14년 3회차

시험체 내부의 결함이나 구조적 이상 유무를 판별하는 데는 방사선의 투과 특성이 이용된다.

방사선이 물체를 통과하면서 두께나 밀도 차이에 따라 흡수량이 달라지고, 그 차이가 필름이나 검출기에 농도 차로 기록되어 내부 결함을 확인할 수 있다.

• 회절 특성은 결정구조를 분석하는 데 쓰이는 성질이다.
• 분광 특성은 파장별 세기를 분석하는 데 쓰인다.
• 진동 특성은 기계적 진동을 측정하는 것과 관련된 성질이다.

볼트류처럼 작고 수량이 많은 제품을 빠르게 검사하기에 적합한 방법은 수세성 침투탐상이다.

수세성 침투액은 물로 직접 세척할 수 있어 별도의 유화 과정이 필요 없고, 빠른 처리 속도 덕분에 대량 검사에 유리하다.

후유화성·용제제거성 침투탐상은 유화나 닦아내기 같은 추가 과정이 필요해 소량·정밀 검사에 더 적합하다.

표준침투깊이는 $\delta = \dfrac{1}{\sqrt{\pi f \mu \sigma}}$이므로 주파수 $f$, 투자율 $\mu$, 전도율 $\sigma$의 제곱근에 반비례한다. 따라서 주파수가 클수록 표준침투깊이는 작아진다. 반대로 투자율이나 전도율이 작아지면 침투깊이는 오히려 커진다.

접촉각이 작을수록 적심성(퍼짐성)이 좋다.

침투액이 표면에서 낮은 접촉각을 가질수록 좁은 틈까지 잘 퍼져 들어가므로, 침투탐상제는 접촉각이 작은 성질을 갖도록 설계된다.

• 접촉각이 클수록 적심성이 좋다는 설명은 실제와 반대다.
• 접촉각과 적심성이 서로 관련이 없다는 설명도 틀렸다.
• 접촉각이 90˚ 이상일 때 적심성이 좋다는 설명 역시 사실과 다르다.

페인트 막 두께를 측정하는 비파괴시험으로는 와전류탐상시험(Eddy Current Testing)이 가장 적합하다.

와전류탐상시험은 비자성 금속 표면의 도료·페인트·산화막 등 비금속 피복층의 두께를 직접 측정할 수 있는 표준 방법이며, 굴삭기 몸체의 페인트 막처럼 금속 위의 얇은 도막 품질 관리에 널리 사용된다.

• 자분탐상시험은 자성 재료의 표면·근표면 결함 검출용이므로 막 두께 측정에는 부적합하다.
• 침투탐상시험은 표면 개구 결함 탐지용이므로 막 두께 측정에는 부적합하다.
• 방사선투과시험은 내부 결함 검출용이므로 막 두께 측정에는 부적합하다.

결함 길이는 6dB drop법으로 측정한다. 결함의 최대 에코 높이를 찾은 뒤 탐촉자를 결함 길이 방향으로 이동시켜, 에코 높이가 최대값의 절반(−6dB)으로 떨어지는 양 끝 지점 사이의 거리를 결함 길이로 본다.

수소는 공기와 혼합 시 폭발 범위가 매우 넓어(4~75%) 안전성 문제가 크고, 검출 용이성도 상대적으로 낮아 산업용 누설검사에서는 추적자로 사용되지 않는다.

누설검사에서 추적자(tracer gas)로 사용되는 기체는 검출이 용이하고, 누설 부위에 도달하기 쉬우며, 환경·안전상 안전해야 한다.

• 헬륨은 분자가 매우 작아 미세한 누설도 감지 가능하고 불활성이라 안전하며 질량분석기로 쉽게 검출되므로 누설검사의 표준 추적자로 널리 사용된다.
• 할로겐가스(프레온 등)도 전자코로 검출 가능하여 사용된다.
• 암모니아는 냄새로 감지되므로 추적자로 활용된다.

누설탐상 검사에서 기체의 물질의 양(몰 수)에 따른 부피 변화를 나타내는 법칙은 아보가드로의 원리다. 아보가드로의 원리는 같은 온도·압력에서 기체의 부피는 물질의 양(몰 수)에 정비례한다는 내용으로, V ∝ n(T, P 일정)으로 표현된다. 보일의 법칙은 압력과 부피의 역비례 관계, 샤를의 법칙은 온도와 부피의 정비례 관계, 돌턴의 분압법칙은 혼합 기체의 전체 압력을 다루므로 모두 물질의 양 변화와는 무관하다.

결함의 허용 여부는 설계개념에 근거한 파괴역학, 해당 요소의 위험도, 실제 사용한 검사 시스템의 성능(검출 확률과 측정 정확도)을 근거로 정한다. 검출한계를 높게 설정하면 작은 결함을 놓치게 된다. 그래서 이는 허용 기준의 근거가 아니라 신뢰성을 떨어뜨리는 요인이다.

비강도는 선원의 단위 질량당 방사능으로 단위는 Ci/g이다. 비강도가 크면 같은 방사능을 더 작은 선원 크기로 얻을 수 있어 기하학적 불선명도가 감소한다. 촬영시간은 비강도가 아니라 선원의 전체 방사능에 좌우된다.

반자성체는 외부 자기장에 비례하는 자화를 보이므로 B-H 곡선이 직선 형태로 나타난다. 반자성체의 자화율은 음수이지만 크기가 매우 작아서(약 10⁻⁵ 정도), B = μ₀(H + M) = μ₀(1 + χₘ)H 관계식에서 χₘ이 음의 상수값이므로 원점을 지나는 직선의 기울기가 강자성체나 상자성체보다 작을 뿐 선형 관계를 유지한다. 따라서 정답은 직선이다.

파이프 등의 표면결함을 빠르게 검출하는 데는 와전류탐상시험이 적합하다.

• 용접부 언더컷 같은 표면 결함은 음향방출시험이 아니라 침투탐상이나 자분탐상으로 확인하는 것이 일반적이다.
• 강재 내부균열은 표면에 열린 결함만 검출하는 침투탐상이 아니라 초음파탐상이나 방사선투과시험으로 찾아낸다.
• 강재 표면결함은 초음파탐상보다 자분탐상·침투탐상이 더 적합하다.

와전류탐상은 비접촉으로 빠르게 스캔할 수 있어 파이프·튜브 표면결함의 고속 전수검사에 널리 쓰인다.

강자성체에만 적용할 수 있는 비파괴검사법은 자분탐상시험이다.

자분탐상은 시험체를 자화시켜 표면 및 표면 직하의 결함에서 누설자속을 만들고, 그 위에 뿌린 자분이 모여 결함을 나타내는 원리여서 강자성체가 아니면 자화 자체가 되지 않는다.

침투탐상은 표면에 열린 결함이면 재질에 관계없이 적용할 수 있고, 초음파탐상과 방사선투과시험도 자성 유무와 무관하게 사용할 수 있다.

"표면의 결함을 검출하기 쉽다"는 설명은 초음파탐상의 실제 단점으로 보기 어려운 내용이다.

초음파탐상은 접촉매질(커플런트)을 발라야 탐상파가 잘 전달되고, 결과 판독에 검사자의 폭넓은 지식과 경험이 요구된다는 점이 대표적인 단점으로 지적된다.

오히려 초음파탐상은 표면 바로 아래 얕은 영역에서는 결함 검출이 까다로운 편이어서, 단순히 표면 결함을 검출하기 쉽다는 서술은 단점 목록과는 거리가 있다.

수세성 형광침투액은 침투가 물에 의해 빠르게 제거되는 특성 때문에 깊고 복잡한 결함보다는 표면에 가까운 비교적 개방된 결함 검출에 적합하며, 미세한 또는 깊은 개구(crack) 같은 얕은 개구 결함 검출에는 상대적으로 덜 탁월하다. 따라서 얕은 개구의 결함을 검출하는데 탁월하다는 설명이 틀렸다.

수세성 형광침투액의 특성을 정확히 파악하는 것이 핵심이다.

• 침투 후 물로 직접 세척할 수 있어 빠른 처리가 가능하므로, 침투시간 경과 후 바로 물로 침투액 제거가 가능하다는 설명은 옳다.
• 같은 이유로 다량의 소형 부품을 신속하게 시험하기에 유리하므로 옳다.
• 형광 성질로 인해 자외선 조명 하에서 높은 대비도를 제공하므로 비형광 침투액 대비 검출 능력이 우수하다는 설명도 옳다.

습식현상제를 시험체에 적용할 때는 침적하거나 분무하는 방법이 가장 적합하다.

침적·분무는 현상제를 표면에 얇고 고르게 입힐 수 있어 침투액이 배어 나오는 것을 방해하지 않는다.

천으로 문지르거나 솔로 바르는 방법은 침투지시모양을 문질러 지우거나 흩뜨릴 위험이 있어 권장되지 않는다.

침투액이 불연속부에 충분히 스며들도록 그대로 방치해 두는 시간을 침투시간이라 한다.

침투시간이 너무 짧으면 미세한 결함까지 침투액이 채워지지 못해 지시가 나타나지 않을 수 있다.

유화시간은 유화제를 적용한 뒤 씻어내기 전까지의 시간, 배수시간은 여분의 침투액이 흘러내리도록 두는 시간으로 침투시간과는 단계 자체가 다르다.

침투속도는 Young-Laplace 방정식과 Poiseuille 법칙에 따라 결정되며, 점성계수(μ)에 반비례한다. 접촉각이 작을수록(1번 오류), 온도가 높을수록 점성계수가 감소하여 침투속도 증가(2번 오류), 외부 압력이 높을수록 침투속도 증가(3번 오류)하므로, 침투액 자체의 조건으로는 점성계수가 작을수록 침투속도가 증가한다.

침투액은 쉽게 증발·건조되지 않아야 하므로, "쉽게 건조되어야 한다"는 설명은 침투액이 갖추어야 할 성질과 반대된다.

침투 시간 동안 액이 마르지 않고 결함 속까지 충분히 스며들어야 하므로 침투액은 휘발성이 낮게 설계된다.

반대로 침투력이 높고 표면에 쉽게 적용할 수 있으며, 검사 후에는 쉽게 제거될 수 있어야 한다는 조건은 침투액에 요구되는 실제 성질이다.

도료·스케일 같은 고형 오염물을 제거할 때, 연한 금속에는 결함을 문질러 막을 위험이 있는 기계적 방법보다 화학적 제거방법이 일반적으로 적용된다.

• 연한 금속에 기계적 제거방법을 쓰면 표면이 밀려 결함의 개구부가 막힐 위험이 있어 가장 우수한 방법이라 보기 어렵다.
• 기계적 제거방법은 결함 개구부를 막지 않도록 주의해야 하는 것이지, 막는 것을 목표로 하지 않는다.
• 화학적 제거방법을 쓸 때도 시험체 표면이 부식되거나 손상되지 않도록 유의해야 한다.

이 때문에 연한 금속의 표면 오염물 제거에는 화학적 세척이 우선적으로 검토된다.

침투탐상용 건조장치가 갖추어야 할 가장 중요한 조건은 온도 조절장치를 두는 것이다.

건조 온도가 필요 이상으로 높아지면 결함 속에 남아 있어야 할 침투액까지 증발해 현상 단계에서 끌어올릴 액이 부족해지므로, 시험체와 작업 조건에 맞추어 건조 온도를 조절할 수 있어야 한다.

• 타이머는 건조 시간을 재는 보조 기능일 뿐 과열로 지시가 약해지는 것을 막아주지 못한다.
• 팬은 열풍을 순환시키는 부속 장치여서 구비조건의 핵심으로 보기 어렵다.
• 정해진 한 가지 온도만 유지하는 릴레이로는 시험체 재질·두께에 따라 건조 조건을 달리 맞출 수 없다.

형광 침투액은 관찰 방법(형광이냐 염색이냐)에 따른 분류이지, 세척(제거) 방법에 따른 분류가 아니다.

침투액을 세척 방법으로 나누면 물로 직접 씻어내는 수세성, 유화제를 적용한 뒤 씻어내는 후유화성, 헝겊과 세척액으로 닦아내는 용제제거성으로 구분된다.

반면 형광·염색과 두 성질을 함께 갖는 이원성은 결함을 어떤 빛 아래에서 관찰하느냐에 따른 별개의 분류 기준이다.

유화제는 자외선등 아래에서도 침투액과 다른 색을 띠도록 만들어지며, 침투액과 같은 색이라는 설명은 틀렸다.

유화제는 일종의 계면활성제로 침투액과 잘 섞여 결합해야 유화 작용이 제대로 일어난다.

자연광에서도 침투액과 뚜렷이 구분되는 색을 띠어야 유화 진행 정도를 눈으로 확인하고 침투지시와 혼동하지 않을 수 있다.

유성(친유성) 유화제는 침투시간이 끝난 뒤 예비세척 없이 침투액이 묻은 표면에 바로 적용하므로, "예비세척 후 적용한다"는 설명은 틀렸다.

유성유화제는 기름 베이스의 침투액에 확산되어 섞여 들어가면서 유화가 일어나는 방식이다.

점성이 높은 유화제일수록 확산 속도가 느려 유화시간이 길어지고, 점성이 낮을수록 유화시간이 짧아진다.

착색은 결함 부위에 색상을 추가로 칠하거나 염색하는 행위로, 시편을 변형·손상시키는 것과 같은 효과를 초래하며 검사 결과 기록 방법이 아니라 표시 방법일 뿐이다. 따라서 결함지시모양을 기록하는 방법으로는 거리가 가장 멀다.

침투탕상검사(액체침투탐상검사, Liquid Penetrant Testing)에서 결함지시모양을 기록하는 방법은 비파괴성이면서 검사 결과를 문서화할 수 있는 수단이어야 한다. 전사(tracing), 스케치(sketch), 사진촬영(photography)은 모두 검사판면의 지시모양을 그대로 옮겨 기록하는 표준적인 기록 방법이다.

형광침투액을 사용하는 침투탐상시험에서 자외선조사장치의 강도는 시험체 표면에서 측정해야 한다. 이는 실제 시험이 진행되는 지점에서의 자외선 강도가 중요하기 때문이며, 국제표준(ISO 3059) 및 국내 기준에서도 시험체가 위치하는 표면에서의 조도(照度)를 측정하도록 규정하고 있다. 필터나 광원에서의 측정은 장비 성능만 반영할 뿐 실제 시험 조건을 보장할 수 없으며, 중간 지점 측정도 표준 방법이 아니다.

침투탐상시험에서 대비시험편 및 결함 검출 감도확인용으로 사용되는 표준 시험편은 알루미늄, 니켈-크롬 도금균열, 침투탐상시스템 모니터 패널 등이다. 이들은 각각 다양한 재료와 결함 형태에서의 검출 능력을 검증하고 시스템 감도를 정기적으로 확인하는 데 사용된다. 구리 대비시험편은 침투탐상시험의 표준 대비시험편 목록에 포함되지 않으며, 구리는 침투액 흡수 특성이 맞지 않아 감도확인 목적으로 사용되지 않는다.

건식현상제를 쓰기 전의 건조처리는 시험체 표면의 물기를 없애는 정도로만 짧게 이루어져야 한다.

건조 온도가 지나치게 높거나 시간이 길면 결함 속의 침투액이 증발해 지시가 약해질 수 있으므로, 필요 이상의 고온·장시간 건조는 피해야 한다.

따라서 구체적인 열풍 온도나 작업실 온도 수치를 정해 놓기보다, 표면 수분만 없애는 최소한의 건조가 되도록 관리한다.

연속된 침투지시모양은 상호거리가 2mm 이하인 여러 지시모양이 거의 한 직선상에 나란히 늘어서 있는 경우를 말한다.

이때는 개별 지시모양을 따로 보지 않고 전체를 하나의 연속된 결함으로 간주해 길이를 합산해서 평가한다.

지시모양 사이의 간격이 이보다 넓게 떨어져 있으면 각각을 독립된 결함으로 분류한다.

침투탐상 관찰조건에서 시험면의 자외선강도는 800 μW/cm² 이상이어야 한다.

자외선 강도가 기준보다 약하면 형광 침투지시가 충분히 밝게 나타나지 않아 미세한 결함을 놓칠 수 있다.

이 때문에 형광침투탐상에서는 자외선등 강도와 함께 암실의 밝기(조도)도 함께 관리해야 한다.

유화시간을 정할 때는 침투액 종류, 표면 거칠기, 시험체·시험 시 온도를 고려하며, "시험체의 재질 및 제거처리 상태"는 해당 항목이 아니다.

제거처리는 유화가 끝난 뒤 세척 단계에서 이루어지는 절차이므로, 유화시간을 정하는 시점에는 아직 결정되지 않은 사항이다.

반면 침투액의 점도나 표면 거칠기, 작업 온도는 유화가 진행되는 속도에 직접 영향을 주므로 유화시간을 정할 때 반드시 고려해야 한다.

침투탐상 시험에서 합격한 시험체를 표시하는 색은 황색이다. KS B 0816(침투탐상 시험방법 및 침투지시모양의 분류)에서 샘플링 검사 시 합격 판정을 받은 시험체에 황색 착색으로 표시하도록 규정하고 있으며, 이는 불합격 시험체의 적색 표시와 구분하기 위한 표준화된 표시 방법이다.

A형 대비시험편은 알루미늄 합금판 중앙부를 분젠 버너로 약 520~530℃까지 가열한 뒤 급냉시켜 균열을 발생시켜 만든다.

급열급랭 과정에서 생기는 미세한 열충격 균열을 침투탐상 감도나 침투탐상제 성능을 비교하는 기준 결함으로 사용한다.

가열 온도가 기준보다 낮으면 균열이 충분히 생기지 않고, 지나치게 높으면 균열 형태가 불규칙해져 대비시험편으로 쓰기 어렵다.

건식분말 현상제는 적용 전에 건조를 마쳐야 하므로, "적용 후 건조 실시"라는 설명은 순서가 뒤바뀐 것이다.

건식·속건식 같은 건식 계열 현상제는 표면이 완전히 마른 상태에서 뿌려야 분말이 잘 달라붙어 지시모양을 선명하게 만든다.

반면 수성 현상제는 적용한 뒤에 건조를 실시하고, 현상제를 쓰지 않는 경우에는 검사 전에 건조를 마쳐 두어야 한다.

KS B 0816 침투탐상시험방법 및 침투지시모양의 분류에서 전수검사에 의해 합격한 시험체는 각인, 부식 또는 착색의 방법으로 P 기호(원 없는 단순 문자)를 표시한다. 황색 착색은 표본검사 합격품에 적용되며, 원 모양(ⓟ, Ⓟ)으로 표시하는 것도 표본검사 기준이므로 정답은 3번이다.

이원성 염색침투액을 사용하는 방법은 기호로 DV로 나타낸다.

이원성(D)은 형광과 염색 두 가지 특성을 함께 갖는 침투액을 뜻하고, V는 염색(가시광) 침투액을 의미하므로 두 기호가 합쳐져 DV가 된다.

V만 쓰면 단순 염색침투액, F만 쓰면 단순 형광침투액을 가리켜 이원성 여부가 표시되지 않는다.

탐상제 조합 기호 "FA-W"에서 첫 번째 글자 F는 형광 침투액을 의미한다.

이어지는 A는 제거(세척) 방법이 수세성임을, W는 습식(수현탁성) 현상법을 나타내어 전체적으로 침투액-제거방법-현상법 순서로 조합을 표기한다.

염색 침투액은 V, 건식·속건식 현상제는 각각 D·S로 표기해 F와는 구분된다.

형광침투탐상에서 시험 장소 주위의 밝기는 20 Lx 이하의 암실 상태를 유지해야 한다.

주위가 너무 밝으면 자외선등 아래에서 나타나는 형광 지시모양의 대비가 약해져 미세한 결함을 놓치기 쉽다.

이 때문에 형광침투탐상은 어두운 공간에서 자외선강도 기준을 함께 맞춰 검사를 진행한다.

세척액으로 침투액을 제거한 경우 자연 건조를 원칙으로 하며, 가열 건조는 피해야 한다는 규정과 일치하므로 건조처리에 관한 설명이 옳다.

KS B 0816(침투탐상 시험방법)에 따른 각 공정별 온도 조건을 검토하면 나머지는 오류다.

• 침투처리: 침투처리 최적 온도가 16~38°C이므로 3~15°C는 오류다.
• 현상처리: 15~40°F는 현상처리 온도 범위를 화씨로 표시한 것으로 보이지만 실제 최적 범위는 16~38°C(약 60~100°F)로 불합리하게 낮다.
• 건조온도: 건조 시 표면 온도가 52°C를 초과하지 않아야 한다는 것이 정규정이므로 오류다.

예비세척은 물베이스 유화제를 쓰는 후유화성 D법에서 유화처리 전에 잉여 침투액을 물로 미리 씻어내는 공정이므로 FD-N, VD-S, FD-A에는 모두 필요하다. DFC-N은 이원성 형광 침투액을 쓰는 용제 제거성(C) 방법이므로 예비세척 공정이 없다.

DFB-D 코드는 이원성 형광침투액을 후유화성(기름베이스) 방식으로 제거하고 건식현상법으로 관찰하는 시스템을 뜻한다.

KS B 0816 분류기호에서 침투액 종류는 형광(F)·염색(V)이며, 이원성(D)은 두 성질을 겸한 침투액임을 나타내는 접두 기호다. 이어지는 F는 형광침투액, B는 후유화성 중에서도 기름베이스 유화제를 쓰는 제거방법을 가리킨다.

대시 뒤의 D는 현상법 기호로 건조한 분말을 사용하는 건식현상을 의미한다. 따라서 DFB-D는 이원성 형광침투액을 기름베이스 유화제로 제거한 뒤 건식으로 현상하는 조합이다.

시험 도중 조작 방법에 잘못이 있었으면 재시험해야 한다. 유화시간 초과는 불연속부 안의 침투액까지 유화되어 세척 때 씻겨 나가는(과세척) 조작 오류이므로 재시험 대상이다. 반면 침투시간은 기준보다 길어도 결함 검출에 불리하지 않으며, 의사지시는 확인 후 판정에서 제외하면 된다.

산화성 산·염류·알칼리·황가스에 강한 내식성을 갖는 Ni-Cr계 합금은 인코넬이다.

인코넬은 니켈을 주성분으로 크롬을 첨가한 합금으로, 고온 산화 분위기와 부식성 가스 속에서도 안정적인 피막을 형성해 내식성·내열성이 뛰어나다.

• 엘린바는 온도 변화에 따른 탄성률 변화가 거의 없는 불변강으로 내식성 목적의 합금이 아니다.
• 콘스탄탄은 구리-니켈계 저항선 합금으로 전기저항이 일정한 것이 특징이다.
• 모넬메탈은 Ni-Cu계 합금으로 크롬을 포함하지 않는다.

Si로 주조성을, Cu로 절삭성을 개선한 Al-Cu-Si계 합금은 라우탈이다.

라우탈은 알루미늄에 구리와 규소를 첨가한 대표적인 주조용 알루미늄 합금으로, Si는 유동성을 높여 주조성을 좋게 하고 Cu는 절삭 가공성을 향상시킨다.

• 알민 합금은 Al-Mn계로 내식성이 목적이다.
• 로엑스 합금은 Al-Si-Cu-Mg-Ni계로 내열 피스톤용 합금이다.
• 하이드로날륨은 Al-Mg계로 내식성이 우수한 합금이다.

Y합금의 조성은 Al-Cu-Ni-Mg이다.

Y합금은 내열성이 필요한 내연기관 피스톤·실린더 헤드 등에 쓰이는 알루미늄 합금으로, 구리·니켈·마그네슘을 첨가해 고온 강도를 확보한다. 특히 니켈이 고온에서 강도를 유지하는 데 핵심 역할을 한다.

• 알루미늄에 구리·마그네슘·규소를 넣은 조합은 니켈이 빠져 있어 Y합금의 내열 특성을 얻을 수 없다.
• 알루미늄에 규소·마그네슘·니켈을 넣은 조합은 구리가 빠져 있어 Y합금의 조성과 다르다.
• 알루미늄에 마그네슘·구리·망간을 넣은 조합은 니켈이 없는 가공용 알루미늄 합금인 두랄루민 계열의 성분 구성이다.

베어링용 합금에 해당하지 않는 것은 에렉트론 메탈이다.

에렉트론 메탈은 마그네슘을 주성분으로 하는 경량 주조합금으로 항공기 구조재 등에 사용되며, 미끄럼 베어링에 필요한 저마찰 특성과는 거리가 멀다.

• 루기 메탈은 납을 주성분으로 하는 베어링용 합금이다.
• 배빗 메탈은 Sn계 화이트메탈로 미끄럼베어링에 널리 쓰인다.
• 화이트 메탈은 Sn·Pb·Sb계 저융점 베어링합금이다.

액체 상태에서 급랭시켜 원자 배열이 불규칙한 합금은 비정질합금이다.

비정질합금은 결정을 이루지 못할 만큼 빠른 냉각 속도로 응고시켜 원자가 무질서하게 배열된 금속으로, 자기적·기계적 특성이 결정질 금속과 다르게 나타난다.

• 제진합금은 진동 에너지를 흡수하는 특수 합금이다.
• 수소저장합금은 수소를 흡수·방출하는 기능성 합금이다.
• 형상기억합금은 변형 후 가열하면 원래 형상으로 되돌아가는 합금이다.

압력이 일정할 때 상률은 $F = C - P + 1$이다. 포정점에서는 성분 $C=2$(Fe, C)이고 δ고용체, 액상, γ고용체의 $P=3$상이 공존한다. 따라서 $F = 2 - 3 + 1 =$0인 불변점이다.

용융 금속이 응고할 때는 결정핵이 먼저 생성된 뒤 그 핵을 중심으로 결정이 성장한다.

응고는 과냉 상태의 액체 금속 내부에서 핵생성이 일어나고 이어서 결정이 자라나는 과정으로 진행된다.

• 결정입계는 결정끼리 부딪히며 가장 나중에 형성되는 부분이다.
• 응고잠열은 응고점에서 방출되는 열이며, 응고점보다 낮은 온도에서 응고하는 현상을 뜻하지 않는다.
• 결정입계에는 불순물이 모이기 쉬워 오히려 응고점이 낮아지는 경향을 보인다.

제시된 금속 중 재결정 온도가 가장 높은 것은 텅스텐(W)이다.

텅스텐은 융점이 매우 높은 금속으로 재결정 온도 역시 다른 전이금속보다 훨씬 높게 나타난다.

• Mo(몰리브덴)도 융점이 높지만 텅스텐보다는 재결정 온도가 낮다.
• Ni(니켈)과 Pt(백금)는 W·Mo에 비해 재결정 온도가 상대적으로 낮은 편이다.

7-3황동은 구리 70%에 아연 30%를 합금한 것이다.

황동은 구리-아연계 합금으로 숫자는 구리와 아연의 중량비를 나타내며, 7-3황동은 연신율이 커 가공성이 좋아 판재·봉재에 많이 쓰인다.

• 주석을 합금한 것은 황동이 아니라 청동(Cu-Sn계)이다.
• 구리 100%를 기준으로 아연 비율을 표기하는 방식은 황동의 명명법과 다르다.

금속은 일반적으로 전성과 연성이 우수하므로 "전성 및 연성이 나쁘다"는 금속의 공통 특성이 아니다.

금속은 자유전자에 의한 원자간 결합 특성 때문에 힘을 가해도 잘 늘어나고 펴지는 성질을 가지며, 이 때문에 소성가공이 용이하다.

• 전기·열의 양도체인 성질은 자유전자에 의한 것으로 금속의 대표적 특성이다.
• 금속 특유의 광택은 표면에서 빛을 반사하는 금속 고유의 성질이다.
• 수은을 제외한 금속은 상온 고체 상태에서 결정구조를 가진다.

공업적으로 생산되는 순철 중 탄소 함유량이 가장 적은 것은 전해철이다.

전해철은 전기분해로 정제한 철로 순도가 매우 높아 탄소를 비롯한 불순물 함유량이 다른 순철보다 낮다.

• 해면철·암코철·카보닐철도 순도가 높은 철이지만 정련 방식상 전해철만큼 탄소를 낮추지는 못한다.

공업적으로 생산되는 순철 중 탄소 함유량이 가장 적은 것은 전해철이다.

전해철은 전기분해로 철을 석출시켜 만든 철이어서 순도가 매우 높고 탄소를 비롯한 불순물 함유량이 다른 순철보다 낮다.

• 해면철은 광석을 고체 상태에서 환원해 얻은 다공질 철로 전해철보다 불순물이 많다.
• 암코철은 평로에서 정련해 만든 순철로 탄소가 전해철보다 많이 남는다.
• 카보닐철은 카보닐 화합물을 분해해 얻은 분말 철로 탄소량이 전해철보다 다소 높다.

미해나이트주철은 저급주철이 아니라 흑연을 미세하고 균일하게 분포시킨 고급주철이어서 해당 설명은 틀린 내용이다.

미해나이트주철은 접종(inoculation) 처리를 통해 흑연을 세립화·균일화한 주철로, 강도와 인성이 뛰어난 고급주철로 분류된다.

• 가단주철이 백주철을 열처리해 탈탄·흑연화로 제조된다는 설명은 맞는 내용이다.
• 합금주철이 특수원소로 내식성·내마멸성 등을 높인다는 설명도 맞는 내용이다.
• 회주철이 펄라이트 바탕에 편상흑연이 분포해 파단면이 회색으로 보인다는 설명도 맞는 내용이다.

자동차·항공기의 고속·고하중 베어링에 쓰이는 Cu-Pb계 합금은 켈멧이다.

켈멧은 구리에 납을 다량 첨가한 베어링합금으로 열전도성과 내피로성이 우수해 고속·고하중 조건에 적합하다.

• 백동은 Cu-Ni계 합금으로 내식성·장식성 목적이 크다.
• 배빗메탈과 화이트메탈은 Sn·Pb계 저융점 베어링합금으로 켈멧보다 하중 용량이 낮다.

구상흑연주철의 기지 조직 형태에 해당하지 않는 것은 헤마타이트형이다.

구상흑연주철은 주조 상태에서 기지 조직에 따라 페라이트형·펄라이트형·시멘타이트형 등으로 구분되며, 헤마타이트는 철의 산화물로 기지 조직 명칭이 아니다.

• 페라이트형은 연질의 페라이트 기지를 갖는다.
• 펄라이트형은 강도가 높은 펄라이트 기지를 갖는다.
• 시멘타이트형은 급랭으로 시멘타이트가 나타나는 백주철 계열 조직이다.

환산용접 길이는 실제 용접 길이에 환산계수를 곱하여 구한다. 판 두께 10mm 맞대기 용접이음 10m에 환산계수 1.32를 적용하면 10 × 1.32 = 13.2m이고, 판 두께 20mm 수평 맞대기 용접이음 20m에 환산계수 5.04를 적용하면 20 × 5.04 = 100.8m이다. 따라서 전체 환산용접 길이는 13.2 + 100.8 = 114m이다.

용접기는 주위 온도가 –10℃ 이하인 곳에는 설치해서는 안 된다.

지나치게 낮은 온도에서는 절연재·윤활유 등의 특성이 저하되고 결로·동결 등으로 장비 고장과 감전 위험이 커지기 때문에 저온 환경은 설치 장소로 부적합하다.

• 먼지가 매우 적은 곳은 오히려 전기 설비 운용에 유리한 환경이다.
• 비바람이 없는 옥외는 습기 노출이 적어 설치가 가능한 조건이다.
• 수증기·습도가 낮은 곳도 절연 유지에 유리해 설치에 문제가 없다.

금속 전극을 사용하는 보호아크 용접법은 MIG 용접이다.

MIG 용접은 소모성 금속 와이어를 전극이자 용가재로 사용하며 불활성가스로 아크와 용융지를 보호하는 용접법이다.

• 테르밋 용접은 화학반응열을 이용하는 용접으로 아크나 금속전극을 쓰지 않는다.
• 시임 용접은 저항용접의 일종으로 전극이 롤러 형태이며 아크를 이용하지 않는다.
• 전자빔 용접은 진공 중 전자빔 에너지로 용융시키는 방식으로 아크나 소모전극을 쓰지 않는다.