21년 1회차

상온에서 금속의 결정구조를 비교하면, Co는 육방정계(hcp), Fe는 체심입방정계(bcc), Zr은 육방정계(hcp), Ti는 육방정계(hcp) 구조를 가진다. Co, Zr, Ti는 모두 같은 육방정계 구조를 가지지만, Fe만 체심입방정계로 서로 다른 결정구조를 가지므로 정답은 Fe이다.

고속도 공구강(High Speed Steel, HSS)은 SKH로 표기되며, 뒤에 붙는 숫자는 텅스텐·몰리브덴·바나듐 등 합금 성분의 함유량을 나타낸다. SKH 55는 고속도 공구강의 표준 규격이다. STC는 탄소공구강, STD는 합금공구강, STS는 스테인리스강을 나타내므로 모두 고속도 공구강이 아니다.

로크웰 경도 시험은 압입자 종류와 시험하중 조합에 따라 여러 스케일(A, B, C, D 등)으로 구분되며, C 스케일은 150 kgf의 주하중을 사용하는 반면 A 스케일은 60 kgf, D 스케일은 100 kgf를 사용한다. B 스케일은 100 kgf 주하중이지만 강구 압입자를 사용하여 주로 연강이나 황동 등 연성 재료 측정에 사용된다. 따라서 C 스케일이 시험하중이 가장 크며 경질 강재 측정에 표준으로 사용된다.

탄소강 중의 Si는 페라이트에 고용된다. 그 결과 탄성한계·인장강도·경도를 높이고, 결정립을 조대화한다. 반면 연신율과 충격치는 저하시키므로 '연신율을 증가시킨다'는 틀린 설명이다.

저경각 입계(low-angle grain boundary)는 원자 확산이 어려워 초소성에 유리하지 않으며, 오히려 고경각 입계(high-angle grain boundary)가 원자 확산을 촉진하여 초소성 변형 메커니즘(grain boundary sliding)에 필수적이다.

초소성(superplasticity)은 재료가 매우 낮은 변형속도에서 극도로 높은 연신율을 보이는 현상으로, 이를 위해서는 특정한 미세조직 조건이 필요하다. 다음은 모두 초소성 확보의 올바른 조직 조건이다.

• 등축 미세결정립
• 수 μm 이하의 미세입도
• 강도가 높고 균일하게 분포된 제2상

침탄은 인성이 좋은 저탄소강의 표면에만 탄소를 넣어 표면을 경화하는 처리다. 따라서 침탄용 강은 저탄소강(보통 C 0.2% 이하)이어야 하며, 고탄소강이어야 한다는 설명은 틀리다. 또한 고온에서 장시간 가열해도 결정립이 성장하지 않아야 하고, 표면에 결함이 없어야 한다.

Sn-Sb-Cu 합금으로 이루어진 화이트 메탈은 배빗(babbit)메탈이다. 배빗메탈은 주석(Sn)을 주성분으로 하고 안티모니(Sb)와 구리(Cu)를 첨가한 베어링용 합금으로, 저마찰성과 내마모성이 우수하여 기계 베어링의 라이닝 재료로 널리 사용된다. 다우메탈은 Mg 합금, 바이메탈은 서로 다른 금속을 층상으로 접합한 재료, 플래티나이트는 철-니켈 합금이므로 화이트 메탈 Sn-Sb-Cu 합금과는 무관하다.

백심가단주철은 백주철을 산화성 분위기에서 오래 가열해 탈탄시킨 주철이다. 그 결과 표면부가 페라이트 기지가 되어 연성을 갖는다. 흑심가단주철은 탈탄이 아니라 흑연화 열처리로 뜨임탄소를 석출시킨 주철이다.

이 문항은 실제 시험에서 전항정답으로 처리된 문항입니다. 출제 오류로 판단되어 어느 선택지를 골라도 정답으로 인정되었습니다. 여기서는 채점을 위해 한 선택지만 정답으로 두었으니, 다른 것을 고르셨더라도 틀린 판단이 아닙니다.

탄소강에서 인(P)은 결정립계에 편석되어 결합력을 약화시키는 원소로, 이로 인해 나타나는 취성을 청열취성(temper brittleness)이라 한다. 청열취성은 약 300~600℃ 온도 범위에서 냉각할 때 강도는 유지되면서 인성이 급격히 저하되는 현상이며, 인 외에 주석, 안티모니 등의 불순물이 주요 원인이다. 수소취성은 수소 원자의 침투에 의한 현상이고, 적열취성은 고온에서 산소와의 반응으로 인한 취성, 고온취성은 고온에서 직접 나타나는 취성이므로 인에 의한 현상과는 다르다.

금속의 용융점은 원자 간 결합력의 강도에 따라 결정되며, 전이금속들은 d 오비탈의 미충전 전자와 금속 결합을 통해 높은 용융점을 가진다. 각 금속의 용융점을 비교하면 Au(1064°C) < Ni(1455°C) ≈ Co(1495°C) < Ti(1668°C)로, 티타늄이 가장 높다. 티타늄은 d 오비탈에 미충전 전자가 많아 금속 결합이 매우 강하고, 원자 크기도 작아 원자 간 결합력이 더욱 강해진다.

해드필드강은 약 12~14% Mn을 함유한 고망간강으로, 조직은 오스테나이트이며 베이나이트가 아니다. 고온에서 서냉하면 결정립계에 탄화물이 석출되어 취약해진다. 그래서 1000℃ 정도에서 급랭하는 수인법으로 인성을 준다. 열전도성이 나쁘고 팽창계수가 커서 열변형을 일으키기 쉽다.

Cu-Pb계 합금은 고속고하중용 베어링에 사용되므로, "저속저하중용"이라고 명시한 것이 오류다.

• 켈밋(kelmet)은 Cu-Pb계 합금이 맞다.
• Cu-Pb계 베어링은 Pb 성분이 윤활유처럼 작용하여 내소착성이 우수하다.
• Pb는 Cu보다 밀도가 크므로 응고 중 편석하기 쉬운 특성이 있다.

세기 성질은 물질의 양에 관계없이 일정한 값을 유지하는 물리량이다. 1번 몰당 부피는 1몰 기준의 부피로 정의된 강도성 상태함수이므로 물질의 양이 2배로 늘어도 그 값은 변하지 않는다. 2번 엔탈피(H)는 물질의 총량에 비례하므로 광소성질이고, 3번 깁스 자유에너지(G)도 물질의 양에 따라 변하므로 광소성질이며, 4번 엔트로피(S)도 계의 크기가 커지면 증가하는 광소성질이다. 따라서 정답은 1번이다.

Raoult의 법칙과 Henry의 법칙은 농도(몰분율)에 따라 적용되는 범위가 다르다. "용액에서 용매는 Raoult의 법칙, 용질은 Henry의 법칙에 따른다"가 틀린 이유는 모든 농도 영역에서 용매가 항상 Raoult의 법칙을 따르는 것은 아니기 때문이다.

용매도 용질 몰분율이 0이 아닌 경우(특히 농축 용액에서) 편차가 발생할 수 있으며, 상호작용이 강한 용액에서는 비이상 거동을 보인다.

• X_A→1일 때 A는 Raoult의 법칙을 따른다: 용질 B의 몰분율이 0에 가까워질 때 용매 A는 순수 성분에 가까워지므로 참이다.
• X_B→0일 때 B는 Henry의 법칙을 따른다: 용질 B의 몰분율이 0에 가까울 때 B는 희석 상태에서 Henry의 법칙을 따르므로 참이다.
• 용질 B가 Henry의 법칙 영역에서 용매 A는 Raoult의 법칙을 따른다: 용질 B가 희석된 상태에 있으면 용매 A는 충분히 높은 농도를 유지하므로 참이다.

천연가스는 메탄이 주성분이어서 발열량이 약 9,000~10,000 kcal/m³으로 가장 크다. 코크스로 가스는 약 4,500~5,000 kcal/m³, 전로 가스는 약 2,000 kcal/m³이다. 고로 가스는 약 800 kcal/m³으로 가장 낮다.

압축 인자 $Z = \frac{PV}{RT}$는 실제 기체가 이상 기체로부터 얼마나 벗어났는지를 나타낸다. "실제기체에서는 어떤 온도에서도 Z값이 1이 될 수 없다"는 거짓인데, 실제 기체도 특정한 고온·저압 조건이나 특수한 상태(예: Boyle 온도)에서는 $Z = 1$이 될 수 있다.

따라서 "어떤 온도에서도" 불가능하다는 절대적 표현이 오답이다.

• 이상기체의 경우 모든 상태에서 Z는 1: 이상 기체에서 $PV = nRT$이므로 $Z = 1$이 되어 참이다.
• 압력이 낮고 온도가 높으면 Z는 1에 근접: 저압·고온 조건에서 분자 간 상호작용이 무시되고 분자 부피 효과도 미미하여 $Z \to 1$로 수렴하므로 참이다.
• 저온에서 압력 증가 시 Z가 감소했다가 증가: 먼저 인력(repulsive force 극복 단계)으로 인해 $Z$가 1 아래로 감소했다가, 고압에서는 분자 자체 부피(repulsive interaction)가 지배적이 되어 $Z$가 다시 1을 넘어 증가하는 현상으로 참이다.

순환과정에서 열역학 제1법칙을 적용하면 $\Delta U = Q - W$이고, 문제에서 순환과정이므로 내부에너지 변화 ΔU = 0이다. 따라서 $0 = Q - W$, 즉 $Q = W$이다. 기체가 순환과정을 거쳐 100J의 일을 했다는 것은 기체가 외부에 100J의 일을 했다는 의미이므로 W = 100J이고, 따라서 $Q = 100\text{J}$이다. 기체가 흡수한 열이 양수이므로 기체는 100J의 열을 흡수했다.

키르히호프 법칙에 따라 $\Delta C_p = \sum C_p(\text{생성물}) - \sum C_p(\text{반응물})$로 계산한다. $\Delta C_p = (29.12+29.22)-(8.65+33.60) = 58.34-42.25 = 16.09$ J/K·mol이다.
온도에 따른 엔탈피 변화는 $\Delta H_{398} = \Delta H_{298} + \Delta C_p \times \Delta T$로 구하며, $\Delta T = 398-298=100$K이므로 $\Delta C_p \times \Delta T = 16.09 \times 100 = 1609$ J = 1.609 kJ이다.
따라서 $\Delta H_{398} = 131.335 + 1.609 \approx 132.9$ kJ로 계산되어 2번이 정답이다.

A성분의 활동도 계수는 1.5이다. 활동도 계수(γ)는 실제 부분압 / (몰분율 × 순물질의 증기압)으로 정의된다.

A의 순물질 증기압은 50mmHg, 용액에서의 몰분율은 0.4, 측정된 부분압은 30mmHg이다.
라울트 법칙을 따를 경우 기대되는 부분압: 0.4 × 50 = 20mmHg
γ_A = 30 ÷ (0.4 × 50) = 30 ÷ 20 = 1.5

실제 부분압이 30mmHg로 기대값보다 크므로 양의 편차를 보인다. 1.5보다 큰 활동도 계수는 A 분자 간 인력이 A-B 분자 간 인력보다 약하여 휘발성이 증가한 것을 의미한다.

탄소가 CO로 완전히 연소되는 반응식은 $2\text{C} + \text{O}_2 \to 2\text{CO}$이며, 필요한 O₂량을 공기 중 21%의 O₂로 환산해 구한다.

탄소의 원자량 12를 이용한 탄소 0.5kg = 500g의 몰수:
$\frac{500}{12} = 41.67\text{ mol}$
탄소 2mol당 O₂ 1mol이 필요하므로 O₂ 몰수:
$41.67 \times \frac{1}{2} = 20.83\text{ mol}$
표준상태에서 1mol의 기체는 22.4m³를 차지하므로 O₂ 부피:
$20.83 \times 22.4 = 466.6\text{ L} = 0.4666\text{ m}^3$

공기는 약 21%의 O₂를 포함하므로, 필요한 공기의 부피는
$\frac{0.4666}{0.21} = 2.22\text{ m}^3$이다.

Van't Hoff 식 $\ln K = -\frac{\Delta H}{RT} + \frac{\Delta S}{R}$에서 온도 변화에 따른 평형상수의 변화를 분석하면, ΔH > 0(흡열반응)인 경우 온도가 상승하면 -ΔH/RT 항이 0에 가까워지므로 ln K가 증가하고, 따라서 K는 증가한다. 4번 선택지는 이와 정반대로 온도상승에 따라 K가 감소한다고 주장하므로 거짓이다. 1번은 ΔH < 0이면 발열반응이라는 정의적 사실이고, 2번은 Van't Hoff 식이 정확히 이를 나타내므로 참, 3번도 이 식이 온도 영향을 다루는 식이므로 참이다.

등온 과정에서 액체의 엔트로피 변화는 $\mathrm{d}S = -\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_P \mathrm{d}P$로 나타나며, 압축율 β=0(부피 변화 무시)이므로 열팽창계수 α를 이용한다. 액체의 부피 온도 의존성 $\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_P = \alpha V_0$에서 $\Delta S = -\alpha V_0 \Delta P$이다.
물 1몰의 부피: $V_0 = \frac{M}{\rho} = \frac{18\,\mathrm{g}}{1\,\mathrm{g/cm^3}} = 18\,\mathrm{cm^3} = 18 \times 10^{-6}\,\mathrm{m^3}$
압력 변화: $\Delta P = (1000 - 1)\,\mathrm{atm} = 999\,\mathrm{atm} = 999 \times 101325\,\mathrm{Pa} \approx 1.012 \times 10^8\,\mathrm{Pa}$
엔트로피 변화: $\Delta S = -2 \times 10^{-4} \times 18 \times 10^{-6} \times 1.012 \times 10^8 = -2 \times 18 \times 1.012 \times 10^{-2} \approx -0.364\,\mathrm{J/K}$

헬름홀츠 자유에너지는 $\Delta A=\Delta U-T\Delta S=0-T(R\ln 2)=-RT\ln 2$인데, ΔA=RTln2는 부호가 반대이고 크기도 같으므로 틀렸다.

진공으로의 등온 팽창은 비가역 단열 과정이므로 계가 외부와 열을 교환하지 않는다(q=0). 이상기체의 엔탈피와 내부에너지는 온도에만 의존하고 온도가 일정하므로 ΔH=0, ΔU=0이다.

엔트로피 변화는 경로와 무관한 상태함수이므로 가역 등온 과정으로 계산하면
$\Delta S=nR\ln\frac{V_f}{V_i}=R\ln 2$
깁스 자유에너지는
$\Delta G=\Delta H-T\Delta S=0-T(R\ln 2)=-RT\ln 2$
따라서 △H=0, △S=Rln2, △G=-RTln2는 옳다.

엘림강 그래프에서 직선 A는 고체 A의 산화, 직선 B는 액체 A의 산화를 나타내므로, Tm(A)에서 직선 A가 직선 B로 불연속적으로 전환되어야 하며, 직선 B(액체)가 직선 A(고체)보다 위쪽에 위치해야 한다.

녹는점에서 A(S)→A(L)로 상변화가 일어날 때 ΔH°m > 0이면 엔탈피가 증가하므로, 깁스 자유에너지 ΔG° = ΔH° - TΔS°에서 같은 온도에서 액체 상태가 고체 상태보다 더 불안정(ΔG° 값이 더 크거나 더 양수)하게 된다.

주어진 조건 Tm(A(S)) < Tm(AO₂(S))에 따라 A의 녹는점이 산화물의 녹는점보다 낮으므로, 직선 A가 직선 B와 만나는 지점이 산화물의 두 직선이 만나는 지점보다 왼쪽(낮은 온도)에 있어야 한다.

가역 단열팽창에서 계의 엔트로피 변화는 열역학 제2법칙으로부터 결정된다. 단열과정이므로 계와 주변 사이에 열 교환이 없고($Q=0$), 가역과정이므로 $dS = \frac{dQ_{\text{rev}}}{T} = 0$이다. 따라서 엔트로피 변화 $\Delta S = 0$으로 변하지 않는다. 이는 가역 단열과정(단열 가역과정)이 등엔트로피 과정(등엔트로피 진행)임을 의미하며, 불가역 단열팽창의 경우 $\Delta S > 0$이 되는 것과 구별된다.

이상기체의 혼합에서 자유에너지 변화는 엔트로피 증가에 의한 것이며, 혼합 전후의 부분압 변화로 계산된다. 혼합 시스템에서 각 기체의 자유에너지 변화는 $\Delta G_i = nRT\ln(x_i)$이고, 여기서 $x_i$는 혼합 후 각 기체의 몰분율이다. 전체 변화는 $\Delta G_{mix} = \sum n_i RT\ln(x_i)$이다.
A의 몰분율: $x_A = \frac{2}{2+3+5} = \frac{2}{10} = 0.2$, B의 몰분율: $x_B = \frac{3}{10} = 0.3$, C의 몰분율: $x_C = \frac{5}{10} = 0.5$이다.
대입하면: $\Delta G = 2 \times 8.314 \times 298 \times \ln(0.2) + 3 \times 8.314 \times 298 \times \ln(0.3) + 5 \times 8.314 \times 298 \times \ln(0.5)$
$= 4957.2[\ln(0.2) + 0.75\ln(0.3) + 1.25\ln(0.5)]$
$= 4957.2[-1.609 - 0.300 - 0.866]$
$= 4957.2 \times (-2.775) \approx -13758\text{ J}$ (계산 재검토)
정확히 계산하면 $RT = 8.314 \times 298 = 2477.6\text{ J/mol}$이고, $\Delta G = 2 \times 2477.6 \times (-1.609) + 3 \times 2477.6 \times (-1.204) + 5 \times 2477.6 \times (-0.693)$ $= -7966 - 8954 - 8576 \approx -25496\text{ J}$로, 약 -25510 J에 일치한다.

다이(금형)의 모양을 소재 표면에 그대로 눌러 각인시키는 가공법은 전조(coining) 가공법이다. 전조 가공법은 나사나 기어 같은 복잡한 형상을 높은 압력으로 한 번에 성형하는 소성 가공으로, 소재를 압축하여 다이의 형태를 정밀하게 전사한다. 압연 가공법은 롤러로 소재를 반복 압축하는 방식이고, 트림 가공법은 펀칭 후 불필요한 부분을 제거하는 마무리 가공, 인발 가공법은 소재를 끌어당겨 단면을 감소시키는 가공이므로 문제의 설명과 맞지 않는다.

스프링백은 굽힘 후 탄성변형이 회복되는 현상으로, 소성변형 대비 탄성변형의 비율이 클수록 증가한다. 탄성계수가 크면 같은 응력에서 탄성변형이 작아지므로 스프링백이 감소하며, 따라서 2번이 틀렸다. 1번은 항복응력이 크면 소성변형이 어려워져 상대적으로 탄성변형 비율이 높아져 스프링백이 증가하고, 3번은 소성변형이 크면 탄성회복의 절댓값도 커져 스프링백이 증가하며, 4번은 판재가 얇으면 굽힘반경에 대한 상대적 변형이 커져 스프링백이 증가한다.

크리프 곡선은 시간에 따라 변형률 증가 속도가 변화하는 3단계로 구분된다. ⓐ 구간은 초기에 변형 속도가 점차 감소하는 구간으로 천이크리프(1차 크리프)에 해당하며, ⓑ는 변형 속도가 일정한 정상크리프(2차 크리프), ⓒ는 파단 직전 변형 속도가 급격히 증가하는 가속크리프(3차 크리프)이다.

금속 단결정의 탄성률은 결정 방향에 따라 이방성을 보이며, [111] 방향이 최대 탄성률을 갖는다. 이는 [111] 방향이 원자 배열이 가장 조밀하고 원자 간 결합이 가장 강한 방향이기 때문이다. 예를 들어 면심입방(FCC) 구조의 금속에서 [111]은 최밀충전면의 수직 방향으로, 원자층이 가장 조밀하게 쌓여 있어 외부 응력에 대한 저항이 가장 크다. 반면 [100] 방향은 상대적으로 원자 배열이 성글어 탄성률이 낮다.

모어 원의 직경은 주응력 차이(σ₁ − σ₂)로 결정된다.

2원 응력계에서 주응력은
$\sigma_{1,2} = \frac{\sigma_x + \sigma_y}{2} \pm \sqrt{\left(\frac{\sigma_x - \sigma_y}{2}\right)^2 + \tau^2}$
이므로, 주응력의 차이는
$\sigma_1 - \sigma_2 = 2\sqrt{\left(\frac{\sigma_x - \sigma_y}{2}\right)^2 + \tau^2}$
이다.

모어 원의 반지름은 이 값의 절반이므로 반지름 = $\sqrt{\left(\frac{\sigma_x - \sigma_y}{2}\right)^2 + \tau^2}$이고,
직경 = 2 × 반지름 = $2\sqrt{\left(\frac{\sigma_x - \sigma_y}{2}\right)^2 + \tau^2}$이다.
이를 정리하면 직경 = $\sqrt{(\sigma_x - \sigma_y)^2 + 4\tau^2}$이 된다.

전위(dislocation)의 특성을 하나씩 검토하면, “각 온도에서 평형 전위농도가 존재한다”가 틀렸다. 전위농도는 열역학적 평형 상태가 아니라 소성변형이나 냉각 과정에서의 비평형 상태에서 발생하며, 평형 조건에서는 전위농도가 거의 0에 수렴한다.

• “전위는 선결함에 해당된다”는 정확하다(전위는 선결함이다).
• “칼날전위의 경우 Burgers 벡터와 전위선은 수직이다”도 맞다(칼날전위에서 Burgers 벡터는 전위선에 수직이다).
• “전위가 활주할 수 있는 면은 전위선과 Burgers 벡터가 공존하는 면이다”도 정확하다(전위는 Burgers 벡터와 전위선이 모두 포함된 활주면 위에서만 활주할 수 있다).

변형시효(strain aging)는 냉간가공 후 저온 시효 처리된 금속을 다시 변형시킬 때 나타나는 현상으로, 침입형 용질원자(탄소, 질소 등)가 결정결함 주변에 분위기를 형성함으로써 발생한다. “치환형 용질원자에 의한 분위기 형성과 관련된 현상이다”가 틀렸으며, 치환형 용질원자가 아닌 침입형 용질원자가 변형시효의 원인이 된다.

• “항복점 현상과 관련된 현상이다”는 정확한데, 변형시효로 인해 항복점이 상승하고 항복점 현상이 재현되기 때문이다.
• “강도가 증가하고 연성이 감소한다”도 맞으며, 변형시효 결과 강도는 증가하지만 연성(연신율)은 감소한다.
• “냉간가공된 금속을 비교적 저온에서 시효 시킨 후 다시 변형시킬 때 나타나는 현상이다”도 맞는 설명으로, 냉간가공 후 비교적 낮은 온도(100~300°C 정도)에서 시효 처리할 때 나타난다.

“공정을 구성하는 장치가 간단하고 비용이 비교적 저렴하다”는 오히려 용사법의 장점이며, 물리적 증착법의 특징이 아니다. 용사법은 용융된 재료를 기계적으로 분사하는 상대적으로 간단한 공정으로, PVD에 비해 장치가 단순하고 비용이 저렴하다.

반면 물리적 증착법(PVD)은 진공 환경에서 원자·분자 수준의 증착을 수행하므로 고순도 피막을 형성하고, 기판 온도, 이온 에너지 등을 조절하여 부착력을 제어할 수 있으며, 저진공(대기압 이하) 환경이 필수적이다.

M_s~M_f 범위(마르텐사이트 변태 구간)를 급냉하는 것은 오히려 균열을 증가시키므로, 이 구간에서는 천냉하거나 유냉으로 느리게 냉각하여 변태응력을 완화해야 한다.

담금질 균열은 급냉 시 표면과 내부의 냉각 속도 차이로 인한 열응력 때문에 발생하므로, 이를 방지하려면 응력을 줄이고 냉각을 제어해야 한다.

• 시간담금질은 냉각 속도를 단계적으로 조절하여 열응력을 감소시키는 방법이다.
• 구멍을 찰흙이나 석면으로 채우는 것은 응력 집중을 완화하는 대책이다.
• 날카로운 모서리를 이루지 않도록 둥글게 하는 것도 응력 집중 부위를 제거하는 방법이다.

자기 변태(magnetic transformation)는 금속의 결정구조 변화 없이 자기적 성질이 변하는 현상으로, 강자성에서 상자성으로의 전환을 의미한다. Fe는 768°C의 퀴리점에서 강자성을 잃고 상자성으로 변한다. Co는 약 1,115°C에서, Ni는 약 358°C에서 각각 퀴리점을 가지며 자기 변태를 일으킨다. 반면 Ti는 상온에서 반자성(diamagnetic) 또는 약한 상자성을 가지며 자기 변태를 일으키지 않는다.

브래그 법칙 $n\lambda = 2d\sin\theta$에서 같은 파장과 회절 차수(n=1)일 때, 면간거리 d가 작을수록 브래그 각 θ가 커진다.

입방결정의 면간거리는
$d = \frac{a}{\sqrt{h^2+k^2+l^2}}$
로 주어지므로, h²+k²+l²이 클수록 d가 작아져 θ가 증가한다.

각 면의 h²+k²+l² 값을 계산하면:
(100)은 1+0+0=1, (111)은 1+1+1=3, (311)은 9+1+1=11, (331)은 9+9+1=19이다.
(331) 면의 값이 19로 가장 크므로 면간거리가 가장 작고, 따라서 브래그 각이 가장 크다.

인산염처리 후 형성된 다공성의 인산염 피막은 그 자체로는 방청성이 불충분하므로 봉공처리를 통해 피막의 미세공을 폐쇄하여 방청성을 향상시켜야 한다. 크롬산(크롬산염)은 인산염 피막의 미세공 내부에서 중합반응을 일으켜 견고한 보호막을 형성하고, 자가치유 기능까지 제공하므로 봉공처리액으로 가장 효과적이다. 염화나트륨은 부식을 촉진하고, 알칼리액과 초순수액은 봉공 효과가 없으므로 부적절하다.

아연도금된 제품의 변색을 방지하기 위한 처리는 크로메이트 처리다. 크로메이트 처리는 아연도금 표면에 크롬산염 피막을 형성하여 흰 녹(백청)의 발생을 억제하고 내식성을 향상시키는 표준적인 후처리 방법이다. 인산염피막 처리는 별도의 표면 강화 처리이고, 봉공 처리는 도금 후 기공을 메우는 처리이며, 크롬도금 처리는 다른 금속 도금 방식으로 변색 방지 목적과 무관하다.

오스포밍은 준안정(불안정) 오스테나이트 영역에서 소성가공을 한 뒤 급랭하는 가공열처리이다. 급랭으로 마르텐사이트 변태를 일으켜 강도와 인성을 함께 높인다. 따라서 베이나이트 변태와는 관련이 없다.

플라즈마는 전리된 기체 상태로서 전자, 양이온, 중성 원자/분자로 구성된다. 진공챔버에 Ar 가스를 주입하여 플라즈마를 형성하면 전자(1번), Ar⁺ 이온(2번), 전리되지 않은 Ar 기체분자(3번)가 모두 존재한다. 반면 천이금속(transition metal)은 챔버 내에 별도로 도입되지 않은 외부 물질이므로 플라즈마 형성 과정에서 자동으로 생성되지 않는다. 따라서 정상적인 Ar 플라즈마 환경에서는 존재할 수 없다.

정지 상태에서의 냉각능은 식염수 > 물 > 기름 > 공기 순이다. 식염수는 강재 표면의 증기막을 빨리 파괴하므로 물보다 냉각능력이 크다.

액체확산은 액체 상태의 물질이 고체 내로 확산되는 현상으로, 기체 화학반응을 기반으로 하는 CVD의 반응 형식에 포함되지 않는다.

화학적 기상도금(CVD)은 기체 상태의 화합물이 기판 표면에서 화학반응을 일으켜 고체 박막을 형성하는 공정이며, 주요 반응 형식은 치환반응, 수소환원, 반응증착 등이다.

• 치환반응은 금속 할로겐화물이 환원제와 반응하여 금속 박막을 형성하는 방식이다.
• 수소환원은 금속 산화물이나 할로겐화물을 수소로 환원시키는 방식이다.
• 반응증착은 두 가지 이상의 기체 전구체가 기판 표면에서 화학반응하여 목적 물질을 형성하는 방식이다.