보통 주철에 Ni을 첨가하였을 때의 설명으로 옳은 것은?
- 흑연화를 저지한다.
- 칠(chill)화를 돕는다.
- 절삭성을 좋게 한다.
- 펄라이트와 흑연을 조대화 한다.
정답과 해설 보기
정답 ③ · Ni(니켈)은 주철에서 흑연화를 촉진하는 원소입니다. 흑연화가 촉진되면 조직 내에 흑연이 생성되어 절삭 시 칩이 잘 부서지고 낙하하기 때문에 절삭성이 향상됩니다.
Ni는 주철에서 흑연화를 촉진하여 칩 분리를 용이하게 하므로 절삭성을 향상시킨다.
개념 한 쪽
압연기능사 기타 재료 — 주철·시멘타이트·나이탈
철강 재료는 탄소와 합금원소의 종류와 형태에 따라 기계적·물리적 성질이 달라진다. 주철의 흑연 형태는 절삭성, 제진성, 자기적 성질 등에 영향을 주며, 시멘타이트는 철-탄소 화합물로 경도와 강도를 좌우한다. 미세조직 관찰을 위한 부식액으로는 질산과 알코올 혼합물인 나이탈이 널리 쓰인다. 각 항목의 연결 고리를 정확히 이해하면 문제 해결이 용이하다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「기타 재료」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 합금원소 영향 판단 | 1 | 주철에 첨가된 원소가 흑연화와 절삭성에 미치는 영향 가리기 |
| 화합물 화학식 확인 | 1 | 철-탄소 화합물인 시멘타이트의 화학식을 식별하기 |
| 제진성 우수 재료 선택 | 1 | 흑연 형태에 따른 진동 흡수 능력이 큰 재료 고르기 |
뜻
니켈(Ni)을 주철에 첨가하면 흑연화가 촉진되어 절삭 시 칩이 잘 부서지고 분리되므로 절삭성이 향상된다고 설명한다. 시멘타이트는 철과 탄소가 결합한 금속간 화합물로 화학식이 Fe3C이며, 강도와 경도에 크게 영향을 미친다고 정리한다.
회주철은 층상(편상) 흑연을 포함하여 진동 에너지를 흡수하는 제진성이 크므로 베드나 받침 등 진동 억제가 필요한 부품에 적합하다고 설명한다.
구상흑연주철은 흑연을 구상으로 만들어 인성과 피로강도가 개선된 주철이며, 회주철보다 피로한도가 약 1.5~2.0배 높아 인성과 피로특성이 개선된다고 정리한다.
철강과 주철을 구분하는 탄소 함유량의 순서는 순철 < 아공석강 < 공석강 < 공정주철이며, 주철(공정주철)은 탄소 함유량이 상대적으로 높아 주조가 용이하나 취성이 커질 수 있다고 연결한다.
미세조직 관찰용 부식액으로는 나이탈(Nital), 즉 질산과 알코올의 혼합물이 가장 일반적이며, 나이탈을 사용하면 결정립계가 뚜렷해져 현미경 관찰이 용이하다고 정리한다.
예제
문제에서는 합금원소와 그 영향, 화합물의 화학식, 흑연 형태와 물성의 관계, 부식액 명칭을 묻는 문항이 자주 등장한다. 예를 들어 Ni 첨가가 흑연화를 저지한다고 잘못 연결된 선지는 오답으로 처리해야 한다. Fe3C가 시멘타이트라는 연결을 외우면 화학식 문제를 빠르게 풀 수 있다. 회주철과 구상흑연주철의 제진성과 피로특성 차이를 묻는 선지도 흔하므로 '회주철=층상흑연=제진성 우수', '구상흑연주철=피로강도 증가(1.5~2.0배)'로 기억하면 도움이 된다. 나이탈은 '질산+알코올' 조합이라는 점을 바로 떠올려야 한다.
대표 기출 3문항
주철의 상(相)중 시멘타이트의 화학식으로 옳은 것은?
- FeC
- Fe3C
- Fe3P
- Fe3O2
정답과 해설 보기
정답 ② · 주철이나 탄소강의 상 조직 중 시멘타이트(Cementite)는 철(Fe)과 탄소(C)가 결합한 금속간 화합물입니다. 그 화학식은 철 3원자와 탄소 1원자가 결합한 Fe3C입니다.
시멘타이트는 철과 탄소가 결합한 금속간 화합물로, 철 3원자에 탄소 1원자가 결합한 Fe3C가 정확한 화학식이다.
다음 중 비감쇠능이 큰 제진합금으로 가장 우수한 것은?
- 탄소강
- 회주철
- 고속도강
- 합금공구강
정답과 해설 보기
정답 ② · 진동이나 충격을 받았을 때 에너지를 흡수하여 진동을 빨리 감쇠시키는 성질을 제진성(감쇠능)이라고 합니다. 보기 중 회주철은 조직 내에 층상 흑연이 포함되어 있어 진동 에너지를 흡수하는 능력이 매우 우수하여 베드나 기대 등 진동 방지가 필요한 곳에 널리 사용됩니다.
층상 흑연이 진동 에너지를 흡수하여 제진성이 뛰어난 제진합금은 회주철이다.
자주 묻는 물음
- Ni를 주철에 첨가하면 어떤 성질이 좋아지나?
- Ni는 흑연화를 촉진하여 절삭 시 칩 분리가 용이해지므로 절삭성이 좋아진다.
- 시멘타이트의 화학식은 무엇인가?
- 시멘타이트는 철 3원자와 탄소 1원자가 결합한 Fe3C의 화학식을 가진다.
- 회주철과 구상흑연주철의 차이는 무엇인가?
- 회주철은 층상 흑연으로 제진성이 크고 진동 흡수에 유리하며, 구상흑연주철은 흑연이 구상으로 되어 회주철보다 피로강도가 약 1.5~2.0배 높아 인성과 피로특성이 개선된다.
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