개념 한 쪽
알루미늄 계 합금과 경금속 합금은 주성분의 종류와 함유비에 따라 명칭과 용도가 달라진다. 주요 합금의 이름은 포함된 원소와 특성(주조성, 고온강도, 절삭성 등)을 연결하여 기억하면 문제 해결에 유리하다.
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출제기준 단원 「알루미늄과 경금속 합금」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 합금 명칭-주성분 대응 | 1 | 합금의 주요 원소와 명칭을 연결하는 능력 |
| 항탄성 합금의 조성 판별 | 1 | 특정 성분비로 항탄성 합금을 식별하는 능력 |
| 황동 변형물의 용도 판단 | 1 | 납 첨가 황동의 절삭성 및 용도를 구별하는 능력 |
실루민은 알루미늄(Al)에 규소(Si)를 약 10~13% 첨가한 합금으로, 주조성이 좋아 주로 주조 부품에 널리 쓰인다고 설명한다. 즉 '실루민=Al+Si(약10~13%)' 관계를 기억하면 실루민 관련 문제가 해결된다.
초초두랄루민(ESD 합금)은 알루미늄-구리-아연-마그네슘 계열의 고강도 합금으로 강도가 매우 높은 특성을 가진다고 설명한다. 균열 경향이 있어 크롬이나 망간을 첨가하여 균열을 억제한다는 점도 기술된다.
Y 합금은 Al-Cu-Ni-Mg계 합금으로, 문제 재료에서 제시된 4% Cu, 2% Ni, 5% Mg 조성 예시와 같이 고온에서도 강도를 잘 유지하므로 내연기관의 피스톤과 실린더 헤드 등에 사용된다고 설명한다. 즉 'Y 합금=고온 강도 우수·내연기관 부품'으로 정리한다.
황동에 납(Pb)을 첨가하면 절삭성이 좋아져 정밀가공용으로 쓰이는 리드 브라스(Lead Brass)가 된다고 설명한다. 납은 절삭 시 칩 분리를 도와 절삭 가공성을 개선한다는 점을 명시한다.
문츠계 황동은 약 Cu 60% : Zn 40%의 6-4 황동으로 탈아연 부식이 발생되기 쉬운 특징을 가진다고 설명한다. 이와 대조되는 합금들의 용도와 내식성 차이를 구별해야 한다.
엘린 바(Elinvar)는 Ni 36%, Cr 12%, 나머지 Fe로 구성된 항탄성 합금으로, 온도 변화에 따른 탄성률의 변화가 거의 없다는 특성을 가진다고 설명한다. 이 특성 때문에 정밀 계기나 시계 부품 등에 사용된다는 점을 언급한다.
실루민 관련 문제에서는 '알루미늄에 규소 약 10~13% 함유'라는 핵심 문구를 떠올리면 정답을 고를 수 있다. 초초두랄루민 관련 선지는 '강도가 최저'라는 표현이 나오면 틀리다는 점을 근거로 오답을 가릴 수 있다. Y 합금 문제는 '고온 강도 유지'와 'Cu, Ni, Mg의 조성'을 매칭하면 풀 수 있다. 리드 브라스는 '납 첨가 → 절삭성 향상' 연결로 식별한다. 문츠계 황동은 '6-4 황동 = 탈아연 부식 취약'이라는 키워드로 기억한다.
18-8 스테인리스강에 해당되지 않는 것은?
정답 ③ · 문제는 18-8 스테인리스강의 성질 중 틀린 것을 찾는 것이다. 18-8 스테인리스강은 약 18% Cr과 8% Ni을 포함한 오스테나이트계 조직을 가지며 이 조직은 비자성 특성을 나타내므로 상자성이라고 한 진술이 틀렸다.
18-8 스테인리스강은 오스테나이트 조직을 가져 비자성(상자성 아님)을 띠며, 내식성이 우수한 대표 강종이다.
재료의 소성이 니켈 36%, 크롬 12%, 나머지는 철(Fe)로서 온도가 변해도 탄성률이 거의 변하지 않는 것은?
정답 ② · 문제에서 제시된 니켈 36%, 크롬 12%, 나머지 철(Fe)로 구성된 합금은 엘린 바(Elinvar)의 성분 조성입니다. 엘린 바는 온도 변화에 따라 탄성 계수(탄성률)가 거의 변하지 않는 특성(항탄성)을 지니고 있어 정밀 기계의 유럇턱, 시계 턱 등에 사용됩니다.
니켈 36%, 크롬 12%, 나머지가 철인 항탄성 합금은 엘린 바이며 온도 변화에 따른 탄성률 변화가 거의 없다.
황동에 납(Pb)을 첨가하여 절삭서을 좋게 한 황동으로 스크류, 시계용 기어 등의 정밀가공에 사용되는 합금은?
정답 ① · 문항은 납을 첨가해 절삭성을 개선한 황동의 명칭을 묻고 있다. 납이 첨가된 황동을 리드 브라스(lead brass)라 하며 납은 절삭 시 칩 분리를 용이하게 해 정밀가공에 유리하다.
황동에 납(Pb)을 첨가하여 절삭성을 향상시킨 합금을 리드 브라스(Lead Brass)라 한다.
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