개념 한 쪽
철강 재료의 명칭과 기호는 KS 규격에 따라 정해져 사용 용도와 성질을 파악할 수 있다. 탄소강의 등급 표기는 숫자로 탄소 함유량을 나타내며, 합금 원소 첨가는 공구강의 성능을 바꾼다. 금속별 전기·열 전도도와 기어의 속도비, 열처리와 가공기계의 특성도 실무 문제로 출제된다.
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출제기준 단원 「철강재료」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 재료 기호 해석 | 1 | KS 기호로 재료 용도와 종류 구분하기 |
| 전도도 및 물성 비교 | 1 | 금속의 전기·열 전도도 우열을 가림 |
| 기어 속도비 계산 | 1 | 원동차와 종동차 잇수로 속도비 계산하기 |
KS 규격의 재료 기호는 재료의 용도와 종류를 표기하는 약어 체계이다. 예컨대 SM은 기계구조용 탄소강재를 뜻하며 SS는 일반 구조용 압연강재, SC는 탄소주강품, FC는 회주철품을 가리킨다. 기호를 통해 재료의 분류를 빠르게 파악하면 적절한 재료 선택에 도움이 된다.
탄소강 표기에서 뒤에 붙는 숫자는 평균 탄소함유량을 의미한다. 예를 들어 SM35C의 '35'는 탄소 함유량 약 0.35%를 나타낸다. 숫자는 인장강도나 다른 합금 원소의 함량을 직접 의미하지 않으므로 명명법의 이 점을 혼동하지 않도록 주의해야 한다.
공구강은 탄소 공구강과 합금 공구강 등으로 나뉜다. 탄소 공구강에 크롬, 텅스텐, 니켈, 바나듐 등의 합금 원소를 첨가하면 내열성·경도·인성이 향상되며 이를 합금 공구강이라고 분류한다. 고속도강은 합금 원소 함량이 더 높은 특수한 합금 공구강 계열임을 구별해야 한다.
금속의 전기 및 열 전도도는 금속 종류에 따라 차이가 있으며, 전도도가 가장 우수한 금속으로 은이 알려져 있다. 전도성의 순서를 이해하면 전기적·열적 특성이 요구되는 부품 재료 선택에 도움이 된다.
기어의 기본 관계에서는 피치원 지름이 모듈과 이빨수의 곱으로 표현되며, 일정한 피치원 지름에서 모듈이 커지면 이빨수는 감소한다. 기어 속도비는 원동차와 종동차의 잇수를 이용해 계산하며 정의를 정확히 이해해야 계산 실수를 줄인다.
열처리와 표면 경화 방법은 목적과 원리에 따라 구분한다. 항온 열처리는 일정 온도에서 유지하는 물리적 공정의 범주에 속하며, 시안화법 등 표면 성분을 변화시키는 화학적 열처리와 구분한다.
문제 유형 예시는 다음과 같다. SM 기호가 기계구조용 탄소강을 뜻하는지 묻는 문제는 기호의 의미를 묻는 유형이며, SM35C의 '35'가 탄소함유량을 의미한다는 선택지는 숫자 표기의 원리를 묻는 유형이다. 합금 원소를 첨가한 공구강을 고르는 문제는 합금 공구강과 고속도강의 구분을 요구한다. 피치원 지름 일정 시 모듈과 이빨수의 관계를 묻는 문제는 d = m·z 공식을 이용하여 반비례 관계를 판정하게 한다.
다음 중 항온 열처리 방법에 포함되지 않는 것은?
정답 ② · 오스템퍼, 마퀜칭, 마템퍼는 모두 강의 변태점 이하에서 열처리하여 잔류 오스테나이트를 억제하고 강도와 인성을 높이는 항온 열처리 방법에 해당합니다. 반면 시안화법은 표면 경화를 위해 시안화물을 이용하는 화학 열처리 방법으로, 항온 열처리의 정의에 속하지 않습니다.
항온 열처리는 강의 변태점 이하에서 일정 온도에서 유지하는 공정이며, 시안화법은 표면 경화를 위한 화학 열처리이므로 해당되지 않습니다.
다음 중 열 및 전기 전도도가 가장 양호한 금속은?
정답 ① · 일반적으로 금속의 전기 전도도 및 열전도율 순서는 은(Ag)이 가장 높고, 그 뒤를 구리(Cu), 금(Au), 알루미늄(Al) 등이 따릅니다. 따라서 제시된 정답인 은(Ag)이 가장 양호하므로 정답이 맞습니다.
금속의 전기 및 열 전도도는 은(Ag)이 가장 우수하며, 구리, 금, 알루미늄 순으로 높습니다.
원동차의 잇수 28, 종동차의 잇수 84인 한 쌍의 스퍼기어의 속도비는 얼마인가?
정답 ① · 기어의 속도비(velocity ratio)는 종동차의 잇수를 원동차의 잇수로 나누어 구할 수 있습니다. 즉, i = Z2 / Z1 = 84 / 28 = 3이 됩니다.
속도비는 원동차 속도를 종동차 속도로 나눈 값으로, 잇수의 역수 관계인 Z1/Z2를 계산한다.
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