개념 한 쪽
금속 재료의 성질은 구성 원소와 미세조직에 의해 결정된다는 관점에서 출제 경향이 나타난다한다. 선철에 불가피하게 함유되는 주요 원소와 그 명칭, 특정 주철의 제조법 특징, 그리고 대표적 스테인리스강의 조성과 특성은 자주 묻는 핵심 사항이다.
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출제기준 단원 「열처리 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 선철 구성 원소 목록 | 1 | 선철의 주요 불순물 5대 원소를 식별하기 |
| 스테인리스강 조성·특성 판별 | 1 | 18-8 표기의 조성과 자성·내식성 특성 구별하기 |
| 주철 접종제와 종류 구분 | 1 | 접종제 종류와 강인한 회주철(미해나이트) 연관 짓기 |
선철은 철을 주성분으로 하면서 제철 공정에서 함께 들어가는 주요 불순물과 잔류 원소가 존재한다는 점을 전제로 한다. 선철의 '5대 원소'는 탄소, 황, 망간, 인, 규소로 정의되며, 탄소는 강도의 핵심 인자이고 황과 인은 일반적으로 해로운 불순물로 간주된다는 사실을 기억해야 한다.
스테인리스강의 대표적 표준 표기인 '18-8'은 크롬 18%와 니켈 8%의 조성을 가리키며, 이 조성은 오스테나이트 조직을 형성하여 대체로 비자성을 띠고 내식성이 우수하다는 점이 핵심이다. 즉 18-8 계열은 오스테나이트계 특성을 가진 스테인리스강이라는 연결을 우선적으로 떠올려야 한다.
주철의 종류와 제조법 관련해서는 첨가제와 접종제의 역할을 구분해야 한다. 강인한 회주철을 얻기 위해 주철용탕에 칼슘-실리사이드 계열의 접종제를 투입하면 흑연의 핵생성이 촉진되어 흑연이 미세하게 분포하고 그 결과 강도와 인성이 향상되는 미해나이트 주철이 형성된다는 점이 중요하다한다.
탈산 처리와 관련된 분류나 용어는 별도로 정리되어 출제될 가능성이 있으나, 본 개념에서는 선철의 주요 원소와 특정 주철·스테인리스강의 식별에 초점을 둔다한다.
선철 관련 문제에서는 '선철의 기본 구성'을 묻는 경우가 빈번하다므로 탄소, 황, 망간, 인, 규소의 목록을 바로 떠올려야 한다. 스테인리스강 문항에서는 18-8의 Cr 18%·Ni 8% 조성으로 오스테나이트계이며 비자성·내식성 우수라는 점을 근거로 정답을 선택해야 한다. 주철 제조 문항에서는 '강인한 회주철'과 '칼슘-실리사이드 접종'이라는 키워드를 연결하여 미해나이트 주철을 고르는 식의 출제 경향을 의식해야 한다.
일반적으로 선철에서 철 이외의 5대 원소는?
정답 ③ · 문제는 선철(주조로 얻은 철)에 흔히 포함되는 주요 5개 원소를 묻고 있다. 선철에는 탄소가 주성분으로 존재하고 공정상 불가피하게 황, 망간, 인, 규소가 함께 함유되는 것이 일반적이다.
선철의 5대 원소는 탄소, 황, 망간, 인, 규소이며, 이는 제철 공정에서 불가피하게 함유된다.
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.
주철용탕에 최초로 칼슘-실리테이트를 접종하여 만든 강인한 회주철은?
정답 ④ · 미해나이트 주철(Meehanite cast iron)은 용융된 주철 용탕에 칼슘-실리사이드(Ca-Si) 등의 접종제(inoculant)를 첨가하여 석탄의 핵 생성을 촉진하고 조직을 미세화하여 기계적 성질을 대폭 향상시킨 강인한 회주철을 말합니다. 이는 일반적인 회주철보다 인장 강도와 강성이 우수합니다.
주철 용탕에 칼슘-실리사이드를 접종해 조직을 미세화하고 강인함을 높인 회주철을 미해나이트 주철이라고 한다.
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