[금속재료시험기능사 필기] 12년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

탄소강에서 탄소 함량이 약 0.8%인 강은 오스테나이트가 페라이트나 시멘타이트를 남기지 않고 펄라이트로 변태하는 공석강이다. 아공석강은 약 0.8% 미만, 과공석강은 약 0.8% 초과의 탄소를 함유하며, 공정주철은 강이 아니라 주철의 조직 분류이다.

실루민은 주성분이 알루미늄(Al)과 규소(Si)인 알루미늄-규소계 합금이다. 따라서 Al-Si가 옳고, Sn-Cu·Ni-Mn·Mg-Ag는 실루민의 주성분 조합이 아니다.

반자성(diamagnetism)은 외부 자기장에 의해 유도된 자기 쌍극자가 그 자기장과 반대 방향을 가져 반발하는 성질이며, 모든 물질에 존재하지만 상자성이나 강자성이 없는 물질에서만 관찰된다. Bi, Sb, Au는 모두 반자성 금속으로 외부 자기장에 반발한다. Mn은 상자성 금속으로 3d 궤도에 쌍을 이루지 않은 전자들이 있어 외부 자기장에 끌려가는 성질을 보이므로, 반자성체 금속이 아니다. 따라서 반자성체 금속이 아닌 것은 Mn이다.

탄소강에서 210~360℃ 부근에서 발생하는 현상은 청열 메짐(blue brittleness)이다. 이 온도 범위는 강을 가열했을 때 표면이 푸른색을 띠는 산화막이 생기는 구간으로, 이 온도에서 인장강도는 증가하지만 연신율과 충격값이 급격히 감소하여 취성을 보인다. 저온 메짐은 저온에서, 고온 메짐은 고온에서 발생하며, 적열 메짐은 철과 산소의 반응으로 인한 현상과는 다르다.

금속 원소 중 용융 온도가 가장 높은 원소는 텅스텐(W, 약 3,422°C)이고, 가장 낮은 원소는 수은(Hg, 약 −39°C)이다. 텅스텐은 전이금속 중에서도 가장 높은 용융점을 가지며, 수은은 상온에서 액체 상태인 유일한 금속으로 모든 금속 중 가장 낮은 용융점을 갖는다. 따라서 정답은 텅스텐과 수은의 짝이다.

Al에 1~1.5% Mn을 넣은 내식성 알루미늄 합금은 알민(Almin)이다. 가공성과 용접성이 좋아 저장 탱크와 기름 탱크 등에 쓰인다. 알드리는 Al-Mg-Si계 합금이고, 알클래드는 두랄루민 표면에 순수 Al을 입힌 판재다. 하이드로날륨은 Al-Mg계 합금이다.

서멧(cermet)은 세라믹(비금속) 입자가 금속 기지에 분산된 복합재료로, 입자의 크기가 1~5μm 정도의 미세한 범위에 있다. 입자 강화 금속 복합 재료는 이처럼 작은 입자들이 기지 내에 균일하게 분산되어 강화 역할을 하는 구조이며, 이는 분산 강화와 구별된다.
분산 강화: 더욱 미세한 나노 크기의 입자(수십~수백 nm)가 분산되는 반면, 입자 강화는 마이크론 단위의 상대적으로 큰 입자가 기지에 강화상으로 작용한다.
클래드: 층상 구조이므로 제시된 조건과 맞지 않는다.
섬유 강화: 긴 섬유가 기지를 강화하므로 제시된 조건과 맞지 않는다.

18-8 스테인리스강에서 대표적으로 나타나는 특유의 부식은 공식부식, 응력부식, 입계부식이다. 선택부식은 합금의 특정 성분이 우선적으로 용출되는 부식으로, 18-8 스테인리스강의 대표적인 특유 부식현상으로 분류되지 않는다.

Cu에 5~20%의 Zn을 함유한 황동은 톰백(tombac)으로, 강도는 낮지만 전연성이 우수하고 금과 유사한 색을 나타내어 모조금 등에 사용된다. 문쯔메탈은 약 40% Zn, 네이벌 황동은 주석을 첨가한 고강도 황동, 알루미늄 황동은 알루미늄을 첨가한 황동이다.

전해철은 전기분해를 이용하여 수용액에서 직접 얻은 철로, 불순물이 거의 포함되지 않으며 탄소 함유량이 0.02% 이하로 가장 낮다. 해면철은 철광석을 고온 환원하는 과정에서 탄소가 함유되고, 암코철과 카보닐철은 각각 탄소(코크스) 사용 및 일산화탄소 공정을 거치므로 더 높은 탄소 함유량을 가진다.

주철 중의 탄소는 유리탄소(遊離炭素, 흑연)와 화합탄소(시멘타이트, Fe₃C)의 형태로 존재한다. 유리탄소는 흑연으로 자유롭게 석출된 탄소를 말하므로 흑연과 유리탄소는 모두 주철 중 탄소의 형태에 해당하고, 화합탄소는 철과 화합하여 시멘타이트로 존재하는 탄소를 말한다. 반면 공석탄소는 공석반응(펄라이트 생성)과 관련된 용어로, 주철 중에 함유된 탄소의 존재 형태를 가리키는 분류가 아니다. 따라서 주철 중 탄소의 형태가 아닌 것은 공석탄소이다.

청동은 구리에 주석을 합금하는 재료로서, 주석의 함유량이 증가함에 따라 경도가 상승하다가 특정 농도에서 최대값을 보인다. 구리에 주석을 가했을 때 경도는 약 20~30% 범위에서 최고조에 달하며, 특히 30% 주변에서 최대 경도를 나타낸다. 이를 넘어서면 주석 함유량이 더 증가해도 경도 향상이 둔화되고 취성이 증가하는 경향을 보인다.

이온화 경향은 금속이 전자를 잃고 양이온이 되기 쉬운 정도를 나타내며, K＞Ca＞Na＞Al의 순서가 맞다. 이온화 경향이 작을수록 산화되기 어려워 귀금속에 해당한다. 전기음성도는 결합 전자를 끌어당기는 능력으로, 이온화 경향과 대체로 반대 경향을 보이지만 주기율표 전체에서 두 순서가 항상 정확히 반대인 것은 아니므로 4번의 단정이 틀리다.

도면의 분류는 사용 목적에 따라 제작도, 주문도, 견적도 등으로 나뉜다. 제작도는 제품 제작을 위한 도면, 주문도는 외주 발주용, 견적도는 원가 산정용으로 모두 사용 목적이 서로 다른 분류 기준이다. 반면 조립도는 표현 내용의 상세도에 따른 분류(상세도가 낮은 개략적 표현)로서, 부품도·상세도와 함께 도면의 표현 방식을 기준으로 하는 별개의 분류 체계에 속한다.

숨은선끼리 한 점에서 만날 때는 교점에서 선(대시)이 서로 맞닿도록 그려야 한다. 4번은 세 숨은선이 중심 교점에서 서로 떨어져 있어 접속 방법이 틀렸다. 나머지 보기는 숨은선이 모서리나 다른 선과 만나는 지점에서 제대로 접속되어 있다.

⊥(수직 기호)는 치수 수치 앞에 붙어 치수의 의미를 나타내는 기호가 아니다. ø는 지름을 나타내고, □는 정사각형의 한 변 길이를 나타내며, R은 반지름을 나타내는 표준 치수 기호다. ⊥는 두 선이나 면이 직각을 이루는 관계를 표시하는 기하공차 기호일 뿐, 치수 수치 앞에 붙여 그 치수 자체의 의미를 정의하지는 않는다.

강 속 비금속 개재물 분류(KS)에서 A형은 황화물계처럼 가공 중 소성변형되어 가공 방향으로 길게 늘어난 개재물이다. B형은 알루미나계처럼 가공 방향으로 불연속적인 입상 집단을 이루는 개재물이고, C형은 불규칙하게 흩어진 입상 산화물계 개재물이다. 따라서 황화물계 개재물은 A형으로 분류한다.

고온 금속현미경(hot stage microscope)은 가열 환경에서 금속의 미시적 변화를 실시간으로 관찰하는 장비로, 주로 온도 변화에 따른 물리적·조직학적 현상을 관찰할 수 있다. 반면 성분 조성은 X선 회절분석, EDS(에너지 분산형 분광) 등 화학 분석 장비가 필요하고, 합금의 성분 변화는 고온 금속현미경의 광학 관찰만으로는 직접 파악할 수 없다.
금속 용해와 응고 현상: 온도 변화에 따른 상태 변화를 직접 관찰 가능하다.
소성 변형과 파단 현상: 가열 중 기계적 하중을 가해 실시간 변형 거동을 볼 수 있다.
결정입자의 성장과 상의 변화: 가열 온도에 따른 조직 변화로 관찰 가능하다.

인장(tension)은 재료를 당기는 힘을 측정하는 시험으로, 경도 측정 방법이 아니라 강도 측정에 해당한다.
경도는 재료의 표면이 외력에 저항하는 능력을 나타내는 성질이며, 측정 방법은 크게 세 가지로 분류된다.
압입 경도(Brinell, Vickers, Rockwell 등): 압자를 눌러 자국 크기로 측정한다.
반발 경도(Shore 경도): 해머 같은 물체를 떨어뜨려 반발 높이로 측정한다.
긁힘 경도(Mohs 경도): 광물을 긁어 상대 경도를 판정한다.

설퍼 프린트 시험의 편석 분류에는 정편석(SN), 역편석(SI), 중심부편석(SC), 점상편석(SD), 선상편석(SL), 주상편석(SCo)이 있다. 횡편석은 이 분류에 들어 있지 않다.

초음파탐상시험의 주요 방법은 펄스반사법, 투과법, 공진법이다. 펄스반사법은 초음파 펄스가 결함에서 반사되는 신호를 감지하고, 투과법은 재료를 통과한 초음파의 감쇠를 측정하며, 공진법은 공진 주파수 변화를 이용한다. 침적법(浸漬法)은 초음파탐상시험의 분류 기준 중 하나로 시편을 물에 담가 초음파 신호를 전달하는 시험 환경·기법이지, 초음파탐상시험의 기본 방법 자체가 아니다.

충격시험은 재료가 충격하중에 견디는 능력을 평가하는 시험으로, 보기 1, 2, 3은 모두 정확합니다. 샤르피 충격시험기는 표준 충격시험기이며, 시험편에는 응력집중을 위해 U형 또는 V형 노치가 가공됩니다. 그러나 보기 4는 오류입니다. 샤르피 충격값은 충격에너지(단위: J)를 시험편의 단면적(cm²)으로 나눈 값이며, 단위는 J/cm²입니다. 충격에너지를 헤머의 무게로 나누는 것이 아니라 시험편 노치 부위의 단면적으로 나누어 재료의 단위 면적당 충격 저항성을 나타냅니다.