[금속재료기사 필기] 21년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

2차 재결정은 1차 재결정이 끝난 뒤 계속 가열할 때 일어난다. 이때 일부 결정립만 주위 결정립을 잠식하며 비정상적으로 크게 자라는데, 이것이 곧 이상결정성장(비정상 입성장)이다. 회복은 재결정 전 단계에서 내부응력이 완화되는 과정이다. 핵의 생성은 1차 재결정의 첫 단계에 해당한다.

공석강(sub-eutectoid steel)을 오스테나이트화 후 급냉하여 마텐자이트를 생성할 때는 팽창한다.
오스테나이트는 면심입방(FCC) 구조로 원자 배치가 조밀하지만, 마텐자이트는 체심입방(BCC) 구조로 원자 간 거리가 증가하여 비중이 감소하고 부피가 증가한다. 또한 마텐자이트 변태 시 격자 왜곡(tetragonality)이 발생하면서 추가적인 부피 팽창이 일어난다.
따라서 같은 질량의 강재가 마텐자이트 조직으로 변환되면서 치수가 팽창하게 된다.

순철의 동소변태점은 A3(912℃, α⇄γ)와 A4(1394℃, γ⇄δ)로 2개이다. A2(768℃)는 결정구조가 바뀌지 않는 자기변태점이므로 동소변태에 포함하지 않는다.

연성(금속을 늘이는 성질)은 원자층이 규칙적으로 고정됨에 따라 원자층 간 슬립(미끄러짐)이 제한되어 감소한다. 규칙 격자 형성으로 원자 배열이 경직되면서 소성 변형 능력이 저하되기 때문이다.
규칙 격자(결정 구조)가 생성되는 것은 원자들이 규칙적으로 배열되어 원자 간 결합이 강화되고 결정성이 증가하는 과정이다.
전기전도도: 격자 구조의 규칙성으로 인해 전자 이동 경로가 명확해져 증가한다.
강도·경도: 원자 배열의 규칙성으로 인한 결합력 강화로 증가한다.

두 평면의 교선 방향은 각 평면의 법선 벡터의 외적으로 구한다.
(110) 면의 법선은 [110], (101) 면의 법선은 [101]이므로, 교선 방향은 [110] × [101] = [110×101]이다.
외적 계산: (1,1,0) × (1,0,1) = (1·1 - 0·0, 0·1 - 1·1, 1·0 - 1·1) = (1, -1, -1)
이를 정규화하면 [1,−1,−1] 또는 이와 동등한 방향이다.
BCC 격자에서도 격자 방향의 결정은 동일하므로, 정답 보기의 이미지가 이 방향을 나타내는 결정학적 지수를 보여주는 것으로 확인된다.

Cu와 Zn을 주성분으로 하는 합금을 황동(brass)이라 한다. Tombac은 Cu 88~92%, Zn 8~12%의 황동, Muntz metal은 Cu 60%, Zn 40%의 황동, Naval brass는 Cu 62%, Zn 37%, Sn 1%의 황동으로 모두 Cu와 Zn을 주성분으로 한다. 반면 Platinite는 Fe 46%, Ni 54%를 주성분으로 하는 철-니켈 합금으로, Cu와 Zn을 주성분으로 하지 않는다.

바이메탈의 고팽창 측에는 Mn-Cu-Ni, Fe-Ni-Mn, Fe-Ni-Cr 같이 열팽창계수가 큰 합금을 쓴다. Al-Cu-Mg는 두랄루민 계열의 고강도 경량 합금으로, 바이메탈용 합금이 아니다.

주철 합금원소의 영향을 정리하면, Si는 Fe₃C를 분해하고 흑연화를 촉진하는 강력한 흑연화 원소이며, Ni은 흑연화를 촉진하고 탄화물 생성을 저지하여 칠 현상을 방지한다. V은 강한 탄화물 형성원소로서 흑연화를 방해하고 펄라이트를 강화하여 강도를 높인다. 반면 Cu는 페라이트에 고용되지만 흑연화를 저지시키는 것이 아니라 촉진하는 원소이므로 보기 2번이 틀렸다. Cu는 오히려 흑연화 원소로 분류되며, 주철의 내식성 개선에 사용된다.

오스테나이트(γ) 영역을 확대시키는 원소는 오스테나이트 형성원소(austenite former)로 불리며, Fe-Fe₃C 상태도에서 γ 상의 안정성을 높여 오스테나이트 영역을 넓히는 특성이 있다. Mn(망간)은 대표적인 오스테나이트 형성원소로, 페라이트를 억제하고 오스테나이트 온도 범위를 확대한다. 반면 Cr, Ti, Al은 페라이트 형성원소로 분류되어 페라이트 영역을 확대하고 오스테나이트 영역을 축소시킨다.

탄소강의 명칭에서 숫자는 탄소 함량을 100배한 값이므로, 각 소재의 탄소 함량은 다음과 같다: STC 120은 1.20%, STC 60은 0.60%, SM50C는 0.50%, SM20CK는 0.20%이다. 따라서 STC 120이 1.20%로 가장 높은 탄소 함량을 갖는다.

STS631J1은 17-7PH 계열의 석출경화계 스테인리스강이다. STS304L은 오스테나이트계, STS420J1은 마르텐사이트계, STS430F는 페라이트계이다.

열전도도는 금속의 자유전자 밀도와 이동도에 의존하며, 금속 중에서도 Ag(은)이 가장 높은 열전도도를 가진다. Cu, Au, Pt 등 다른 귀금속들도 열전도도가 높지만, Ag는 실온에서 모든 금속 중 최고의 열전도도(약 429 W/m·K)를 보유하고 있으며, 이는 전기전도도와도 상관관계가 있다.

강재의 불꽃시험에서 탄소함량 변화에 따른 유선(spark line)과 파열(burst) 특성을 비교하면, 보기 1·2·3은 모두 올바른 설명이다. 탄소함량이 높을수록 파열의 형태가 복잡해지고, 유선의 색깔이 노란색에서 흰색으로 변하며, 유선의 굵기는 가늘어진다. 그러나 보기 4는 오류다. 탄소함량이 증가할수록 유선의 길이는 짧아지는 특성을 보이므로, "길어진다"는 설명은 불꽃시험의 실제 현상과 반대된다.

베어링 합금은 주로 주석(Sn), 납(Pb), 구리(Cu) 등을 기본 성분으로 하는 소재들이다. Kelmet, White metal(백금속), Bahn metal은 모두 Pb를 주요 성분으로 포함하는 대표적인 베어링 합금이지만, Monel metal은 니켈(Ni)과 구리(Cu)의 합금으로서 Pb를 포함하지 않으며 주로 부식 저항성과 고온 강도가 필요한 용도에 사용된다.

두랄루민은 알루미늄(Al)을 모재로 하여 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn)을 주요 합금원소로 하는 경합금이다. 이 합금은 높은 강도와 우수한 기계적 성질을 가지며, 항공기 동체 등에 광범위하게 사용된다. Al-Si-Mg-Mn은 알루미늄 주조합금, Al-Zn-Mg-Mn은 고력 알루미늄 합금, Al-Ni-Mg-Mn은 일반적인 합금 조성이 아니므로 모두 부적절하다.

"기계적 절삭성은 나쁘나, 산이나 염류에 대한 내식성은 매우 우수하다"는 설명이 틀렸다. Mg은 절삭성이 우수하고, 산과 염류에 대한 내식성이 나쁘기 때문이다.
Mg은 활성도가 높은 활발한 금속으로, 대기 중의 산소·수분과 쉽게 반응하며, 산성 환경에서 부식이 빠르게 진행되므로 내식성이 매우 낮다.
비중·결정구조: 정확하다. Mg의 비중은 약 1.74~1.81이며 조밀육방격자(HCP) 구조를 갖는다.
감쇠능: 맞다. Mg은 감쇠능이 우수하여 진동과 소음을 흡수하는 구조재로 활용된다.
Magnesite 원료: 정확하다. 마그네사이트(MgCO₃)는 마그네슘의 주요 원료이다.

Fe3C(시멘타이트)는 상온 이하에서도 분해되지 않는 안정한 화합물이므로, "상온이하 저온에서 쉽게 분해된다"는 설명이 틀렸다. Fe3C는 준안정(metastable) 상이지만 상온에서 분해 속도가 극히 느려 실질적으로 안정적이며, 저온에서 자발적으로 분해되지 않는다.
Ledeburite: γ(오스테나이트)와 Fe3C의 공정혼합물로 정확하다.
표준 조직의 체적비: 표준 조직(ferrite + pearlite + cementite)의 체적비는 Lever rule 등을 통해 탄소함량에 따라 결정된다.
α의 최대 탄소 고용도: 상온에서 α(페라이트)의 최대 탄소 고용도는 약 0.008%로 상태도상 정확한 값이다.

염기성 내화물은 염기성 산화물(MgO, CaO 등)을 주성분으로 하는 내화물이다. 1번 규석질은 SiO₂ 기반 산성 내화물, 2번 납석질은 Al₂O₃·2SiO₂ 기반 중성 내화물, 3번 샤모트질은 Al₂O₃ 기반 산성 내화물이다. 4번 돌로마이트질은 CaCO₃와 MgCO₃의 복합탄산염을 주원료로 하여 CaO와 MgO를 주성분으로 하는 염기성 내화물이다.

몰분율 X_B → 1(순수 성분에 가까워짐)일 때 활동도 a_B → 1이 되는 것은 라울의 법칙(Raoult's law)이 성립하는 이상용액 거동을 나타낸다. 반면 Henry의 법칙은 묽은 용액(X_B → 0)에서 성립하는 관계이므로, 몰분율이 1에 가까워질 때 활동도가 1로 접근하는 이 설명은 Raoult의 법칙에 해당한다.

전로(전기로 또는 전로)에서 냉각제는 용융 슬래그와 용탕의 온도를 조절하기 위해 투입되는 물질로, 주로 산화물 형태의 저융점 물질이다. Mill Scale(밀 스케일, 산화철), 소결광(sinter, 철광석을 소결한 제품), 철광석은 모두 산화철 또는 철 산화물 성분으로서 냉각제 역할을 한다. 반면 용선(hot metal)은 고로에서 생산된 철과 탄소의 합금으로, 이미 액상의 고온 철 함유 물질이므로 냉각제가 아니라 오히려 열원으로 작용한다.

반데르발스 상수 a는 분자 간 인력의 크기를 나타내며, 임계온도는 a값이 클수록 높아진다(임계온도 $T_c = \dfrac{8a}{27Rb}$에서 a에 비례). 표에서 a값은 B(12.0) > C(6.0) > D(8.0) > A(4.0) 순이 아니라 B(12.0)가 가장 크므로, 임계온도가 가장 높은 기체는 B이다.

줄(Joule)의 법칙에 따라 이상기체의 내부에너지는 온도만의 함수($U=f(T)$)이다. 압력이나 체적이 달라져도 온도가 같으면 내부에너지는 변하지 않는다. 그래서 등온과정에서는 $\Delta U=0$이다.
※ 정답 정정(2026-09-23): 종전 등록 정답 4번을 1번으로 바로잡았습니다. 이상기체는 줄(Joule)의 법칙에 따라 u = u(T), 즉 내부에너지가 온도만의 함수여서 등온 상태에서는 압력·체적이 변해도 내부에너지가 변하지 않는다.

이상용액의 혼합자유에너지는 $\Delta G_{mix} = RT \sum n_i \ln x_i$ 공식으로 계산한다.
주어진 조건: n_A = 0.9 mol, n_B = 0.1 mol, T = 25℃ = 298 K, R = 8.314 J/mol·K.
먼저 몰분율을 구하면 $x_A = \frac{0.9}{1.0} = 0.9, x_B = \frac{0.1}{1.0} = 0.1$이다.
혼합자유에너지는 $\Delta G_{mix} = RT(n_A \ln x_A + n_B \ln x_B) = 8.314 \times 298 \times (0.9 \times \ln 0.9 + 0.1 \times \ln 0.1)$로 계산한다.
$\ln 0.9 \approx -0.1054, \ln 0.1 \approx -2.303$이므로
$\Delta G_{mix} = 2477.6 \times (0.9 \times (-0.1054) + 0.1 \times (-2.303)) = 2477.6 \times (-0.09486 - 0.2303) = 2477.6 \times (-0.32516) \approx -805 \text{ J}$이다.

0℃, 1기압에서 이상기체 법칙을 이용하면 기체의 부피 비는 몰 비와 같으므로, 1 m³ 가스에서 CO와 CO₂의 몰수를 구할 수 있다.
먼저 1 m³ = 1000 L에서 몰수를 계산하면: CO는 21.0 vol%이므로 210 L, CO₂는 12.0 vol%이므로 120 L이다.
0℃, 1기압에서 기체 1 mol의 부피는 22.4 L이므로, CO의 몰수 = 210/22.4 = 9.375 mol, CO₂의 몰수 = 120/22.4 = 5.357 mol이다.
CO(분자량 28)에서 탄소량 = 9.375 mol × 12 g/mol = 112.5 g, CO₂(분자량 44)에서 탄소량 = 5.357 mol × 12 g/mol = 64.3 g이다.
따라서 총 탄소량 = 112.5 + 64.3 = 176.8 g = 0.1768 kg이다.

2원계 고용상에서 한 원소의 활동도를 알 때 다른 원소의 활동도를 구하는 데 직접 적용되는 관계식은 Gibbs-Duhem식이다.
Gibbs-Duhem식은 $x_1 d\ln a_1 + x_2 d\ln a_2 = 0$ (등온·등압 조건)의 형태로, 2원계에서 두 성분의 활동도 변화가 상호 제약 관계에 있음을 나타낸다. 따라서 한 성분의 활동도와 조성이 주어지면 다른 성분의 활동도를 적분을 통해 결정할 수 있다.
나머지 식은 이 목적에 직접 사용되지 않는다.
Gibbs-Helmholtz식은 자유에너지와 온도의 관계를 나타낸다.
Van't Hoff식은 평형상수와 온도의 관계를 나타낸다.
Gibbs-Thompson식은 곡률 효과를 다룬다.

석탄을 건류할 때 연화·용융했다가 굳어 괴상의 코크스가 되는 성질은 점결성이며, '역천성'이라는 설명은 틀리다. 점결성이 있는 석탄을 원료탄이라 하고, 생성된 괴의 강도를 좌우하는 성질을 코크스화성이라 한다. 코크스화성이 큰 석탄은 강점결탄이다.

등온 과정에서 이상기체의 깁스 자유에너지 변화는 다음 식으로 계산된다.
$\Delta G = nRT\ln\frac{P_f}{P_i}$
주어진 값을 대입하면
$\Delta G = 1 \times 8.314 \times 298 \times \ln\frac{400}{1} = 2477.572 \times \ln(400)$이다.
$\ln(400) = \ln(4 \times 100) = \ln 4 + \ln 100 \approx 1.386 + 4.605 = 5.991$이므로
$\Delta G \approx 2477.572 \times 5.991 \approx 14,844 \text{ J}$이다.
압축(부피 감소, 엔트로피 감소)으로 인해 양의 값이 나오며, 이는 자발적이지 않은 공정임을 의미한다.

적철광의 화학식은 Fe₂O₃이다. 분자량은 Fe 2개(55.85×2=111.7)와 O 3개(16×3=48)로 총 159.7이며, 산소의 질량 비율은 $\frac{48}{159.7} \times 100 = 30.1\%$이다. 따라서 적철광 내 산소는 약 30 wt%이다.

구리의 몰수를 먼저 구한다: n = 127g ÷ 63.5g/mol = 2mol. 온도 변화는 ΔT = 927℃ − 27℃ = 900℃이다. 등압 과정에서 필요한 열량은 Q = n × CP × ΔT 공식을 적용한다: Q = 2mol × 5.4cal/(℃·mol) × 900℃ = 9720cal. 따라서 필요한 열량은 9720cal이다.

등압 과정에서 고체의 엔트로피 변화는 다음 식으로 계산된다.
$\Delta S = n C_P \ln\frac{T_f}{T_i}$
주어진 값을 대입하면
$\Delta S = 1 \times 51.5 \times \ln\frac{500}{300} = 51.5 \times \ln(1.667)$이다.
$\ln(1.667) \approx 0.511$이므로
$\Delta S = 51.5 \times 0.511 \approx 26.3 \text{ J·K}^{-1}\text{·mol}^{-1}$이다.
1mol에 대한 엔트로피 변화이므로 약 26.3 J·K-1이다.

이상기체의 등온 가역 팽창에서 엔트로피 변화는 다음 식으로 계산된다.
$\Delta S = nR\ln\left(\frac{V_f}{V_i}\right)$
주어진 값을 대입하면
$\Delta S = 1 \times 8.314 \times \ln\left(\frac{500}{10}\right) = 8.314 \times \ln(50)$이다.
$\ln(50) = \ln(50) \approx 3.912$이므로
$\Delta S = 8.314 \times 3.912 \approx 32.52 \text{ J/mol·K}$이다.
온도는 등온 과정에서 상수이므로 계산에 영향을 주지 않는다.

일반적으로 온도 상승이 평형을 정방향으로 이동시키는 것은 반응이 흡열이기 때문이다(르샤틀리에 원리). 흡열반응(ΔH° > 0)에서는 온도가 올라가면 평형상수가 증가하여 정방향이 유리해진다.
평형상수 K는 ΔG° = -RT ln K의 관계식을 가지며, 온도 상승에 따라 K가 증가하려면 ΔG°가 감소(더 음수화)해야 한다. 깁스 자유에너지식 ΔG° = ΔH° - TΔS°에서 온도 T가 증가할 때 ΔG°가 음의 방향으로 이동하려면 -TΔS° 항이 더 큰 음수가 되거나, ΔH°가 음수(발열)이면서 T 증가의 영향을 받아야 한다.

인장시험에서 공칭 변형률속도는 크로스헤드 속도를 표점거리로 나눈 값이다. 크로스헤드가 V(mm/s)의 속도로 움직일 때, 표점거리 L₀ 구간의 순간 변형률은 dε/dt = (dL/dt)/L₀ = V/L₀이다. 표점거리는 재료의 표준화된 측정 기준점이므로 시편의 총길이나 두께가 아닌 L₀를 사용하며, 두께 T는 단면적 계산에만 관련된다. 따라서 공칭 변형률속도는 V/L₀이다.

변형률 속도감도(m)는 응력이 변형률 속도에 대해 얼마나 민감하게 반응하는지를 나타내는 지수로, m이 크면 국부수축에 대한 저항이 크고 연성이 증가한다. 따라서 "m이 작으면 국부수축에 대한 저항이 크다"는 역순이며, 실제로는 m이 작을수록 국부수축이 쉽게 발생한다.
초소성금속은 m값이 0.5 이상의 매우 높은 값을 가지므로 국부수축(목 현상)에 강하게 저항하여 균일한 변형을 유지한다.
초소성금속은 m의 값이 크다: 맞음(초소성금속 m > 0.5)
초소성금속의 결정립은 매우 미세하다: 맞음(결정립 크기 1~10 μm)
초소성은 고온과 낮은 변형속도에서 나타난다: 맞음(고온 저속도 조건)

소성체의 슬립선(slip line)은 최대 전단응력이 작용하는 방향에 발생하며, 이는 주응력 방향과 45°를 이룬다. Mohr 원의 기하학적 관계에서 최대 전단응력은 주응력 1과 주응력 3의 이등분선 방향에 발생하므로, 주응력 방향으로부터 45°만큼 기울어진 두 개의 슬립선이 형성된다. 따라서 소성체 경계에서 최대 전단응력 방향과 일치하는 슬립선은 주응력 방향과 45°를 이룬다.

강완전소성체(rigid-perfectly plastic material)는 σ-ε 곡선에서 수직선 → 수평선의 형태로 표현된다. 보기 4번의 곡선이 초기 수직 상승 후 항복응력에서 완전히 수평으로 진행하는 강완전소성체의 이상적인 응력-변형률 관계를 나타낸다.
강완전소성체는 항복응력에 도달할 때까지 탄성변형을 전혀 하지 않고(응력-변형률 관계가 수직), 항복 후 응력 증가 없이 변형만 계속 증가하는 특성을 나타내며, 항복점 이후 완전히 수평인 곡선이 특징이다.

열전도도가 작으면 온도가 내부에 오래 머물러 온도 구배가 더 크게 유지되고, 결과적으로 내부와 표면 간 열응력 차이가 더 커져 오히려 열피로를 증가시키므로 감소 방안과 가장 거리가 멀다.
열피로(thermal fatigue)는 반복적인 온도 변화로 인한 열응력 누적으로 발생하므로, 감소시키려면 열응력 자체를 줄이거나 재료의 저항성을 높여야 한다.
열팽창계수가 작은 재료: 온도 변화 시 팽창·수축이 적어 열응력이 감소한다.
탄성계수가 작은 재료: 같은 변형에도 발생 응력이 낮아진다.
피로강도가 큰 재료: 반복 응력에 대한 저항성이 높아진다.

HCP 결정구조에서 완전 전위(perfect dislocation)의 Burgers 벡터는 격자 벡터(lattice vector)이며, 최단 원자간 거리에 해당한다. 보기 4번 이미지가 이를 정확히 나타내는 Burgers 벡터(화살표의 크기, 방향, 결정학적 지수)를 보여준다.
HCP 구조의 완전 전위는 1/3[1120] 방향으로 움직이는 것이 가장 일반적이며, 이는 HCP의 기본 격자벡터 중 하나를 따른다. 보기 1, 2, 3은 부분 전위(partial dislocation)의 Burgers 벡터나 다른 방향을 나타내므로 제외된다.

BCC 금속의 대표적 쌍정은 {112}<111> 쌍정으로, 쌍정면은 (112)이고 쌍정방향은 [111]이다. 보기 2번의 이미지가 (112) 면과 [111] 방향을 나타낸다.
BCC 구조에서 쌍정(twinning)이 잘 생성되려면 쌍정면(twin plane)과 쌍정방향(twin direction)이 특정 결정학적 지수를 만족해야 한다. {112}<111>은 BCC 구조에서 원자 배열의 대칭성과 응력 조건 하에서 가장 용이하게 형성되는 쌍정 시스템이다.

크리프의 3단계 거동을 기준으로 각 보기를 검토하면, 1단계 크리프는 변형률이 점차 감소하는 단계(감속 크리프)이고, 2단계는 변형률이 일정하게 진행되는 정상 크리프, 3단계는 변형률이 다시 증가하면서 시편의 유효단면적이 감소하여 파단에 이르는 가속 크리프 단계이다. 따라서 "1단계 크리프는 변형률이 점차 증가하는 단계"는 3단계의 특성을 1단계에 잘못 적용한 것으로, 보기 2, 3, 4는 모두 올바른 설명이다.

최대 전단응력 항복조건은 Tresca 항복조건으로, 재료가 항복할 때 최대 전단응력이 일정값에 도달한다는 이론이다. Tresca 조건은 주응력 중 최대값과 최소값의 차이가 항복을 결정하며, 특히 금속의 소성변형을 설명하는 데 널리 사용된다. Frank와 Cottrell은 전위(dislocation) 이론과 관련된 인물들이고, Lattice는 결정구조를 의미하므로 최대 전단응력 항복조건과는 직접 관련이 없다.

"항복곡면으로 둘러싸여 있을 때"라는 표현은 응력상태가 곡면 내부에 있다는 뜻이며, 이는 탄성상태(항복 미발생)를 의미하므로 항복이 일어난다는 설명과 모순된다.
항복곡면은 응력공간에서 탄성거동과 소성거동을 구분하는 경계로, 곡면 내부의 응력상태에서는 탄성변형만 발생하고 곡면 위의 점에 도달할 때 항복이 시작된다.
응력상태가 항복곡면의 한 점일 때 항복이 일어난다: 옳다(곡면 위의 응력상태 = 항복).
평형상태의 응력상태는 항복곡면 밖에 존재할 수 없다: 옳다(평형상태의 응력은 반드시 곡면 내부에 있어야 함).
Von Mises와 Tresca의 항복조건을 응력공간에 표시한 면이다: 옳다(Von Mises, Tresca 등의 항복조건을 응력공간에 표현하면 곡면 형태).

주석울음(tin-cry) 현상은 쌍정변형(twinning deformation)에 속한다. 주석을 구부리거나 압축할 때 결정립 내에서 쌍정면을 따라 원자들이 재배열되면서 발생하는 미세한 마찰음이 주석울음이며, 이는 쌍정 형성 과정의 대표적인 예시다.
나머지는 모두 주석울음의 원인과 다르다.
슬립변형은 원자 면이 미끄러지는 것이다.
탄성변형은 외력 제거 후 원래 형태로 복원되는 가역적 변형이다.
마텐자이트변형은 냉각 시 결정구조가 급격히 변하는 상변태이다.

"액상의 증발원은 물을 많이 이용"이라는 설명은 틀렸다. 액상 증발원은 물이 아닌 유기용제(예: 알코올)를 주로 이용하며, 물을 사용하면 수소 취성이나 산화 문제가 발생할 수 있다.
건식도금(PVD, CVD 등)의 증발원은 고상(금속, 합금 등)·액상(유기용제 용액)·기상(불활성 가스, 반응 가스)으로 3가지로 분류된다. 고체 증발원은 직접 가열로 기화시키고, 기체 증발원은 봄베 연결로 공급한다.

Fe₄N(감마프라임, γ')은 면심입방정 구조를 가지며, 질화 열처리에서 Fe-Ni계 평형 상태도에 나타나는 주요 철질화물이다. Fe₄N은 오스테나이트(γ-Fe)와 유사한 FCC 기반 격자를 유지하면서 질소 원자가 체심 위치에 규칙적으로 배치된 규칙격자 상이다.
나머지 상은 면심입방정이 아니다.
Fe₃N(엡실론, ε)은 육방정계이다.
Fe₂N(제타, ζ)은 육방정계이다.
Fe₁₆N₂는 입방정이지만 체심입방정 기반 구조로 분류된다.

강재를 산화성 분위기에서 가열할 때 발생하는 결함들을 검토하면, 산화는 산소와 반응하여 표면에 산화막이 형성되고, 탈탄은 고온에서 탄소가 산화되어 강에서 손실되며, 국부적 연소는 불완전한 연소로 인해 국부 영역이 과도하게 산화·경화되는 현상이다. 반면 질화는 질소 분위기나 질소화제를 사용하여 의도적으로 질소를 강재 표면에 침투시키는 열처리 공정으로, 산화성 분위기에서는 오히려 발생하지 않는 결함이다.

와트(Watts) 도금액은 니켈 도금에 사용되는 표준 도금액으로, 황산니켈(NiSO₄), 염화니켈(NiCl₂), 붕산(H₃BO₃)을 주요 성분으로 한다. 황산니켈은 주요 니켈 공급원, 염화니켈은 전도도 향상, 붕산은 완충제 역할을 한다. 질산니켈(Ni(NO₃)₂)은 와트 도금액의 표준 성분이 아니며, 대신 산성 도금액에서 일부 사용될 수 있지만 일반적인 와트 도금액에는 포함되지 않는다.

미세한 아연 분말 속에 강재를 묻고 300~400℃의 낮은 온도에서 장시간 처리하여 아연을 침투시키는 표면처리는 세라다이징(sherardizing)이다. 세라다이징은 아연층의 우수한 내식성을 활용하면서도 저온 처리로 강재 본체의 경도와 강도 저하를 최소화하는 장점이 있다.
나머지는 모두 훨씬 높은 온도에서 진행되므로 구별된다.
칼로라이징은 알루미늄 침투(900~1000℃)이다.
크로마이징은 크롬 침투(1000℃ 이상)이다.
보로나이징은 붕소 침투(850~950℃)이다.

침지 탈지 후 추가로 음극탈지를 하는 것은 음극탈지 자체가 수소 발생 공정이므로 수소취성을 악화시키는 공정이다. 음극탈지는 음극에서 수소 가스가 발생하여 수소취성을 유발하므로 피해야 하고, 대신 양극탈지(양극에서 산소 발생)를 사용한다.
고탄소강의 수소취성은 표면처리 중 금속 표면에 침투한 수소가 원인이므로, 수소 발생을 억제하거나 처리 시간을 단축해야 한다.
전해탈지는 양극탈지를 사용한다: 양극탈지 사용으로 옳다.
되도록 짧은 시간에 산세한다: 산세 시간 단축으로 수소 침투 최소화(옳다).
산처리 시 부식 억제제를 첨가한다: 부식 억제제 첨가로 산세 속도 조절(옳다).

후방산란전자(BSE) 이미징은 원자번호가 높을수록 산란 신호가 강해지는 원리를 이용하므로 시료 내 원소 조성의 차이를 명확히 구분할 수 있다. 반면 이차전자(SE)는 주로 시료 표면의 형태학적 정보(높낮이, 기공도, 결정구조에 따른 식각 패턴 등)를 제공하므로 조성 차이 자체는 감지하기 어렵다. 따라서 후방산란전자만으로 얻을 수 있는 고유 정보는 시료 내 조성 차이이다.

알로딘법은 알루미늄 및 알루미늄 합금 표면에 황색 크로메이트 피막을 형성하는 방법으로, 철강 착색법이 아니라 알루미늄용 화성처리법이다.
철강의 착색방법은 산화막 형성을 기반으로 하는 방법들이다.
알칼리 착색법은 철강을 알칼리 용액에서 가열하여 검은색 산화막을 형성시키는 철강 착색법이다.
인산염 피막법은 철강 표면에 인산염 피막을 형성하는 철강 착색 및 방식법이다.
템퍼 칼라는 철강을 가열할 때 산화막의 두께에 따라 색상이 변하는 현상을 이용한 철강 착색법이다.