야 합니다.

    오답 노트
    석출물이 기지조직과 부정합 상태이어야 한다: 정합 상태일 때 전위의 이동을 더 효과적으로 방해하여 경화 효과가 큽니다.
    급냉에 의해 제 2상의 석출이 잘 이루어져야 한다: 급냉은 석출을 억제하여 과포화 고용체를 만들기 위한 과정입니다.
    기지상은 연성이 아닌 강성이며 석출물은 연한 상이어야 한다: 일반적으로 연한 기지 조직 내에 단단한 석출물이 분산되어 있어야 강도가 향상됩니다.
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25. 입방정계에 속하는 금속이 응고할 때 결정이 성장하는 우선 방향은?

  1. [100]
  2. [110]
  3. [111]
  4. [123]
(정답률: 64%)
  • 입방정계 금속이 응고할 때, 원자 충진 밀도가 가장 낮아 성장이 가장 빠른 우선 성장 방향은 $[100]$ 방향입니다.
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26. 순금속 내에서 동일 원자시에 일어나는 확산은?

  1. 자기확산
  2. 상호확산
  3. 입계확산
  4. 불순물확산
(정답률: 81%)
  • 순금속 내에서 동일한 종류의 원자가 서로 위치를 바꾸며 이동하는 현상을 자기확산이라고 합니다.
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27. 다음 재 결정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 내부에 새로운 결정립의 핵이 발생한다.
  2. 고순도의 금속일수록 재결정하기가 어렵다.
  3. 가공 전의 결정립이 작을수록 재결정 완료후의 결정립은 작다.
  4. 석출물이나 이종원자가 존재하면 재결정의 진행이 방해된다.
(정답률: 65%)
  • 재결정은 가공 경화된 금속 내부에 새로운 결정립의 핵이 생성되어 성장하는 과정입니다. 금속의 순도가 높을수록 핵 생성에 필요한 에너지가 낮아져 재결정이 더 쉽게 일어납니다.

    오답 노트
    내부에 새로운 결정립의 핵이 발생한다: 재결정의 기본 정의입니다.
    가공 전의 결정립이 작을수록 재결정 완료후의 결정립은 작다: 초기 결정립 크기가 재결정 결정립 크기에 영향을 줍니다.
    석출물이나 이종원자가 존재하면 재결정의 진행이 방해된다: 불순물은 결정립계의 이동을 방해하여 재결정을 억제합니다.
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28. 체심입방격자와 면심입방격자의 슬립면은?

  1. 체심임방격자 : (110), 면심입방격자 : (111)
  2. 체심임방격자 : (111), 면심입방격자 : (110)
  3. 체심임방격자 : (101), 면심입방격자 : (110)
  4. 체심임방격자 : (110), 면심입방격자 : (101)
(정답률: 70%)
  • 금속의 슬립은 원자 밀도가 가장 높은 면에서 발생합니다. 체심입방격자(BCC)는 (110) 면이, 면심입방격자(FCC)는 (111) 면이 가장 조밀한 면이므로 각각의 슬립면이 됩니다.
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29. 금속의 확산에서 확산속도가 빠른 것에서 늦은 순서로 옳은 것은?

  1. 입계확산＞표면확산＞격자확산
  2. 표면확산＞격자확산＞입계확산
  3. 격자확산＞입계확산＞표면확산
  4. 표면확산＞입계확산＞격자확산
(정답률: 74%)
  • 확산 속도는 원자가 이동할 때 마주하는 저항(에너지 장벽)이 작을수록 빠릅니다. 원자 밀도가 가장 낮고 이동이 자유로운 표면이 가장 빠르며, 그다음이 입계, 가장 밀집된 격자 내부 순으로 확산이 일어납니다.
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30. 일정 압력하에서 깁스(Gibbs)의 상율(Phase rule)을 이용하면 응축계에서 3성분계의 자유도가 0일 때는 상이 몇 개 공존할 때인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 52%)
  • 일정 압력 조건에서의 깁스 상율 공식을 사용하여 상의 개수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $F = C - P + 1$
    ② [숫자 대입] $0 = 3 - P + 1$
    ③ [최종 결과] $P = 4$
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31. 불규칙 상태의 고용체를 고온에서 천천히 냉각하면 어느 온도에서 규칙격자로 변화한다. 이 때 성질의 변화로 틀린 것은?

  1. 강도의 증가
  2. 연성의 증가
  3. 경도의 증가
  4. 전기전도도의 증가
(정답률: 64%)
  • 불규칙 고용체가 규칙격자로 변화하면 원자 배열이 정돈되면서 격자 변형이 억제되고 결합력이 강화됩니다. 이로 인해 강도와 경도가 증가하고 전기전도도가 향상되지만, 변형 능력이 떨어지므로 연성은 감소하게 됩니다.
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32. 냉간가공된 금속을 풀림할 때 일어나는 3단계의 순서가 옳은 것은?

  1. 회복→재결정→결정립 성장
  2. 재결정→회복→결정립 성장
  3. 결정립 성장→재결정→회복
  4. 결정립 성장→회복→재결정
(정답률: 82%)
  • 냉간가공된 금속을 가열하면 내부 응력이 제거되는 회복 단계, 새로운 결정립이 생성되는 재결정 단계, 그리고 결정립이 커지는 결정립 성장 단계 순으로 진행됩니다.
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33. A원자와 B원자로 된 규칙격자 합금이 있다. A원자의 농도가 40%, B원자의 농도가 60% 이며, a격자상의 한 점을 A원자가 차지하는 확률이 0.79라고 한다면 A원자의 장범위 규칙도는?

  1. 0.40
  2. 0.48
  3. 0.51
  4. 0.65
(정답률: 38%)
  • 장범위 규칙도 $\alpha$는 특정 격자점에 해당 원자가 차지하는 확률에서 무작위로 차지할 확률(농도)을 뺀 값을, 해당 원자가 차지해야 할 최대 확률(1-농도)로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\alpha = \frac{r_A - X_A}{1 - X_A}$
    ② [숫자 대입] $\alpha = \frac{0.79 - 0.40}{1 - 0.40}$
    ③ [최종 결과] $\alpha = 0.65$
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34. Mn을 첨가하면 감소시킬 수 있는 취성은?

  1. 적열취성
  2. 저온취성
  3. 청열취성
  4. 뜨임취성
(정답률: 61%)
  • 강철에 Mn(망간)을 첨가하면 황(S)과 결합하여 MnS를 형성함으로써, 고온에서 황화철(FeS)에 의해 발생하는 적열취성을 제거할 수 있습니다.
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35. 금속의 소성변형을 일으키는 방법이 아닌 것은?

  1. 슬립변형
  2. 쌍정변형
  3. 킹크변형
  4. 탄성변형
(정답률: 66%)
  • 소성변형은 하중을 제거해도 원래 상태로 돌아가지 않는 영구 변형을 의미하며, 슬립, 쌍정, 킹크 변형이 이에 해당합니다.

    오답 노트
    탄성변형: 하중 제거 시 원래 상태로 복원되는 가역적 변형이므로 소성변형이 아닙니다.
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36. 규칙격자의 분류에서 체심입방격자형의 AB형이 아닌 것은?

  1. CuAu
  2. CuZn
  3. FeAl
  4. AgCd
(정답률: 51%)
  • CuAu는 체심입방격자(BCC)가 아닌 면심입방격자(FCC) 구조를 가지는 규칙격자 합금입니다. 반면 CuZn, FeAl, AgCd는 대표적인 BCC 구조의 AB형 규칙격자입니다.
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37. 1차원적인 격자결함으로서 결정격자 내에서 선을 중심으로 하여 그 주위에 격자의 뒤틀림을 일으키는 결함은?

  1. 전위
  2. 점결함
  3. 체적결함
  4. 계면결함
(정답률: 72%)
  • 전위는 결정격자 내에서 선(Line)을 중심으로 주위에 격자 뒤틀림을 일으키는 대표적인 1차원적 선결함입니다.

    오답 노트
    점결함: 0차원 결함
    계면결함: 2차원 결함
    체적결함: 3차원 결함
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38. 다음 중 다각화(polygonization)와 관련 없는 것은?

  1. 킹크(kink)
  2. 회복(recovery)
  3. 서브결정(sub-grain)
  4. 칼날전위(edge dislocation)
(정답률: 46%)
  • 다각화는 회복 단계에서 전위들이 재배열되어 서브결정을 형성하는 과정이며, 이때 칼날전위의 배열이 핵심적인 역할을 합니다.

    오답 노트
    킹크: 전위선 자체가 꺾이는 국부적인 변형으로, 다각화의 전체적인 메커니즘과는 거리가 멉니다.
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39. 다음의 금속강화 방법 중 고온에서 효과가 가장 좋은 방법은?

  1. 급냉하여 강화시켰다.
  2. 압연가공하여 강화시켰다.
  3. 고용체를 석출시켜 강화시켰다.
  4. 고용원소를 고용시켜 강화시켰다.
(정답률: 53%)
  • 고온에서는 전위의 이동이 활발해져 가공경화나 석출강화의 효과가 감소합니다. 반면, 고용원소를 고용시켜 격자 왜곡을 일으키는 고용강화는 상대적으로 고온에서도 강화 효과가 잘 유지됩니다.
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40. Al-4% Cu 합금에서 석출강화처리 방법이 아닌 것은?

  1. 용체화처리
  2. 급랭처리
  3. 시효처리
  4. 심랭처리
(정답률: 49%)
  • Al-4% Cu 합금의 석출강화는 용체화처리, 급랭처리, 시효처리의 과정을 통해 이루어집니다.
    심랭처리는 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 변태시키기 위한 목적으로 사용되는 처리법이므로 석출강화와는 무관합니다.
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3과목: 금속열처리

41. Al 합금 질별 기호 중 용체화 처리 후 안정화 처리한 것의 기호로 옳은 것은?

  1. T1
  2. T4
  3. T6
  4. T7
(정답률: 52%)
  • 알루미늄 합금의 열처리 상태 기호 중 T7은 용체화 처리 후 냉각하고, 이후 안정화 처리를 하여 응력 부식 균열 저항성을 높인 상태를 의미합니다.
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42. 탄소강(SM45C)을 마텐자이트조직으로 하기 위한 열처리 방법은?

  1. 뜨임(tempering)
  2. 담금질(quenchinh)
  3. 풀림(annealong)
  4. 물림(normalizing)
(정답률: 71%)
  • 탄소강을 고온으로 가열하여 오스테나이트 상태로 만든 후 급냉시키면 매우 단단한 마텐자이트 조직이 형성됩니다. 이러한 열처리 방법을 담금질(quenching)이라고 합니다.
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43. 상온 가공한 황동제품의 시기균열(season crack)을 방지하는 열처리는?

  1. 담금질
  2. 노멀라이징
  3. 저온 어닐링
  4. 고온탬퍼링
(정답률: 68%)
  • 황동 제품을 상온 가공하면 내부 응력이 쌓여 시간이 지난 후 균열이 발생하는 시기균열이 나타날 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 응력을 제거하는 저온 어닐링(응력제거 풀림) 처리를 수행합니다.
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44. 재료를 오스테나이트화 한 후 코(nose) 구역을 통과 하도록 급냉하고 시험편의 내외가 동일 온도에 도달한 다음 적당한 방법으로 서성가공을 하여 공랭, 유랭 또는 수냉으로 마텐자이트 변태를 일으키는 것은?

  1. 수인법
  2. 파텐팅
  3. 제어압연
  4. Ms 담금질
(정답률: 53%)
  • 오스테나이트화 후 코(nose) 구역을 빠르게 통과하여 냉각시킨 뒤, 적절한 가공을 통해 마텐자이트 변태를 유도하는 공정은 제어압연의 핵심 과정입니다.
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45. 탄소강을 고온에서 열처리할 때 표면 산화나 탈탄이 발생한다. 이를 방지하기 위하여 조성하는 로 내의 분위기로 틀린 것은?

  1. 진공의 분위기
  2. Ar 가스 분위기
  3. 환원성 가스 분위기
  4. 산화성 가스 분위기
(정답률: 74%)
  • 고온 열처리 시 표면 산화와 탈탄을 막으려면 산소와의 접촉을 차단해야 합니다. 따라서 진공, 불활성 가스(Ar), 환원성 가스 분위기를 조성하며, 산화성 가스 분위기는 오히려 산화를 촉진하므로 틀린 방법입니다.
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46. 열처리의 목적이 아닌 것은?

  1. 조직을 안정화시키기 위하여
  2. 내식성을 개선시키기 위하여
  3. 경도 또는 인창력을 증가시키기 위하여
  4. 조직을 조대화하고 방향성을 크게 하기 위하여
(정답률: 83%)
  • 열처리는 재료의 기계적 성질을 개선하고 조직을 안정화하며 내식성 및 경도를 높이기 위해 수행합니다. 조직을 조대화하고 방향성을 크게 하는 것은 재료의 성질을 불균일하게 만들어 일반적으로 피해야 할 사항입니다.
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47. 강의 항온 열처리 중 오스테나이트 영역에서 냉각하여 Ms와 Mf 사이에서 행하는 항온처리로 오스테나이트의 일부는 마텐자이트가 되고 일부는 베이나이트의 혼합 조직이 되는 처리는?

  1. 스퍼터링
  2. 마템퍼링
  3. 오스포밍
  4. 오스템퍼링
(정답률: 56%)
  • 마템퍼링은 오스테나이트 상태에서 냉각하여 $M_s$와 $M_f$ 사이의 온도에서 항온 유지하는 처리입니다. 이 과정에서 오스테나이트의 일부는 마텐자이트로 변하고, 나머지는 베이나이트와 혼합된 조직이 형성되어 변형과 균열을 최소화합니다.
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48. 침탄깊이와 관련이 가장 적은 것은?

  1. 가열온도
  2. 유지시간
  3. 가열로의 종류
  4. 침탄제의 종류
(정답률: 78%)
  • 침탄깊이는 탄소가 확산되는 양에 결정되며, 이는 확산 속도에 영향을 주는 가열온도, 탄소가 침투하는 유지시간, 그리고 탄소 공급원인 침탄제의 종류에 직접적인 영향을 받습니다. 가열로의 종류는 열전달 방식의 차이일 뿐, 설정된 온도와 시간이 동일하다면 침탄깊이 자체에 미치는 영향은 가장 적습니다.
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49. 초심랭처리의 효과로 틀린 것은?

  1. 잔류응력이 증가한다.
  2. 내마멸성이 현저히 향상된다.
  3. 조직의 미세화와 미세 탄화물의 석출이 이루어진다.
  4. 잔류 오스테나이트가 대부분 마텐자이트로 변태한다.
(정답률: 65%)
  • 초심랭처리는 극저온으로 냉각하여 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 변태시킴으로써 조직을 미세화하고 내마멸성을 높이는 처리입니다. 이 과정에서 내부 응력이 제거되어 잔류응력은 오히려 감소하게 됩니다.
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50. 열처리 설비 제작 시 로 내부에 사용되는 재료가 아닌 것은?

  1. 열선
  2. 콘덴서
  3. 내화물
  4. 열전대
(정답률: 80%)
  • 열처리 로 내부는 고온의 열을 발생시키고 유지해야 하므로, 열을 내는 열선, 열을 견디는 내화물, 온도를 측정하는 열전대가 필수적입니다. 반면 콘덴서는 전하를 저장하는 전기 소자로, 로 내부의 가열 및 단열 구조와는 무관한 부품입니다.
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51. 변성로에서 그을음을 제거하기 위한 번아웃(burn out)작업 방법으로 틀린 것은?

  1. 원료가스의 송입을 중지한다.
  2. 변성로의 온도를 상용온도보다 약 580℃ 정도 낮춘다.
  3. 변성로에 변성 능력의 약 10% 정도의 공기를 송입한다.
  4. 변성로 내 가연성 가스가 없다고 판단될 때 공기 송입량을 늘린다.
(정답률: 66%)
  • 번아웃 작업 시 가연성 가스가 남아있는 상태에서 갑자기 공기 송입량을 늘리면 폭발의 위험이 있으므로, 가연성 가스가 완전히 제거된 것을 확인한 후 점진적으로 공기를 투입해야 합니다.
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52. 과공석강(1.5%)을 완전 풀림(full annealing)하였을 때 나타나는 조직은?

  1. 페라이트+층상 펄라이트
  2. 층상 펄라이트+스텔라이트
  3. 시멘타이트+층상 펄라이트
  4. 시멘타이트+구상 펄라이트
(정답률: 73%)
  • 과공석강을 완전 풀림(Full Annealing)하면 공석 온도 이상으로 가열 후 서냉하게 되며, 그 결과 조직은 시멘타이트와 층상 펄라이트의 혼합물로 나타납니다.
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53. 인상담금질(Time Quenching)에서 인상시기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가열물의 직경 또는 두께 3mm 당 1초 동안 수냉한 후 유냉 또는 공냉한다.
  2. 화색(化色)이 나타나지 않을 때까지 2배의 시간만큼 수냉한 후 공냉한다.
  3. 기름의 기포발생이 시작되었을 때 꺼내어 공냉한다.
  4. 가열물의 직경 또는 두께 1mm당 1초 동안 유냉한 후 공냉한다.
(정답률: 59%)
  • 인상담금질의 인상시기는 가열물의 두께나 냉각 매체에 따른 정확한 시간 계산을 통해 결정하며, 단순히 기름의 기포 발생 시점을 기준으로 결정하지 않습니다.

    오답 노트
    가열물 직경 3mm당 1초 수냉 후 유/공냉: 옳은 방법
    화색 미발생 시까지 2배 시간 수냉 후 공냉: 옳은 방법
    가열물 직경 1mm당 1초 유냉 후 공냉: 옳은 방법
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54. 금속 침투법 중에서 세라다이징에 사용되는 원소는?

  1. B
  2. Zn
  3. Al
  4. Cr
(정답률: 70%)
  • 세라다이징(Sherardizing)은 아연($Zn$) 분말을 사용하여 강철 표면에 아연 층을 확산 침투시키는 공정입니다.
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55. 냉각의 단계를 1~3단계로 나눌 때 시료가 냉각액의 증기에 감싸이는 단계로 냉각 속도가 극히 느린 단계는?

  1. 1단계
  2. 2단계
  3. 3단계
  4. 4단계
(정답률: 67%)
  • 냉각 과정의 1단계는 시료 주위에 냉각액의 증기막이 형성되는 증기막 단계입니다. 이 증기막이 열전달을 방해하여 냉각 속도가 가장 느리게 나타납니다.
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56. 마레이징강(maraging steel)의 열처리 방법에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 580℃에서 1시간 유지하여 용체화 처리한 후 유냉 또는 로냉하여 마텐자이트화 한다.
  2. 1100℃에서 반드시 수냉 처리하여 오스테나이트를 미세하게 석출, 경화시킨다.
  3. 1100℃에서 1시간 유지하여 용체화 처리한 후 로냉하여 조직을 안정화시킨다.
  4. 850℃에서 1시간 유지하여 용체화 처리한 후 공냉 또는 수냉하여 480℃에서 3시간 시효처리한다.
(정답률: 60%)
  • 마레이징강은 저탄소 마텐자이트 조직을 만든 후 시효 처리를 통해 석출 경화시키는 강재입니다. $850^{\circ}C$에서 용체화 처리 후 공냉 또는 수냉하고, $480^{\circ}C$에서 약 3시간 동안 시효 처리하여 강도를 높이는 것이 올바른 공정입니다.
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57. 담금질 시에 가열온도가 높거나 가열유지 시간이 길어질 때 나타날 수 있는 대표적인 결함으로 적당한 것은?

  1. 결정립 조대화
  2. 결정립 미세화
  3. 경화도 증가
  4. 청열 취성
(정답률: 67%)
  • 담금질 시 가열 온도가 너무 높거나 유지 시간이 길어지면 금속 조직의 결정 알갱이가 비정상적으로 커지는 결정립 조대화 현상이 발생하여 기계적 성질이 저하됩니다.
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58. 열처리 온도측정에 사용되는 열전대(thermo couple) 온도계에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 열전대는 2종의 금속을 접합하고 짧은 절연관을 넣어 그 위에 보호관을 씌워 사용한다.
  2. 열전대에 쓰이는 재료로는 내열, 내식성이 뛰어나고 고온에서도 기계적 강도가 커야한다.
  3. 열전대에 쓰이는 재료로는 열기전력이 크고 안정성이 있으며 히스테리시스 차가 없어야 한다.
  4. 보호관으로는 1000℃이하의 온도로 사용하는 비금속관(석영, 알루미나소결관)과 1000℃ 이상의 온도에 사용되는 금속관(고크롬강, 니켈크롬강)이 있다.
(정답률: 65%)
  • 보호관의 재질 선택은 온도 범위에 따라 결정되는데, 일반적으로 고온($1000^{\circ}C$이상)에서는 내열성이 강한 비금속관(석영, 알루미나 등)을 사용하고, 상대적으로 낮은 온도에서는 금속관을 사용하므로 설명이 반대로 되어 있습니다.
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59. 강을 열처리할 때 냉각 방법의 3가지 형식 중 냉각 도중에 냉각 속도 변화를 위하여 공기 중에서 냉각하는 방법은?

  1. 2단 냉각
  2. 연속 냉각
  3. 항온 냉각
  4. 열욕 냉각
(정답률: 60%)
  • 2단 냉각은 냉각 과정 중 냉각 속도를 조절하기 위해 1차 냉각 후 공기 중에서 냉각하는 방식을 포함하는 냉각 방법입니다.
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60. 펄라이트 가단주철의 제조방법으로 틀린 것은?

  1. 합금첨가에 의한 방법
  2. 열처리 곡선의 변화에 의한 방법
  3. 백심가단주철의 재열처리에 의한 방법
  4. 흑심가단주철의 재열처리에 의한 방법
(정답률: 57%)
  • 펄라이트 가단주철은 합금 첨가, 열처리 곡선 변화, 또는 흑심가단주철의 재열처리를 통해 제조할 수 있으나, 백심가단주철의 재열처리는 해당 제조방법에 포함되지 않습니다.
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4과목: 재료시험

61. 현미경 조직시험용 부식액 중 알루미늄 및 알루미늄합금에 적합한 시약의 명칭은?

  1. 왕수
  2. 질산알콩 용액
  3. 염화제2철 용액
  4. 수산화나트륨 용액
(정답률: 66%)
  • 알루미늄 및 알루미늄 합금의 조직을 관찰하기 위해 사용하는 대표적인 부식액은 수산화나트륨 용액입니다.
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62. 일반적 재료시험을 정적 시험과 동적 시험방법으로 나눌 때 동적 시험 방법에 해당되는 것은?

  1. 압축 시험
  2. 충격 시험
  3. 전단 시험
  4. 비틀림 시험
(정답률: 77%)
  • 재료시험에서 하중을 매우 빠르게 가하여 재료의 취성과 인성을 측정하는 충격 시험은 대표적인 동적 시험 방법입니다.

    오답 노트
    압축, 전단, 비틀림 시험: 하중을 서서히 가하는 정적 시험 방법
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63. 피로시험의 종류 중 시험편의 축방향에 인장 및 압축이 교대로 작용하는 시험은?

  1. 반복 굽힘 시험
  2. 반복 인장 압축 시험
  3. 반복 비틀림 시험
  4. 반복 응력 피로 시험
(정답률: 73%)
  • 피로시험 중 시험편의 축방향을 따라 인장력과 압축력이 번갈아 가며 작용하여 재료의 피로 특성을 측정하는 방법은 반복 인장 압축 시험입니다.
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64. 철강제의 설퍼프린트 시험결과에서 황(S)편석의 분포가 강재의 중심부로부터 표면쪽으로 증가하여 나타나는 편석을 무엇이라고 하는가?

  1. 정편석(SN)
  2. 역편석(SI)
  3. 주상편석(SCO)
  4. 중심부편석(SC)
(정답률: 54%)
  • 설퍼프린트 시험에서 황(S)의 분포가 강재의 중심부보다 표면 쪽에서 더 높게 나타나는 현상을 역편석(SI)이라고 합니다.

    오답 노트
    정편석(SN): 표면보다 중심부의 황 농도가 더 높은 일반적인 편석 현상
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65. 마모시험편 제작 시 주의사항에 해당되지 않는 것은?

  1. 보관 시는 데시케이터를 사용한다.
  2. 시험편은 항상 열처리된 시험편만을 사용한다.
  3. 불필요한 표면 산화, 기름이나 물 등의 오염을 억제한다.
  4. 가공에 의한 잔류응력이나 표면 변질을 최대한 억제한다.
(정답률: 79%)
  • 마모시험편은 재료 본연의 특성을 측정해야 하므로, 반드시 열처리된 시험편만 사용해야 한다는 제약은 없으며 목적에 따라 열처리 여부를 결정합니다.

    오답 노트
    데시케이터 사용, 오염 억제, 잔류응력 억제: 시험편의 순수성을 유지하기 위한 필수 주의사항입니다.
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66. 다음 중 긴 시간을 필요로 하는 특수 시험은?

  1. 인장시험
  2. 압축시험
  3. 굽힘시험
  4. 크리프시험
(정답률: 83%)
  • 크리프시험은 고온에서 일정한 하중을 장기간 가했을 때 시간이 경과함에 따라 변형이 증가하는 현상을 측정하므로 매우 긴 시간이 소요되는 특수 시험입니다.
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67. 물질안전보건 제도에서 물리적 위험 물질 중 가연성 물질과 접촉하여 심한 발열 반응을 나타내는 물질은?

  1. 고독성 물질
  2. 산화성 물질
  3. 폭발성 물질
  4. 극인화성 물질
(정답률: 65%)
  • 산화성 물질은 그 자체로는 연소가 되지 않지만, 가연성 물질과 접촉했을 때 산소를 방출하여 심한 발열 반응이나 연소를 돕는 물질을 말합니다.
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68. 재료의 연성을 파악하기 위하여 구리 및 알루미늄판재를 가압 성형하여 변형 능력을 시험하는 시험법은?

  1. 샤르피 시험
  2. 에릭션 시험
  3. 암슬러 시험
  4. 크리프 시험
(정답률: 79%)
  • 에릭션 시험은 구리나 알루미늄과 같은 판재를 가압 성형하여 재료의 성형성 및 연성을 평가하는 시험법입니다.
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69. 피로한도를 알기 위해 반복횟수와 응력과의 관계를 표시한 선도는?

  1. TTT곡선
  2. S-N 곡선
  3. Creep 곡선
  4. 항온변태 곡선
(정답률: 80%)
  • 재료에 반복적인 하중이 가해질 때, 응력(Stress)의 크기와 파단까지의 반복 횟수(Number of cycles) 사이의 관계를 나타낸 곡선이므로 S-N 곡선이 정답입니다.
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70. [보기]에서 자분탐상검사가 가능한 것들로 짝지어진 것은?

  1. ㉠, ㉡, ㉦
  2. ㉡, ㉢. ㉤
  3. ㉣, ㉤, ㉧
  4. ㉢, ㉣, ㉧
(정답률: 78%)
  • 자분탐상검사는 강자성체(자석에 붙는 성질을 가진 물질)에서만 가능합니다. 제시된 보기 중 강자성체는 고합금강, 탄소강, 강자성체입니다.
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71. 내부결함을 검출하는 방법의 하나로 표면으로부터 피검사체의 깊이를 측정하는 데 가장 적합한 비파괴검사법은?

  1. 침투비파괴검사
  2. 자분비파괴검사
  3. 방사선비파괴검사
  4. 초음파비파괴검사
(정답률: 58%)
  • 초음파비파괴검사는 초음파가 내부 결함이나 바닥면에서 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 결함의 위치와 깊이를 정확하게 산출할 수 있어 깊이 측정에 가장 적합합니다.

    오답 노트
    침투비파괴검사: 표면 개구 결함만 검출 가능
    자분비파괴검사: 표면 및 표면 직하 결함 검출 가능
    방사선비파괴검사: 내부 결함 검출은 가능하나 정확한 깊이 측정은 어려움
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72. 탄소강의 불꽃시험에서 강재에 함유된 탄소량이 증가할 때 나타나는 불꽃의 특성으로 틀린 것은?

  1. 유선의 숫자가 증가한다.
  2. 파열의 숫자가 감소한다.
  3. 유선의 길이가 감소한다.
  4. 파열의 꽃잎모양이 복잡해진다.
(정답률: 66%)
  • 탄소강의 불꽃시험에서 탄소 함유량이 증가할수록 불꽃의 파열(꽃잎 모양)이 더 많아지고 복잡해지며, 유선은 더 많아지고 길이는 짧아지는 특성을 보입니다. 따라서 파열의 숫자가 감소한다는 설명은 틀린 것입니다.
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73. 비커즈 경도 시험에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, P는 하중, d는 평균 대각선의 길이이다.)

  1. HV = 1.8544 × (P/d2) 이다.
  2. 스크래치를 이용한 시험법이다.
  3. 시험편이 작고 경도가 높은 부분의 측정에 사용한다.
  4. 136° 다이아몬드 피라미드형 비커스 압입자를 사용한다.
(정답률: 68%)
  • 비커즈 경도 시험은 다이아몬드 압입자를 사용하여 재료 표면에 압입 자국을 만들어 경도를 측정하는 압입 시험법입니다. 스크래치를 이용하는 방법은 경도 시험이 아니라 긁힘 시험에 해당합니다.

    오답 노트
    HV = 1.8544 × (P/d2): 비커즈 경도 계산식으로 옳음
    시험편이 작고 경도가 높은 부분의 측정: 비커즈 시험의 주요 용도로 옳음
    136° 다이아몬드 피라미드형 비커스 압입자: 표준 압입자 규격으로 옳음
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74. 와전류탐상검사의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 비전도체만을 검사할 수 있다.
  2. 고온부위의 시험체에도 탐상이 가능하다.
  3. 시험체에 비접촉으로 탐상이 가능하다.
  4. 시험체의 표층부에 있는 결함 검출을 대상으로 한다.
(정답률: 73%)
  • 와전류 탐상검사는 전도체에 교류 자기장을 걸어 유도되는 와전류의 변화를 측정하는 원리이므로, 반드시 전기 전도성이 있는 재료여야 검사가 가능합니다.

    오답 노트
    비전도체만을 검사할 수 있다: 전도체(금속 등)만 검사 가능하며 비전도체는 검사가 불가능합니다.
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75. 금속재료의 인장시험에 의해 얻을 수 없는 것은?

  1. 연신율
  2. 내구한도
  3. 항복강도
  4. 단면수축율
(정답률: 57%)
  • 인장시험은 재료를 양쪽에서 당겨 파괴될 때까지의 하중과 변형을 측정하여 항복강도, 인장강도, 연신율, 단면수축률 등을 구하는 시험입니다.

    오답 노트
    내구한도: 반복적인 하중을 가하는 피로시험을 통해 측정하는 값입니다.
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76. 매크로(Macro)조직검사는 몇 배 이내의 배율로 확대하여 시험하는가?

  1. 10배
  2. 40배
  3. 100배
  4. 800배
(정답률: 72%)
  • 매크로(Macro) 조직검사는 육안이나 저배율 확대경을 사용하여 조직을 관찰하는 검사로, 일반적으로 10배 이내의 배율로 확대하여 시험합니다.
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77. 인장시험기에 시험편의 물림 상태가 가장 양호한 것은?

  1. (a)
  2. (b)
  3. (c)
  4. (d)
(정답률: 77%)
  • 인장시험 시 시험편이 척(Chuck)의 중심에 정확히 일치하게 물려야 하중이 편심 없이 수직으로 작용하여 정확한 측정값을 얻을 수 있습니다. 에서 (c)는 시험편이 중심에 가장 안정적으로 배치된 상태입니다.
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78. 탄소 3.5%를 함유하는 주철을 인장시험 하였더니 최대하중 7850kg에서 파단되었다. 이 시험결과 나타나는 파단면의 형태로 옳은 것은?

  1. 연성 파단면
  2. 취성 파단면
  3. 컴 모양 파단면
  4. 원추형 파단면
(정답률: 58%)
  • 탄소 함유량이 높은 주철은 연성이 매우 낮고 단단하며 깨지기 쉬운 성질을 가집니다. 따라서 인장시험 시 소성 변형 없이 갑작스럽게 파괴되는 취성 파단면이 나타납니다.
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79. 브리넬 경도시험에서 지름 5mm의 강구누르개를 사용하여 시험하중 7.355kN(750kgf)에서 얻은 브리넬 경도치가 341인 경우 올바른 표시 방법은?

  1. HBD341
  2. HBW750
  3. HBD(5/341)750
  4. HBS(5/750)341
(정답률: 63%)
  • 브리넬 경도 표시법은 경도 기호, 누르개 지름, 하중, 경도값 순으로 표기합니다. 강구(Steel ball)를 사용했으므로 기호는 HB S를 사용합니다.
    ① [기본 공식] $HB S (d / P) HV$
    ② [숫자 대입] $HB S (5 / 750) 341$
    ③ [최종 결과] $HBS(5/750)341$
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80. 금속 조직내의 상(相)의 양을 측정하는 방법에 해당하지 않는 것은?

  1. 면적 측정법
  2. 직선 측정법
  3. 점 측정법
  4. 원형 측정법
(정답률: 69%)
  • 금속 조직 내 상의 분율을 정량적으로 측정하는 대표적인 방법으로는 면적 측정법, 직선 측정법, 점 측정법이 사용됩니다. 원형 측정법은 표준적인 상 측정 방법이 아닙니다.
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