금속재료산업기사 필기 기출문제복원 (2016-03-06)

금속재료산업기사 2016-03-06 필기 기출문제 해설

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금속재료산업기사
(2016-03-06 기출문제)

목록

1과목: 금속재료

1. 다음 중 용융점이 가장 낮은 금속은?

  1. Fe
  2. Hg
  3. W
  4. Cu
(정답률: 82%)
  • 수은(Hg)은 금속 중 매우 예외적으로 용융점이 매우 낮아 상온에서도 액체 상태로 존재하는 금속입니다.
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2. 베어링용 합금이 갖추어야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 열전도율이 클 것
  2. 소착에 대한 저항력이 작을 것
  3. 충분한 점성과 인성이 있을 것
  4. 하중에 견딜 수 있는 내압력을 가질 것
(정답률: 80%)
  • 베어링용 합금은 마찰열을 빠르게 방출하기 위해 열전도율이 커야 하며, 금속 간의 달라붙음 현상인 소착을 방지하기 위해 소착에 대한 저항력이 커야 합니다.

    오답 노트
    소착에 대한 저항력이 작을 것: 소착 저항력은 커야 마찰 시 표면 손상을 막을 수 있습니다.
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3. 특수강에 첨가되는 합금원소의 효과에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. B은 경화능을 향상시킨다.
  2. V은 조직을 미세화시켜 강화한다.
  3. Cr은 담금질성을 개선시키고 페라이트 조직을 강화시키며, 뜨임취성을 일으키기 쉽다.
  4. Mn은 담금질성을 감소시키는 원소이며 1%이상 첨가하여 결정입자를 미세하게 하고 강을 강화시킨다.
(정답률: 63%)
  • Mn(망간)은 담금질성을 감소시키는 것이 아니라 오히려 증가시키며, 내마모성을 향상시키고 적열취성을 방지하는 역할을 합니다.

    오답 노트
    B: 경화능 향상 맞음
    V: 조직 미세화 및 강화 맞음
    Cr: 담금질성 개선 및 뜨임취성 유발 맞음
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4. 형상기억합금에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 형상기억효과는 일방향(one way)성의 기구이다.
  2. 실용합금에는 Ni-Ti계, Cu-AI-Ni, Cu-Zn-Al합금 등이 있다.
  3. 형상기억합금은 Ms 점을 통과시키면 마탠자이트 상에서 오스테나이트 상이 된다.
  4. 처음에 주어진 특정한 모양의 것(코일형)을 소성변형 한 것이 가열에 의하여 원래의 상태로 돌아가는 현상이다.
(정답률: 68%)
  • 형상기억합금에서 $M_s$ 점(마르텐사이트 시작 온도)을 통과하며 냉각될 때는 고온의 오스테나이트 상에서 저온의 마르텐사이트 상으로 변태합니다.

    오답 노트
    형상기억합금은 $M_s$ 점을 통과시키면 마탠자이트 상에서 오스테나이트 상이 된다: 변태 방향이 반대로 설명됨
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5. 금속을 냉간가공하면 결정입자가 미세화 되어 재료가 단단해지는 현상은?

  1. 가공경화
  2. 석출경화
  3. 시효경화
  4. 표면경화
(정답률: 79%)
  • 금속 재료에 냉간가공을 가하면 결정 입자가 미세해지고 전위 밀도가 증가하여 재료가 더 단단해지는 현상을 가공경화라고 합니다.
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6. 금속의 소성가공 방법이 아닌 것은?

  1. 압연
  2. 단조
  3. 주조
  4. 압출
(정답률: 78%)
  • 소성가공은 재료에 힘을 가해 영구적인 변형을 일으켜 모양을 만드는 방법으로 압연, 단조, 압출 등이 있습니다. 반면 주조는 금속을 녹여 액체 상태로 틀에 부어 굳히는 가공법이므로 소성가공에 해당하지 않습니다.
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7. 마그네슘(Mg)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 구상흑연주철의 첨가제로 사용된다.
  2. 절삭성이 양호하고 알칼리에 견딘다.
  3. 소성가공성이 낮아 상온변형이 곤란하다.
  4. 내산성이 좋으며, 고온에서 발화하지 않는다.
(정답률: 57%)
  • 마그네슘은 산소 친화력이 매우 높아 고온에서 쉽게 발화하며, 내산성이 매우 낮아 산에 쉽게 부식되는 특성이 있습니다.

    오답 노트
    구상흑연주철의 첨가제로 사용됨: 맞음
    절삭성이 양호하고 알칼리에 견딤: 맞음
    소성가공성이 낮아 상온변형이 곤란함: 상온 가공 시 경화 속도가 빨라 가공성이 좋지 않음
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8. Al-Si합금에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 개량처리를 하게 되면 조직이 조대화 된다.
  2. γ실루민은 Ai-Si 합금에 Mg을 넣어 시효성을 부여한 합금이다.
  3. 포정점 부근의 조성의 것을 실루민이라 하며 실용으로 사용한다.
  4. 실루민은 용융점이 높고 유동성이 좋지 않아 복잡한 사형주물에는 사용할 수 없다.
(정답률: 63%)
  • $\gamma$실루민은 Al-Si 합금에 Mg을 첨가하여 시효 경화성을 부여한 대표적인 합금으로, 일반적으로 Si $9\%$, Mg $0.5\%$ 정도가 함유되어 있습니다.

    오답 노트
    개량처리를 하게 되면 조직이 조대화 된다: 조직이 미세화됨
    포정점 부근의 조성의 것을 실루민이라 하며 실용으로 사용한다: 공정점 부근의 조성을 실루민이라 함
    실루민은 용융점이 높고 유동성이 좋지 않아 복잡한 사형주물에는 사용할 수 없다: 용융점이 낮고 유동성이 좋아 복잡한 형상 주조에 유리함
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9. 강도가 크고, 고온이나 저온의 유체에 잘 견디며 불순물을 제거하는데 사용되는 금속필터 즉, 다공성이 뛰어난 재질은 어떤방법으로 제조된 것이 가장 좋은가?

  1. 소결
  2. 기계가공
  3. 주조가공
  4. 용접가공
(정답률: 77%)
  • 금속 분말을 압축한 후 녹는점 이하의 온도에서 가열하여 결합시키는 소결 공법을 사용하면, 강도가 높으면서도 미세한 기공이 균일하게 분포된 다공성 구조를 만들 수 있어 고온·저온 유체 견딤 및 불순물 제거용 필터 제조에 가장 적합합니다.
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10. 초전도 현상과 그에 따른 재료의 설명으로 틀린 것은?

  1. 일정 온도에서 전기저항이 0 이 되는 것을 초전도라 한다.
  2. 대부분의 금속성 초전도체는 극고온에서 초전도 현상이 나타난다.
  3. 호합물계 초전도 선재에는 Nb3Sn 및 V3Ga의 화합물 등이 있다.
  4. 합금계 초전도 재료에는 Nb – Ti, Nb – Ti –Ta 등이 있다.
(정답률: 66%)
  • 금속성 초전도체는 극고온이 아니라 극저온(약 $-249^{\circ}\text{C}$ 등)에서 전기저항이 0이 되는 초전도 현상이 나타납니다.
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11. 전율고용체를 만들며 치과용, 장식용으로 쓰이는 white gold에 해당되는 합금은?

  1. Ag-Pd-Au-Cu-Zn
  2. Ag-Ti-Sn-Cu-Zn
  3. Pt-Cu-Pb-Sn-Co
  4. Pt-Pb-Sn-Co-Au
(정답률: 68%)
  • 화이트 골드(White Gold)는 금에 백금, 팔라듐, 은, 구리, 아연 등을 혼합하여 전율고용체를 형성하며, 주로 치과용이나 장식용으로 사용되는 Ag-Pd-Au-Cu-Zn 합금입니다.
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12. Fe-C 평형상태도에서 강의 A1 변태점 온도는 약 몇 ℃ 인가?

  1. 723℃
  2. 762℃
  3. 910℃
  4. 1400℃
(정답률: 88%)
  • Fe-C 평형상태도에서 오스테나이트가 펄라이트로 변태하기 시작하는 하한 온도인 $A_1$ 변태점은 약 $723^{\circ}\text{C}$입니다.
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13. 니켈과 그 합금에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 니켈의 비중은 약 8.0 이다.
  2. 니켈은 도금용 소재로 사용된다.
  3. 니켈은 인성이 풍부한 금속이다.
  4. 36%Ni-Fe 합금은 퍼멀로이(permalloy)로서 열팽창계수가 크다.
(정답률: 66%)
  • 36% Ni-Fe 합금은 인바(Invar) 또는 엘린바(Elinvar)로 불리며, 열팽창계수가 매우 작은 것이 특징입니다. 퍼멀로이(Permalloy)는 Ni 함량이 70~90%인 합금을 의미합니다.
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14. 18-4-1형 텅스텐계 고속도강에서 Cr의 함량은?

  1. 18%
  2. 4%
  3. 1%
  4. 0.4%
(정답률: 74%)
  • 18-4-1형 고속도강의 명칭은 각 합금 원소의 함량 비율을 나타내며, 순서대로 $\text{W}$ (텅스텐), $\text{Cr}$ (크롬), $\text{V}$ (바나듐)의 함량을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $\text{W} \text{ 함량} - \text{Cr} \text{ 함량} - \text{V} \text{ 함량}$
    ② [숫자 대입] $18\% - 4\% - 1\%$
    ③ [최종 결과] $4\%$
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15. 스테인리스강에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 18-8 스테인리스강은 페라이트계이다.
  2. 페라이트계 스테인리스강은 담금질하여 재질을 개선한다.
  3. 석출경화계 스테인리스강은 PH계로 Al, Ti, Nb 등을 첨가하여 강도를 낮춘다.
  4. 오스테나이트계 스테인리스강은 입계부식과 응력부식이 일어나기 쉽다.
(정답률: 60%)
  • 오스테나이트계 스테인리스강은 내식성이 우수하지만, 특정 조건에서 결정립계를 따라 부식이 발생하는 입계부식과 응력이 가해진 상태에서 부식되는 응력부식 균열이 일어나기 쉽습니다.

    오답 노트
    18-8 스테인리스강: 오스테나이트계임
    페라이트계 스테인리스강: 담금질 효과가 없음
    석출경화계 스테인리스강: 강도를 높이기 위해 첨가함
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16. 다음 금속 중 흑연화를 촉진하는 원소는?

  1. V
  2. Mo
  3. Cr
  4. Ni
(정답률: 47%)
  • 주철에서 $\text{Ni}$은 흑연화를 촉진하여 조직을 치밀하게 만드는 원소입니다.

    오답 노트
    $\text{V, Mo, Cr}$: 흑연화를 방해하는 원소
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17. 다이캐스팅용 아연합금의 가장 중요한 합금원소로서 합금의 강도, 경도를 증가시키고 유동성을 개선하는 것은?

  1. Pb
  2. Al
  3. Sn
  4. Cd
(정답률: 63%)
  • 다이캐스팅용 아연합금에서 $\text{Al}$은 합금의 강도와 경도를 높여줄 뿐만 아니라, 쇳물의 유동성을 개선하여 정밀한 주조를 가능하게 하는 가장 중요한 합금 원소입니다.
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18. 7 : 3 황동에 1% 내외의 Sn을 첨가하여 내해수성을 향상시켜 증발기, 열교환기 등에 사용되는 특수 황동은?

  1. 델타 메탈
  2. 니켈 황동
  3. 네이벌 황동
  4. 애드미럴티 황동
(정답률: 82%)
  • 7:3 황동에 $1\%$ 내외의 $\text{Sn}$을 첨가하여 내해수성을 높인 합금으로, 주로 증발기나 열교환기 등 해수와 접촉하는 부품에 사용되는 특수 황동은 애드미럴티 황동입니다.
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19. 탄소강의 5대 원소가 아닌 것은?

  1. P
  2. S
  3. Cu
  4. Mn
(정답률: 79%)
  • 탄소강의 5대 원소는 $C, Si, Mn, P, S$입니다. 따라서 $Cu$는 5대 원소에 해당하지 않습니다.
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20. 다음 중 탄소량이 가장 많은 강은?

  1. SM15C
  2. SM25C
  3. SM45C
  4. STC105
(정답률: 75%)
  • 강의 명칭 뒤에 붙는 숫자는 일반적으로 탄소 함유량($0.01\%$ 단위)을 나타냅니다. SM15C($0.15\%$), SM25C($0.25\%$), SM45C($0.45\%$)에 비해 STC105는 탄소량이 $1.05\%$로 가장 많습니다.
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2과목: 금속조직

21. 결정구조에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 면심입방정의 최근접원자는 12개가 있다.
  2. 조필육방정의 원자충전율은 약 74% 이다.
  3. 면심입방정에서 원자밀도가 가장 조밀한 편은(111) 원자면이다.
  4. 면심입방정의 단위정에는 2개의 원자가 속해 있다.
(정답률: 66%)
  • 면심입방정(FCC)의 단위정 내 원자 수는 각 꼭짓점 $\frac{1}{8} \times 8$개와 각 면의 중심 $\frac{1}{2} \times 6$개를 합하여 총 4개입니다.

    오답 노트
    면심입방정의 단위정에는 2개의 원자가 속해 있다: 4개가 정답이며, 2개는 체심입방정(BCC)의 특징입니다.
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22. 정삼각형의 각 정점으로부터 대변에 평행으로 10 또는 100 등분하고, 삼각형 내의 어느 점의 농도를 알려면 그 점으로부터 대변에 내린 수선의 길이를 읽어 표시하는 3원 합금의 농도 표시방법은?

  1. Cottrell법
  2. Gibbs의 삼각법
  3. Lever realtion법
  4. Roozeboom의 삼각법
(정답률: 74%)
  • 정삼각형의 각 정점에서 대변에 평행하게 등분하고, 수선의 길이를 통해 3원 합금의 성분 농도를 표시하는 방법은 Gibbs의 삼각법입니다.
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23. 산소와 친화력이 큰 순서로 배열된 것은?

  1. Al ＞ Mn ＞ Fe ＞ Ni
  2. Mn ＞ Ni ＞ Fe ＞ Al
  3. Fe ＞ Mn ＞ Al ＞ Ni
  4. Ni ＞ Fe ＞ Mn ＞ Al
(정답률: 68%)
  • 금속의 산소 친화력(활성도) 순서는 일반적으로 Al ＞ Mn ＞ Fe ＞ Ni 순으로 나타납니다. 알루미늄이 가장 반응성이 크며, 니켈이 상대적으로 가장 낮습니다.
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24. 고체를 구성하는 원자 결합 방법이 아닌 것은?

  1. 이온결합
  2. 금속결합
  3. 공유결합
  4. 수분결합
(정답률: 85%)
  • 고체를 구성하는 주요 원자 결합 방식에는 이온결합, 금속결합, 공유결합이 있으며, 수분결합은 고체 원자 결합 방법이 아닙니다.
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25. 결정립 크기와 항복강도 간의 관계를 표현하는 것은?

  1. Hume-Rothery 법칙
  2. Hall-Petch 관계식
  3. Peach-Koehler 관계식
  4. Zener-Hollomon 관계식
(정답률: 74%)
  • 결정립의 크기가 작아질수록 항복강도가 증가하는 관계를 나타내는 식은 Hall-Petch 관계식입니다.
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26. 격자가 완전히 규칙적인 것을 나타내는 장범위 규칙도 (R)의 표시로 옳은 것은?

  1. R = 0
  2. R = 1
  3. R = 2
  4. R = 3
(정답률: 63%)
  • 장범위 규칙도 $R$은 원자의 배열 규칙성을 나타내는 지표로, 격자가 완전히 규칙적인 상태일 때 $R = 1$의 값을 가집니다.
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27. 다음 중 전율고용체 형태의 합금 상태도가 아닌 것은?

(정답률: 71%)
  • 형태의 상태도는 액상에서 두 개의 고상으로 동시에 변태하는 공정형 합금 상태도이므로 전율고용체 형태가 아닙니다.
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28. 조밀육방정계 금속에서 볼 수 있는 특징적인 변형으로 슬립면에 수직으로 압축하였을 때 나타나는 것은?

  1. 쌍정대
  2. 킹크대
  3. 전위대
  4. 버거스대
(정답률: 67%)
  • 조밀육방정계(HCP) 금속에서 슬립면에 수직 방향으로 압축 하중이 가해질 때, 결정면이 꺾이면서 나타나는 특징적인 변형 형태를 킹크대라고 합니다.
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29. 자기변태가 존재하지 않는 것은?

  1. Ni
  2. Co
  3. Al2O3
  4. Fe3C
(정답률: 69%)
  • 자기변태란 온도 변화에 따라 강자성체에서 상자성체로, 혹은 그 반대로 자성 상태가 변하는 현상을 말합니다. $\text{Al}_2\text{O}_3$는 비자성체이므로 온도 변화에 따른 자기적 성질의 변화인 자기변태가 일어나지 않습니다.
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30. 냉간가공 등으로 변형된 결정구조가 가열하면 내부변형이 없는 새로운 결정립으로 치환 되어지는 현상은?

  1. 시효
  2. 회복
  3. 재결정
  4. 용체화처리
(정답률: 67%)
  • 냉간가공으로 인해 변형된 결정립 내부에 축적된 에너지를 구동력으로 하여, 가열 시 변형이 없는 새로운 결정립이 핵생성 및 성장하여 기존 조직을 대체하는 현상을 재결정이라고 합니다.
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31. 금속의 소성변형을 가능하게 하는 전위는 어떤 결함인가?

  1. 선결함
  2. 점결함
  3. 면결함
  4. 체적결함
(정답률: 64%)
  • 전위(Dislocation)는 결정 격자 내에서 원자 배열이 어긋나 있는 선 형태의 결함으로, 이 전위의 이동이 금속의 소성변형을 일으키는 핵심 기전입니다. 따라서 전위는 선결함에 해당합니다.
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32. 50%Ag-Au가 규칙격차를 만들 때 단범위 규칙도(σ)는? (단, Au는 FCC이며 이 중 6.5개가 Ag이고, 5.5개가 Au이다.)

  1. -0.08
  2. -0.5
  3. 0.8
  4. 0.5
(정답률: 46%)
  • 단범위 규칙도 $\sigma$는 각 원자 주변의 인접 원자 분포를 통해 계산하며, 규칙 격자 구조에서 주변 원자의 실제 개수와 무작위 분포 시의 기대값 차이를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = 1 - \frac{P_{AA}}{x_A}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = 1 - \frac{5.5}{11} \times \frac{1}{0.5}$ (주변 11개 중 Au가 5.5개인 경우의 확률 계산)
    ③ [최종 결과] $\sigma = -0.08$
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33. 결정 내 원자들은 열진동을 계속하면서 고체내에 원자 확산이 진행되고 있다. 다음 금속의 열진동에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 원자의 열진동에서 진동수는 온도에 따라 거의 변하지 않으나 진폭은 변한다.
  2. 일반적으로 온도가 상승하면 공격자점이 존재할 비율은 적어진다.
  3. 공격자점이 많아지면 결정 내의 원자 열진동 진폭은 커진다.
  4. 공격자점 주위에 열진동하고 있는 원자가 새로운 공격자점으로 계속 위치를 변화하며 확산이 진행된다.
(정답률: 48%)
  • 온도가 상승하면 원자의 열진동 진폭이 커지며, 이로 인해 격자 구조가 불안정해져 원자가 빠져나간 빈자리인 공격자점(Vacancy)이 생성될 확률이 지수함수적으로 증가합니다.

    오답 노트
    공격자점이 존재할 비율은 적어진다: 온도가 높을수록 공격자점의 농도는 증가함
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34. 용융 금속이 응고 성장할 때 불순물이 가장 많이 모이는 곳은?

  1. 결정입내
  2. 결정입계
  3. 결정입내의 중심부
  4. 결정격자 내의 중심부
(정답률: 74%)
  • 금속이 응고될 때, 고체 내부로 들어가기 어려운 불순물들은 성장하는 결정면 앞에 밀려나게 됩니다. 결국 서로 다른 결정들이 만나는 경계면인 결정입계에 불순물이 집중적으로 모이게 됩니다.
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35. 용융금속 표면에 종자결정을 접촉시켜 이를 서서히 회전시키면서 끌어 올릴 때 이 종자 결정에 연결되어 연속적으로 성장시키는 단결정 성장방법은?

  1. 재결정법
  2. 용융대법
  3. Gzochralski법
  4. Tammann-Bridgeman법
(정답률: 53%)
  • 용융금속 표면에 종자결정을 접촉시킨 후, 회전시키며 서서히 끌어올려 단결정을 성장시키는 대표적인 방법은 Gzochralski법입니다.
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36. 다음 중 고용체 강화에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 황동에서는 고용체 강화에 의해 강도 및 연성이 증가한다.
  2. 고용체 강화 합금은 고온 크리프 저항성이 순금속보다 우수하다.
  3. 고용체 강화 합금은 순금속에 비해 전기전도도가 크다.
  4. 고용체 강화 합금의 항복강도, 인장강도가 순금속보다 크다.
(정답률: 67%)
  • 고용체 강화는 순금속의 격자 내에 다른 원자를 첨가하여 격자 왜곡을 일으킴으로써 강도를 높이는 방법입니다. 이때 격자 왜곡은 전자의 흐름을 방해하는 산란 중심으로 작용하여 전기전도도를 감소시킵니다.

    오답 노트
    전기전도도가 크다: 격자 왜곡으로 인해 오히려 감소함
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37. 결정계와 브라베(bravais) 격자와의 관계에서 정방정계의 축장과 축각의 표시로 옳은 것은?

  1. a=b=c, α=β=γ=90°
  2. a≠b≠c, α=β=γ=90°
  3. a=b≠c, α=β=γ=90°
  4. a≠b≠c, α=γ=90°, β≠90°
(정답률: 67%)
  • 정방정계(Tetragonal system)는 밑면은 정사각형이지만 높이가 다른 직육면체 형태의 결정 구조입니다. 따라서 두 축의 길이는 같고 나머지 하나는 다르며, 모든 축각은 $90^{\circ}$인 $a=b\neq c, \alpha=\beta=\gamma=90^{\circ}$가 정답입니다.
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38. Al-Cu계 합금의 G.P.Zone 은 구리 원자가 Al의 어느 면에 형성되는가?

  1. (111)
  2. (110)
  3. (100)
  4. (112)
(정답률: 41%)
  • Al-Cu계 합금에서 G.P. Zone(Guinier-Preston Zone)은 구리 원자가 알루미늄 기질의 (100) 면에 평행하게 배열되며 형성되는 원자 층입니다.
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39. 표면확산, 입계확산, 격자확산 중 확산이 가장 빠른 순서에서 낮은 순서로 나타낸 것은?

  1. 표면확산 ＞ 입계확산 ＞ 격자확산
  2. 입계확산 ＞ 격자확산 ＞ 표면확산
  3. 격자확산 ＞ 표면확산 ＞ 입계확산
  4. 표면확산 ＞ 격자확산 ＞ 입계확산
(정답률: 78%)
  • 확산 속도는 원자가 이동할 때 마주하는 저항(결합 에너지)이 작을수록 빠릅니다. 원자 결합이 가장 느슨한 표면이 가장 빠르고, 결정립계가 그 다음이며, 원자가 빽빽한 격자 내부가 가장 느립니다.
    표면확산 ＞ 입계확산 ＞ 격자확산
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40. 금속에 있어서 Fick의 확산 제2법칙의 식은? (단, D는 확산계수이며, 농도 C를 시간 t와 장소 γ의 함수로 생각하여 확산이 일어난다고 가정한다.)

(정답률: 61%)
  • Fick의 확산 제2법칙은 시간에 따라 농도가 변화하는 비정상 상태 확산을 설명하는 법칙으로, 농도의 시간 변화율은 거리의 2차 미분값에 비례합니다.
    $$\frac{\partial C}{\partial t} = D \frac{\partial^2 C}{\partial x^2}$$
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3과목: 금속열처리

41. 탄소강에서 마텐자이트 변태가 시작되는 온도(Ms)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 미세결정립은 Ms 점이 낮다.
  2. 얇은 시료의 Ms 점은 두꺼운 시료보다 높다.
  3. Ai, Ti, V, Co 등의 첨가원소는 Ms 점을 낮춘다.
  4. 탄소강은 냉각속도가 빠르면 Ms 점이 낮아진다.
(정답률: 54%)
  • 마텐자이트 변태 시작 온도($M_s$ 점)는 대부분의 합금 원소에 의해 낮아지지만, Co(코발트)는 예외적으로 $M_s$ 점을 상승시키는 원소입니다.

    오답 노트
    탄소강의 $M_s$ 점은 냉각 속도와는 무관하며 오직 화학 성분에 의해 결정됩니다.
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42. 페라이트 가단주철 및 펀라이트 가단주철은 어떠한 주철을 풀림하여 만드는가?

  1. 회주철
  2. 반주철
  3. 백주철
  4. 구상흑연주철
(정답률: 48%)
  • 가단주철은 백주철을 고온에서 장시간 풀림 처리하여 흑연화를 촉진시켜 만듭니다. 이 과정에서 조직에 따라 페라이트 가단주철이나 펄라이트 가단주철이 형성됩니다.
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43. Sub-zero 처리과정에서 균열 발생에 대한 대책으로 옳은 것은?

  1. 심랭처리 온도로부터의 승온은 가열로에서 한다.
  2. 가능한 한 잔류오스테나이트가 많이 발생되도록 한다.
  3. 담금질을 하기 전에 탈탄층을 두어 탈탄이 지속되도록 한다.
  4. 심랭처리 하기 전에 100~300℃에서 뜨임(tempering)을 행한다.
(정답률: 76%)
  • 심랭처리 시 급격한 온도 변화로 인한 균열을 방지하기 위해, 심랭처리 전 $100\sim300\text{℃}$에서 뜨임(tempering)을 수행하여 내부 응력을 제거하고 인성을 부여해야 합니다.

    오답 노트
    심랭처리 온도로부터의 승온은 공기 중에서 서서히 해야 하며, 잔류오스테나이트는 최소화해야 하고, 탈탄층은 균열의 원인이 되므로 제거해야 합니다.
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44. 수용액에서 퀀칭시 냉각속도가 가장 빠른 단계는?

  1. 복사단계
  2. 비등단계
  3. 대류단계
  4. 증기막 형성단계
(정답률: 74%)
  • 수용액 퀀칭 시 냉각 단계는 증기막 형성단계 $\rightarrow$ 비등단계 $\rightarrow$ 대류단계 순으로 진행되며, 이 중 액체와 금속 표면이 직접 접촉하며 격렬하게 끓어오르는 비등단계에서 냉각 속도가 가장 빠릅니다.
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45. 완전풀림을 했을 때 경도의 증가는 어떤 원소의 영향인가?

  1. Zn%의 함유량
  2. C%의 함유량
  3. Sn%의 함유량
  4. Mn%의 함유량
(정답률: 76%)
  • 강의 경도는 탄소 함유량에 비례하여 증가합니다. 따라서 완전풀림 후 경도 증가에 결정적인 영향을 미치는 원소는 C%의 함유량입니다.
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46. 담금질에 따른 용적의 변화가 가장 큰 조직은?

  1. 펄라이트
  2. 베이나이트
  3. 마텐자이트
  4. 오스테나이트
(정답률: 70%)
  • 마텐자이트는 급랭 시 탄소가 고용된 상태로 격자가 변형되어 생성되는 조직으로, 다른 조직에 비해 비체적이 커져 용적 변화가 가장 크게 나타납니다.
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47. 금속의 발열체 중 사용온도가 가장 높은 것은?

  1. 칸탈
  2. 니크롬
  3. 철크롬
  4. 몰리브텐
(정답률: 68%)
  • 제시된 발열체 중 몰리브텐은 융점이 매우 높아 다른 니켈-크롬계 합금(칸탈, 니크롬, 철크롬)보다 훨씬 높은 온도에서 사용할 수 있는 고온용 발열체입니다.
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48. 아공석강을 노멀라이징(normalizing) 열처리 하였을 경우 얻어지는 조직은?

  1. 페라이트 + 펄라이트
  2. 소르바이트 + 시멘타이트
  3. 시멘타이트 + 베이나이트
  4. 시멘타이트 + 오스테나이트
(정답률: 70%)
  • 아공석강을 노멀라이징(공기 중에서 냉각) 처리하면 오스테나이트 조직이 변태하여 페라이트와 펄라이트의 혼합 조직이 생성됩니다.
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49. 알루미늄, 마그네슘 및 그 합금의 질별 기호 중 어닐링한 것의 기호로 옳은 것은?

  1. F
  2. H
  3. O
  4. W
(정답률: 69%)
  • 알루미늄 및 마그네슘 합금의 질별 기호에서 어닐링(Annealing) 처리되어 가장 연한 상태가 된 것을 O로 표기합니다.

    오답 노트
    F: 제조 상태 그대로
    H: 가공경화 상태
    W: 용액화 처리 상태
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50. 분위기로에 재료를 장입 또는 꺼낼 때 로의 내부로 공기가 들어가 가스의 교란이나 폭발을 방지하기 위하여 장입구 또는 취출구에 가연성 가스를 연소시켜 외부와 차단하는 것은?

  1. 슈팅(sooting)
  2. 버핑(buffing)
  3. 번 아웃(burn out)
  4. 화염커튼(flame curtain)
(정답률: 78%)
  • 분위기로의 장입구 또는 취출구에서 가연성 가스를 연소시켜 화염의 막을 형성함으로써, 외부 공기의 유입을 차단하고 내부 가스의 교란이나 폭발을 방지하는 장치를 화염커튼(flame curtain)이라고 합니다.
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51. 두 종류의 금속선 양단을 접합하고 양 접합점에 온도차를 부여하면 열기전력이 발생한다. 이것을 이용한 온도계는?

  1. 전기저항 온도계
  2. 열전대 온도계
  3. 복사 온도계
  4. 팽창 온도계
(정답률: 81%)
  • 서로 다른 두 금속의 접합점에 온도차를 주었을 때 전압이 발생하는 제베크 효과(Seebeck effect)를 이용한 온도계는 열전대 온도계입니다.
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52. 다음의 조직 중 항온변태와 가장 관계가 깊은 조직은?

  1. 페라이트(ferrite)
  2. 펄라이트(pearlite)
  3. 베이나이트(bainite)
  4. 레데뷰라이트(ledeburite)
(정답률: 60%)
  • 베이나이트는 오스테나이트 상태의 강을 특정 온도에서 일정 시간 유지하는 항온변태를 통해 생성되는 조직입니다.
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53. 고주파 유도 가열시 침투깊이가 가장 큰 것은 몇 kHZ 인가?

  1. 0.5
  2. 1.0
  3. 2.0
  4. 4.0
(정답률: 56%)
  • 고주파 유도 가열에서 침투깊이는 주파수에 반비례합니다. 즉, 주파수가 낮을수록 열이 재료 내부 깊숙이 침투합니다.
    ① [기본 공식] $\delta \propto \frac{1}{\sqrt{f}}$
    ② [숫자 대입] $0.5 \text{ kHz} < 1.0 \text{ kHz} < 2.0 \text{ kHz} < 4.0 \text{ kHz}$
    ③ [최종 결과] $0.5 \text{ kHz}$
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54. 고주파경화열처리의 특징으로 틀린 것은?

  1. 담금질 시간이 단축된다.
  2. 간접 가열하므로 열효율이 낮다.
  3. 재료비, 가공비 등 담금질 경비가 절약된다.
  4. 생산공정에 열처리 공정의 편입이 가능하다.
(정답률: 73%)
  • 고주파경화열처리는 전자기 유도 현상을 이용해 재료 내부에서 직접 열을 발생시키는 직접 가열 방식이므로 열효율이 매우 높습니다.

    오답 노트
    담금질 시간 단축, 경비 절약, 공정 편입 가능은 고주파 열처리의 대표적인 장점입니다.
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55. A1 변태점 이하에서 가열하는 열처리는?

  1. 템퍼링
  2. 담금질
  3. 어닐링
  4. 노멀라이징
(정답률: 64%)
  • 템퍼링(뜨임)은 담금질 후 $A_{1}$ 변태점 이하의 온도로 재가열하여 인성을 부여하고 내부 응력을 제거하는 열처리 공정입니다.

    오답 노트
    담금질, 어닐링, 노멀라이징: $A_{1}$ 변태점 이상의 온도로 가열하는 공정입니다.
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56. 염욕이 갖추어야 할 조건에 해당되지 않는 것은?

  1. 염욕의 순도가 높고 유해 불순물이 포함하지 않는 것이 좋다.
  2. 가급적 흡수성이 크고, 염욕의 분해를 촉진해야 한다.
  3. 열처리 후 제품 표면에 점착된 염의 세정이 쉬워야 한다.
  4. 열처리 온도에서 염욕의 점성이 작고, 증발휘산량이 적어야 한다.
(정답률: 66%)
  • 염욕은 화학적으로 안정적이어야 하므로 흡수성이 작아야 하며, 염 자체가 분해되지 않고 안정적인 상태를 유지해야 효율적인 열처리가 가능합니다.
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57. 다음 중 담금질 균열과 변형의 가장 주된 원인은?

  1. 응력 감소
  2. 경도 증가
  3. 균일한 체적 변화
  4. 온도 차이로 인한 열응력
(정답률: 71%)
  • 담금질 시 제품의 부위별 냉각 속도 차이로 인해 온도 구배가 발생하며, 이로 인한 열응력이 균열과 변형을 일으키는 가장 주된 원인이 됩니다.
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58. 화염경화처리의 특징으로 틀린 것은?

  1. 담금질 변형이 적다.
  2. 국부적인 담금질이 어렵다.
  3. 가열온도의 조절이 어렵다.
  4. 기계가공을 생략 할 수 있다.
(정답률: 54%)
  • 화염경화처리는 가스 토치 등을 이용하여 필요한 부분만 가열하므로 국부적인 담금질이 매우 용이한 것이 특징입니다.
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59. 담금질 균열의 방지 대책이 아닌 것은?

  1. 제품 전체가 고루 냉각되도록 한다.
  2. 날카로운 모서리를 가급적 만들지 않는다.
  3. 냉각 시 제품의 온도 구배를 균일하게 한다.
  4. 살두께 차이, 급변하는 부분을 많게 한다.
(정답률: 81%)
  • 담금질 균열을 방지하려면 냉각 시 발생하는 응력을 최소화해야 합니다. 따라서 살두께 차이가 크거나 형상이 급변하는 부분이 많으면 응력이 집중되어 균열이 발생하기 쉬우므로, 이러한 부분을 최소화해야 합니다.
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60. 다음 중 연속적 작업이 곤란한 열처리로는?

  1. 푸셔로
  2. 피트로
  3. 콘베이어로
  4. 로상 진동형로
(정답률: 73%)
  • 피트로(Pit furnace)는 재료를 로 내부에 넣고 가열하는 배치식(Batch type) 구조이므로, 재료가 계속 이동하며 처리되는 푸셔로, 콘베이어로, 로상 진동형로와 달리 연속 작업이 곤란합니다.
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4과목: 재료시험

61. 다음 재료시험 중 정적시험 방법이 아닌 것은?

  1. 인장시험
  2. 압축시험
  3. 비틀림시험
  4. 충격시험
(정답률: 73%)
  • 인장, 압축, 비틀림 시험은 하중을 천천히 가하는 정적시험에 해당하지만, 충격시험은 짧은 시간에 큰 에너지를 가하는 대표적인 동적시험입니다.

    오답 노트
    동적시험: 충격시험, 피로시험
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62. 와전류 탐상시험의 특성을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 자장이 발생하는 동일 주파수에서 진동한다.
  2. 전도체 내에서만 존재하며, 교번 전자기장에 의해서 발생한다.
  3. 코일에 가장 근접한 검사체의 표면에서 최대와전류가 발생한다.
  4. 와전류가 물체에 침투되는 깊이는 시험주파수, 전도성, 투자율과 비례한다.
(정답률: 50%)
  • 와전류의 침투 깊이는 시험 주파수, 전도성, 투자율이 높을수록 얕아지므로 이들과 반비례 관계에 있습니다.

    오답 노트
    자장이 발생하는 동일 주파수 진동, 전도체 내 교번 전자기장에 의한 발생, 표면 최대 와전류 발생은 모두 와전류 탐상의 올바른 특성입니다.
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63. 다음 중 결정입도 측정법이 아닌 것은?

  1. ASTM 결정립 측정법
  2. 제프리즈(Jefferies)법
  3. 헤인(Heyn)법
  4. 폴링(Polling)법
(정답률: 58%)
  • 결정입도 측정법에는 ASTM법, 제프리즈(Jefferies)법, 헤인(Heyn)법 등이 사용됩니다. 폴링(Polling)법은 결정입도 측정과 관련이 없는 방법입니다.
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64. 일반 광학현미경의 조직검사로 조사할 수 없는 것은?

  1. 결정입자의 크기
  2. 비금속개제물의 종류
  3. 재료의 성분, 성분의 함량
  4. 재료의 압연, 단조, 열처리의 상태
(정답률: 67%)
  • 광학현미경은 가시광선을 이용하여 재료의 표면 조직, 결정립 크기, 개제물, 가공 상태 등 기하학적 형상을 관찰하는 장비입니다. 재료의 화학적 성분이나 구체적인 함량을 분석하기 위해서는 EDS나 XRF 같은 분광 분석 장비가 필요합니다.
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65. X선 회절시험에 사용되는 Bragg 법칙으로 옳은 것은? (단, n은 X선의 차수, λ는 X선의 파장, d는 원자간 거리, θ는 결정에 투과되는 X선의 입사각 또는 반사각이다.)

  1. n=2dλsinθ
  2. n=3dλsinθ
  3. nλ=2dsinθ
  4. nλ=3dsinθ
(정답률: 59%)
  • X선 회절시험의 기본 원리인 Bragg 법칙은 결정 격자 면에서 반사된 X선들이 보강 간섭을 일으키기 위한 조건을 정의한 식입니다.
    $$n\lambda = 2d\sin\theta$$
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66. 죠미니 시험에서 경화능의 표시가 보고서에 J45-6/18로 적혀 있을 때 HRC 경도값을 표시하는 것은?

  1. J
  2. 6
  3. 15
  4. 45
(정답률: 73%)
  • 죠미니 시험의 경화능 표기법 $J(HRC)-(거리)/(경도)$에서 첫 번째 숫자는 표면의 로크웰 경도값(HRC)을 의미합니다. 따라서 $J45-6/18$에서 $45$가 경도값입니다.
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67. 굽힘 시험은 굽힘 저항시험과 굴곡시험으로 분류되는데 다음 중 굴곡시험과 관계있는 것은?

  1. 탄성계수
  2. 탄성에너지
  3. 재료의 저항력
  4. 전성 및 연성
(정답률: 63%)
  • 굴곡시험은 재료를 굽혔을 때 표면에 균열이 발생하는지 확인하여 재료의 전성 및 연성을 평가하는 시험입니다.
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68. 자분탐상 검사에서 탈자(demagnetization)처리가 필요없는 경우에 해당되는 것은?

  1. 시험체의 잔류자속이 이후 기계가공을 곤란하게 하는 경우
  2. 시험체가 큐리점(curie point)이상으로 열처리 되었을 경우
  3. 시험체의 잔류자속이 계측기의 작동이나 정밀도에 영향을 주는 경우
  4. 시험체가 마찰부분에 사용될 때 자분집적으로 마모에 영향을 주는 경우
(정답률: 75%)
  • 강자성체는 큐리점 이상의 온도로 가열되면 자성을 잃고 상자성체로 변하므로, 열처리 과정에서 자연스럽게 탈자가 이루어집니다.

    오답 노트
    기계가공 곤란, 계측기 정밀도 영향, 마찰부 자분집적으로 인한 마모 발생 시에는 반드시 탈자 처리가 필요합니다.
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69. 국가와 재료시험규격의 연결이 틀린 것은?

  1. 미국 - ASTM
  2. 영국 - SAE
  3. 독일 - DIN
  4. 일본 - JIS
(정답률: 74%)
  • 영국의 국가 재료시험규격은 BSI (British Standards Institution)입니다. SAE는 미국의 자동차 기술자 협회 규격입니다.

    오답 노트
    미국 - ASTM: 맞음
    독일 - DIN: 맞음
    일본 - JIS: 맞음
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70. 인장시험편의 표점거리가 50mm인 시험편을 시험결과 52mm로 늘어났다면 연신율은?

  1. 2%
  2. 4%
  3. 20%
  4. 40%
(정답률: 75%)
  • 인장시험에서 연신율은 원래 표점거리 대비 늘어난 길이의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \frac{L_1 - L_0}{L_0} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = \frac{52 - 50}{50} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 4$
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71. 마모시험에 미치는 영향을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 온도 및 상대금속에 따라 결과 값이 다르다.
  2. 표면의 거칠기 상태에 따라 결과 값이 다르다.
  3. 윤활제를 사용한 것과 사용 안한 것의 결과값은 다르다.
  4. 마찰로 인하여 생기는 미세한 가루는 결과값에 전혀 영향을 미치지 않는다.
(정답률: 81%)
  • 마모 시험 시 발생하는 마모 입자(미세한 가루)는 마찰면 사이에서 3체 마모를 유발하거나 윤활 작용을 하는 등 결과값에 직접적인 영향을 미칩니다.
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72. 설퍼프린트(Sulphur print)법에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 철강재료의 결정 조직 상태를 알아보는 검사법이다.
  2. 철강재료의 입간부식이나 방향성을 알아보는 검사법이다.
  3. 철강재료 중의 황화망간(MnS)의 분포상태를 알아보는 검사법이다.
  4. 철강재료 중 황 및 편석의 분포상태를 알아보는 검사법이다.
(정답률: 70%)
  • 설퍼프린트(Sulphur print)법은 강재 내의 황(S) 성분이 망간(Mn)과 결합하여 형성된 황화망간(MnS)의 분포 상태를 통해 황의 분포 및 편석 정도를 확인하는 검사법입니다.
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73. 비커즈 경도계에서 대면각이 몇 도인 다이아몬드 사각추 누르개를 사용하는가?

  1. 120°
  2. 136°
  3. 140°
  4. 156°
(정답률: 72%)
  • 비커즈 경도계는 정밀한 측정을 위해 대면각이 $136^{\circ}$인 다이아몬드 사각추 누르개를 사용합니다.
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74. 실험실에 사용하는 약품 중 인화성물질이 아닌 것은?

  1. 질산
  2. 벤젠
  3. 에틸알콜
  4. 디에틸에테르
(정답률: 65%)
  • 질산은 스스로 타는 인화성 물질이 아니라, 다른 물질의 연소를 돕는 산화성 물질입니다.

    오답 노트
    벤젠, 에틸알콜, 디에틸에테르: 대표적인 인화성 액체
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75. 브리넹 경도를 측정시 시험하중의 유지 시간으로 옳은 것은?

  1. 2~8sec
  2. 10~15sec
  3. 16~20sec
  4. 21~25sec
(정답률: 76%)
  • 브리넬 경도 측정 시 표준적으로 적용되는 시험하중의 유지 시간은 $10 \sim 15\text{sec}$입니다.
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76. 시험편을 가압하거나 감압하여 일정한 시간이 경과한 후 발포용액으로 누설을 검지하는 누설시험법은?

  1. 기포 누설시험법
  2. 헬륨 누설시험법
  3. 할로겐 누설시험법
  4. 암모니아 누설시험법
(정답률: 69%)
  • 시험편 내부에 압력이나 진공을 가한 뒤, 표면에 발포용액을 도포하여 누설 부위에서 기포가 발생하는지를 확인하는 방법은 기포 누설시험법입니다.
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77. 다음에서 재료의 단면변화율을 측정하는 것은?

  1. 쇼어
  2. 브리넬
  3. 로크웰
  4. 압축강도
(정답률: 55%)
  • 재료에 하중을 가해 압축시켰을 때 발생하는 단면의 변화율을 통해 재료의 강성을 측정하는 시험은 압축강도 시험입니다.
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78. 피로시험에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 단일 하중의 응력보다 훨씬 작은 응력에서 큰 변형 없이 파괴가 발생한다.
  2. S-N 곡선에서 일반적으로 응력이 작아질수록 사이클 수(N)는 감소한다.
  3. 고주기 피로는 102 반복주기 이상에서 파괴가 발생한다.
  4. 쇼트피이닝에 의해 표면에 압축응력을 생성시키면 피로수명이 증가된다.
(정답률: 64%)
  • S-N 곡선은 응력($S$)과 파단까지의 반복 횟수($N$) 사이의 반비례 관계를 나타내므로, 가해지는 응력이 작아질수록 파괴에 이르는 사이클 수($N$)는 증가합니다.

    오답 노트
    응력이 작아질수록 사이클 수(N)는 감소한다: 응력이 작을수록 더 많은 반복 횟수를 견디므로 $N$은 증가함
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79. 시료의 연마제로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 산화망간(MnO)
  2. 산화크롬(Cr2O3)
  3. 알루미나(Al2O3)
  4. 산화마그네슘(MgO)
(정답률: 46%)
  • 시료의 연마제로 주로 사용되는 물질은 $\text{Cr}_2\text{O}_3$, $\text{Al}_2\text{O}_3$, $\text{MgO}$, 다이아몬드 페이스트 등이 있으며, 산화망간($\text{MnO}$)은 일반적인 연마제로 사용되지 않습니다.
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80. 철강 재료를 신속, 간편하게 선별하는 불꽃시험법에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 검사는 같은 방법 및 조건으로 실시하여야 한다.
  2. 그라인더 불꽃 시험은 뿌리, 중앙, 끝으로 나누어 관찰한다.
  3. 불꽃검사에서 탄소의 양(%)이 증가하면 불꽃의 수가 감소하고 그 형태도 단순해진다.
  4. 그라인더 불꽃시험은 불꽃의 형태 및 양에 의해 재료의 탄소량(%)을 판정한다.
(정답률: 81%)
  • 불꽃시험법에서 탄소 함유량이 증가할수록 불꽃의 갈래 수가 많아지고 형태가 복잡해지는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    탄소의 양이 증가하면 불꽃의 수가 감소하고 형태가 단순해진다: 탄소량이 많을수록 불꽃의 수와 복잡도가 증가함
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