[금속재료시험기능사 필기] 15년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

결정면과 결정 방향은 격자에서의 위치와 방향을 나타내는 밀러지수로 규정한다. 탄성계수는 재료의 탄성 변형 저항, 가공도는 소성가공의 정도, 전이계수는 변환·전달 관계를 나타내는 값이다.

그림은 다이(쐐기 모양 공구)를 통해 재료를 좁은 구멍으로 당겨서 단면을 줄이고 길게 늘이는 가공 형태를 보여준다. 이처럼 다이 구멍에 재료를 통과시켜 뽑아내는 방식은 인발가공의 특징이며, 압연(롤 사이 압축), 단조(타격·압축 성형), 전조(나사 등 형상을 롤로 전사)와는 구별된다.

Y 합금은 알루미늄에 약 4% Cu, 2% Ni, 1.5% Mg를 첨가한 내열 합금으로, 내연기관의 피스톤과 실린더 헤드 등에 사용된다. 라우탈은 주로 Al-Cu-Si계, 알클래드는 알루미늄 합금 표면에 순알루미늄을 피복한 재료이며, 하이드로날륨은 Al-Mg계 합금이다.

기체 급랭법은 금속을 기화한 뒤 급속히 냉각하여 원자 배열이 규칙적인 결정 구조를 이루지 못하게 하는 제조법이다. 진공 증착법과 스퍼터링법으로 제조되는 대표적인 합금은 비정질 합금이며, 장거리 규칙성이 없는 구조를 갖는다.

주상 결정 조직에서는 응고 과정에서 불순물이 결정립계 또는 최종 응고부에 집중되어 메짐이 발생하므로, “주상결정 입내 부분에 불순물이 집중된다”고 한 4번이 틀리다. 수지상정은 나뭇가지 모양의 결정이며, 핵 생성 속도가 핵 성장 속도보다 빠를수록 미세한 결정립이 형성되고, 주형 벽면에서 내부로 갈수록 응고 속도는 느려진다.

하이드로날륨은 Al-Mg계 내식성 알루미늄 합금이므로 구리가 주성분이 아니다. 황동은 Cu-Zn 합금이고, 톰백은 Zn을 8~20% 정도 넣은 Cu-Zn 합금이며, 청동은 Cu-Sn 합금이다.

회주철은 조직 내 흑연이 편상으로 분포하여 응력 집중이 발생하기 쉽고 취성이 크므로 인성이 가장 낮다. 탄소공구강·합금공구강·고속도공구강은 열처리와 합금 원소의 영향으로 회주철보다 인성이 높다.

오스테나이트계 스테인리스강은 기본적으로 크롬(Cr)과 니켈(Ni)을 주요 합금 원소로 첨가하여 내식성과 오스테나이트 조직을 확보한다. 따라서 Cr-Ni 조합인 3번이 옳다.

Ni는 탄화물을 형성하는 원소가 아니라 오스테나이트를 안정화하고 인성 및 내식성을 향상시키는 원소이다. Si는 전자기적 성질을 개선하고, Cr은 경도와 내마멸성을 높이며, Mo는 뜨임메짐을 방지하는 작용을 하므로 옳다.

비중은 물의 밀도에 대한 물질의 밀도 비이므로, 금속의 밀도가 낮을수록 비중이 작다. Mg(마그네슘)의 비중은 약 1.74로, Cr 약 7.19, Mn 약 7.21, Pb 약 11.34보다 작으므로 가장 작다.

Ti와 Cu를 각각 약 0.2% 첨가하고 피스톤용으로 사용하는 Y합금의 명칭은 코비탈륨이다. 리우탈은 알루미늄-규소계 합금, 엘린바는 저열팽창 특수 합금, 문쯔메탈은 구리-아연계 황동 합금이다.

2N은 나사산이 2줄인 2줄 나사를 뜻한다. M50×2-6h에서 M은 미터 나사, 50은 호칭지름, 2는 피치 2 mm, 6h는 나사 등급을 나타내므로 왼나사나 유니파이 보통 나사를 의미하지 않는다. 미터 나사의 피치는 1인치당 산 수가 아니라 인접한 나사산 사이의 거리로 표시한다.

FF는 소성가공이 아니라 단조를 나타내는 가공방법 기호이다. C는 주조, L은 선삭, G는 연삭을 의미하므로 이 연결은 옳고, 소성가공의 기호는 일반적으로 P이다.

억지 끼워 맞춤은 구멍의 치수가 축보다 작아 항상 죔새만 발생하는 끼워 맞춤이다. 1번의 최대 죔새는 축의 최대 허용 치수에서 구멍의 최소 허용 치수를 뺀 값이고, 2번의 최소 죔새는 축의 최소 허용 치수에서 구멍의 최대 허용 치수를 뺀 값이므로 반대이다. 3번처럼 구멍의 최소 치수가 축의 최대 치수보다 작으면 죔새가 발생할 수 있어 헐거운 끼워 맞춤이 아니다.

A0 제도용지의 크기는 841×1189 mm이며 넓이는 약 1 m²다. 594×841 mm는 A1의 크기다. B0는 약 1.5 m²이고, 제도용지의 세로와 가로 비는 1:√2이므로 나머지 설명은 옳다.

물체를 위에서 내려다본 모양을 나타내는 도면은 평면도이다. 배면도는 뒤쪽, 정면도는 앞쪽, 우측면도는 오른쪽에서 본 모양을 나타낸다.

KS B ISO 4287은 표면거칠기 측정 및 평가 표준으로, 거칠기 프로파일에서 산출한 파라미터를 R-파라미터로 정의한다. R은 Roughness를 의미하며 실제 측정된 거칠기 프로파일(실제 프로파일에서 웨이브 필터 처리를 거친 거칠기 프로파일)에 대해 계산된 값이다. 이에 비해 P-파라미터는 1차 프로파일(원본 프로파일) 기반, W-파라미터는 파형(웨이브니스) 기반으로 구분되며, Y-파라미터는 표준에 정의되지 않는 기호다.

쇼어경도는 반발 높이로 경도를 측정하는 시험으로, 조작이 간편하고 측정이 신속하며 압흔이 매우 작아 제품에 직접 적용할 수 있다. 반면 측정 시 개인오차나 측정오차가 발생하기 쉽고, 쇼어경도의 기호는 일반적으로 HS를 사용하므로 HV를 사용하는 것은 특징이 아니다.

다이아몬드콘 압입자는 매우 단단하여 경질합금과 같은 고경도 재료의 경도 측정에 적합하다. 연강·비철합금·구리합금처럼 비교적 연한 재료에는 강구 압입자를 사용하는 것이 일반적이다.

감성계수(전단탄성계수, 가로탄성계수) G는 비틀림 시험에서 구한다. 비틀림 모멘트와 비틀림각의 관계를 측정해 계산한다. 커핑 시험과 에릭센 시험은 판재의 연성(드로잉성)을 평가하는 시험이다. 피로 시험은 반복하중에 대한 피로한도를 구하는 시험이다.

주철과 같은 취성 재료는 인장시험보다 압축하중에서 재료 특성이 잘 나타나므로 압축시험이 적합하다. 압축시험을 통해 비례한도, 항복점, 탄성계수 및 압축강도 등을 구할 수 있다.

샤르피 충격시험편은 KS 규격상 길이 55mm, 높이와 나비가 각각 10mm인 정사각형 단면의 각주형 시험편을 사용하며, U자 또는 V자 노치를 중앙에 가공한다.

피로시험에서는 반복 응력의 크기와 파괴될 때까지의 반복 횟수의 관계를 나타내며, 이를 S-N곡선이라고 한다. S는 응력(Stress), N은 반복 횟수(Number of cycles)를 의미한다.

DT-Sc-N은 매크로조직시험에서 중심부 편석(Sc), 수지상 결정(D), 비금속 개재물(N)을 평가한 표시이다. 따라서 이 표기만으로는 모세균열의 발생 여부를 알 수 없다.

왕복운동을 하는 동작부분과 움직임이 없는 고정부분 사이에 형성되어 신체가 끼이는 위험점은 협착점이다. 끼임점은 회전부와 고정부 사이, 물림점은 회전하는 두 물체 사이, 절단점은 절단 작용으로 발생하는 위험점을 뜻한다.

오스테나이트 입도시험에는 현미경 사진을 표준 도표와 비교하는 비교법, 일정 길이의 직선이 절단하는 결정립 수로 계산하는 절단법, 결정립의 면적을 측정하는 평적법이 사용된다. 천칭법은 오스테나이트 입도시험 방법이 아니다.

금속의 변태 측정에는 변태에 따른 열 변화나 자성 변화, 전기저항 변화를 이용하는 열 분석법·자기 분석법·전기 저항법이 사용된다. 평형 측정법은 금속 변태를 측정하는 대표적인 시험 방법이 아니므로 해당한다.

매크로 조직 검사는 육안 또는 10배 이하의 확대경으로 관찰하며, 결정립 지름이 1.0 mm 이상인 재료의 조직 분포·형상·크기와 편석 유무 등을 확인하여 내부 결함을 판정한다. 금속 현미경 조직 검사는 미세조직을, 전자 현미경 조직 검사는 더욱 미세한 조직을 관찰하는 방법이다.

외력을 제거한 뒤 탄성복원으로 인해 굽힘 각도가 원래보다 벌어지는 현상은 스프링 백(spring back)이다. 벤딩은 굽힘가공 자체를 뜻하고, 넥킹은 국부적으로 단면이 줄어드는 현상이며, 바우싱거 효과는 하중 방향을 반대로 바꿀 때 항복응력이 달라지는 현상이다.

현미경 배율을 100배에서 200배로 2배 높이면 같은 시야의 면적은 배율의 제곱에 반비례하여 $(100/200)^2=1/4$로 줄어든다. 따라서 관찰 입자수는 $400\times(100/200)^2=100$개이므로 1번이다.