개념 한 쪽
제선기능사 내화물의 성질 — 축열벽돌 조건·합금 특성·펄라이트 생성 순서
내화물과 금속재료의 기본 성질을 묻는 개념으로, 축열실용 내화벽돌의 요구 특성, 합금 조성과 온도에 따른 탄성 특성, 펄라이트 형성의 초기 과정 등을 이해하면 정답을 고른다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
뜻
열풍로의 축열실에 쓰이는 내화벽돌은 연소 가스의 열을 저장했다가 공기를 데우기 위해 다시 방출하는 역할을 한다. 이 목적상 열을 효율적으로 흡수하고 빠르게 전달할 수 있어야 하므로 열전도율이 좋아야 한다. 또한 많은 열을 저장하려면 비열이 커야 하고, 기공율이 높으면 열 전달이 방해되므로 기공율은 낮아야 한다. 점토질이나 고알루미나계 벽돌이 주로 사용된다고 설명한다.
금속 합금 중에는 조성과 목적에 따라 특성이 결정된다. Ni 36%, Cr 12% 및 나머지가 Fe로 구성된 합금은 엘린바(Elinvar)로, 온도 변화에 따른 탄성률의 변동이 거의 없어 정밀 계기용 부품에 적합하다. 엘린바의 명칭은 탄성(elasticity)이 불변(invariable)하다는 의미와 연결하여 기억한다.
결정 구조와 상변태 관련하여 펄라이트는 오스테나이트가 냉각될 때 페라이트와 시멘타이트(Fe3C)가 층상으로 형성된 조직이다. 펄라이트 생성은 핵 생성과 성장의 단계로 진행되며, 초기에는 시멘타이트의 핵이 먼저 형성된 다음 페라이트가 인접하여 성장하면서 펄라이트 조직이 완성된다. 따라서 펄라이트 생성의 출발점은 시멘타이트 핵 형성으로 이해한다.
이들 세 유형 문제는 각각 물리적 기능(열저장·방출), 합금 조성-물성 대응, 상변태 메커니즘의 순서를 묻는 패턴으로 출제된다고 정리한다.
예제
열풍로 축열실 문제에서는 '축열'의 핵심이 열의 빠른 이동이라는 점을 기준으로 판단한다. 문제에서 열전도율이 높아야 한다는 선택지가 있으면 정답으로 고른다.
합금 조성 문제에서는 Ni 36%·Cr 12%·Fe 잔류로 제시되면 엘린바를 떠올려 탄성률이 온도에 따라 거의 변하지 않는 성질을 근거로 정답을 고른다.
펄라이트 생성과 관련된 문제에서는 '핵 생성이 먼저'라는 원리를 적용하여 시멘타이트(Fe3C) 핵 생성이 초기 단계임을 근거로 삼는다.
자주 묻는 물음
- 축열실 내화벽돌에 요구되는 열적 특성은 무엇인가?
- 축열실 내화벽돌은 연소가스의 열을 저장했다가 공기를 데우기 위해 다시 방출하는 역할을 하므로 열전도율이 좋아야 하고 비열이 커야 하며 기공율은 낮아야 한다.
- Ni 36%, Cr 12%, 나머지 Fe 합금의 대표 명칭과 특성은 무엇인가?
- 해당 조성의 합금은 엘린바(Elinvar)로 불리며 온도 변화에 따른 탄성률의 변화가 거의 없어 정밀 계기 부품에 사용된다.
- 펄라이트 형성 과정에서 가장 먼저 발생하는 것은 무엇인가?
- 펄라이트는 오스테나이트가 냉각될 때 시멘타이트(Fe3C) 핵이 먼저 생성되고 그 주위로 페라이트가 성장하면서 층상 조직을 이루므로 초기 단계는 시멘타이트 핵 생성이다.
제선기능사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.