개념 한 쪽
주철은 탄소 함량이 높은 주조용 재료로서 녹는점이 낮아 주조성이 좋고, 회주철과 구상주철 등 흑연 형태에 따라 성질이 달라진다고 한다. 강은 탄소량 변화에 따라 인장강도와 경도는 증가하고 연성·충격값은 감소하는 경향이 있으므로 열처리와 조직 변태의 기본 원리를 이해해야 한다. 담금질, 불림, 불림(정규화) 등 열처리의 목적과 결과 조직을 구분하는 것이 문제 해결의 요점이라고 한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「주철과 주강」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 담금질의 목적 판단 | 1 | 담금질의 효과와 형성 조직을 구별하라고 요구함 |
| 급냉에 의한 조직 명칭 | 1 | 오스테나이트의 급냉으로 생성되는 조직을 지시하라고 요구함 |
| 탄소량 변화의 영향 | 1 | 탄소 증가가 기계적 성질에 미치는 영향을 설명하라고 요구함 |
주철은 강보다 탄소 함량이 높아 용융 온도가 낮고 유동성이 좋아 복잡한 형상의 주조에 적합하다고 한다. 회주철은 편상 흑연을 주로 가지며 진동 흡수성이 좋아 기계 몸체 등에 사용되고, 구상주철은 구상 흑연을 가져 연성과 강도가 상대적으로 우수하다고 한다. 흑연의 형태는 냉각 속도와 조성, 특히 규소의 영향으로 결정된다고 서술한다.
마우러 조직도는 주철의 탄소와 규소 함량에 따른 조직 변화를 예측하는 도표라고 한다. 규소는 흑연화를 촉진하는 원소이므로 주철 조직의 분류에서 탄소와 규소가 주된 변수임을 강조한다. 망간이나 황은 별도의 영향 요소이나 마우러 조직도의 주축 변수는 아니라고 정리한다.
탄소강에서는 탄소량 증가가 인장강도와 경도는 올리고 연성과 충격값(인성)은 낮춘다고 설명한다. 탄소량 변화는 열전도율을 감소시키는 경향이 있고 탄성계수에는 큰 영향을 주지 않는다고 한다. 따라서 탄소량 증가는 '강해지지만 깨지기 쉬움'이라는 트레이드오프를 유도한다고 정리한다.
열처리 관점에서 담금질(Quenching)은 오스테나이트화 후 급냉하여 무확산 변태를 일으키고 마텐자이트(마르텐사이트) 같은 고경도 조직을 얻어 재질을 단단하게 만드는 목적이라고 정의한다. 불림(Normalizing)은 공기 중 냉각을 통해 미세하고 균일한 표준 조직을 얻는 방법이라고 구분한다. 심냉 처리는 Ms점 이하로 냉각해 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 변태시키는 처리이며 항온 변태 공정과 구별된다고 설명한다.
표면 경화법으로 침탄법(Carburizing)은 탄소가 많은 분위기에서 표면으로 탄소를 침투시켜 표면 경도를 높이는 공정이라고 정리한다. 이와 같이 표면 처리와 내부 조직 제어의 목적을 구분하는 것이 주강과 주철 문제의 핵심 포인트가 된다고 강조한다.
담금질 관련 문제는 '급냉=마텐자이트 형성=경도 증가'라는 연결로 선지를 검토하면 정답을 고르기 쉽다고 제시한다. 예를 들어 약 880℃에서 수중 담금질을 하면 오스테나이트가 급냉되어 무확산 변태로 마텐자이트가 생성된다고 설명한다. 주철 관련 선지는 흑연의 형태가 냉각 속도와 규소 등에 의해 결정된다는 원리를 적용해 회주철·구상주철을 구별하면 정답을 찾는다고 제시한다.
45% 탄소 강재를 약 880℃에서 수(水)중에서 담금질하면 무확산 변태를 일으키는 조직의 명칭은?
정답 ① · 담금질(Quenching)은 오스테나이트 상태인 강을 급냉하여 탄소의 확산이 일어나지 못하게 만드는 열처리입니다. 이러한 무확산 변태(Diffusionless transformation)를 통해 생성되는 조직은 마텐자이트(Martensite)입니다.
강을 오스테나이트 영역에서 급냉하면 탄소 확산이 차단되어 마텐자이트가 생성된다.
열처리에 있어서 담금질의 목적으로 옳은 것은?
정답 ③ · 담금질(Quenching)은 강을 오스테나이트화 시킨 후 물이나 기름 등에서 급랭시키는 열처리 공정입니다. 급냉을 통해 경도가 매우 높고 단단한 마르텐사이트 조직을 얻는 것이 주된 목적입니다.
담금질은 급냉을 통해 마르텐사이트 조직을 형성하여 재질의 경도와 강도를 높이는 열처리 공정이다.
탄소량의 증가에 따른 탄소강의 물리적ㆍ기계적 성질에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ③ · 탄소강에서 탄소 함량이 증가함에 따라 기계적 성질이 변화합니다. 탄소량이 증가면 경도와 인장강도는 증가하는 반면, 연신율과 충격값(인성)은 감소하는 경향을 보입니다.
탄소량 증가는 인장강도와 경도를 높이지만, 연성과 충격값(인성)을 감소시키는 경향이 있다.
압연기능사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.