Fe-C계 합금상태도에서 펄라이트(pearlite)가 형성되는 반응은?
- 공석반응
- 편석반응
- 공정반응
- 포정반응
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 Fe-C 상태도에서 펄라이트가 형성되는 반응 이름을 묻고 있다. 오스테나이트가 펄라이트(페라이트+시멘타이트)로 변하는 반응은 고상에서 두 상으로 분할되는 공석반응(eutectoid reaction)이다.
Fe-C 상태도에서 오스테나이트가 펄라이트로 변하는 공석반응이 정답이다.
개념 한 쪽
침투비파괴검사기사 합금 — 첨가원소의 영향
합금은 기계적 성질과 내식성 등 금속의 성능을 조절하기 위해 다른 원소를 첨가한 금속 재료를 말한다. 각 첨가원소는 고유한 역할을 수행하므로 시험 문제에서는 원소별 특징을 정확히 구분해야 한다. 본 개념은 주요 첨가원소들이 철강의 성질에 미치는 영향을 정리한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「합금」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 펄라이트 형성 반응 판별 | 1 | Fe-C 상태도에서 펄라이트 생성 과정을 묻기 |
| 망간의 탄소강 영향 판단 | 1 | 망간이 강에서 어떤 취성 영향을 주는지 가리기 |
| 오스테나이트계 스테인리스 부식 대책 | 1 | 스테인리스의 공식 방지책 가운데 옳지 않은 것 찾기 |
뜻
몰리브덴(Mo)은 뜨임연화저항을 크게 높여 고온에서도 강인성을 유지하게 하는 역할을 한다. 이 때문에 두꺼운 부재의 담금질성을 향상시키고, 뜨임 메짐을 억제하는 방향으로 작용한다는 설명이 재료에 제시되어 있다. Mo는 공통적으로 고온 강도 유지와 관련된 기능을 담당한다.
망간(Mn)은 강도와 내마모성 향상에 기여하며, 황(S)과 결합하여 MnS를 형성함으로써 주조성과 절삭성에 영향을 준다. 망간은 특히 고온취성(Red shortness)을 방지하는 역할을 하므로 고온 조건에서의 취성을 줄이는 기능으로 기술되어 있다. 반면 상온취성과는 다른 메커니즘이므로 구분해야 한다.
황(S)은 쾌삭강의 피절삭성 향상에 기여한다는 설명이 제시되어 있다. S가 포함되면 절삭 시 칩이 잘 끊어지고 가공성이 좋아지며, Mn과 결합해 MnS 형태로 존재하면서 윤활과 분쇄를 돕는다. 따라서 쾌삭성 관련 문제에서 S의 역할을 확인해야 한다.
크롬(Cr)은 불꽃시험에서 국화꽃 모양의 분지를 만드는 특징이 있다고 정리되어 있다. 또한 스테인리스강에서 Cr과 Ni, Mo 등은 부동태 피막을 형성하여 부식 저항성을 높이는 핵심 원소로 언급되어 있다. 스테인리스강의 천공부식 방지는 탄소를 낮추거나 Cr·Ni·Mo를 증가시켜 부동태 피막을 안정화하는 방법으로 설명되어 있다.
Fe-C 계 상태도 관련으로 펄라이트(pearlite)는 오스테나이트가 냉각되면서 페라이트와 시멘타이트로 동시에 변하는 공석반응(eutectoid reaction)에 의해 형성된다는 내용이 포함되어 있다. 해당 반응은 약 727도 부근에서 일어난다는 기술이 재료에 존재한다.
예제
문제에서 '뜨임연화저항'과 '강인성 유지'가 동시에 강조되면 몰리브덴(Mo)을 정답 후보로 선택하는 것이 타당하다. 쾌삭성이나 피절삭성이 묻히면 황(S)과 MnS 생성의 영향을 떠올려 S 관련 선택지를 고르는 것이 적절하다. 불꽃시험에서 '국화꽃 모양'이라는 표현이 나오면 크롬(Cr)을 연상하여 정답을 추정한다.
또한 펄라이트 형성 관련 문항에서는 오스테나이트의 공석반응을 떠올려야 하며, '고온취성 방지' 문항에서는 망간의 역할을 먼저 검토한다.
대표 기출 3문항
탄소강에서 망강(Mn)의 영향 중 틀린 것은?
- 상온취성을 방지한다.
- 공구강에서 담금질 파열을 초래하기 쉽다.
- 고온에서 소성을 증가시키며 주조성을 좋게한다.
- Mn은 연신율을 감소시키지 않고 강도를 증가시킨다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 탄소강에 포함된 망간(Mn)은 황(S)과 결합하여 황화망간(MnS)을 형성함으로써 황에 의한 '고온취성(Red shortness)'을 방지하는 매우 긍정적인 역할을 합니다. 따라서 망간이 상온취성을 방지한다는 보기 1번은 명백한 틀린 설명입니다.
망간(Mn)은 황과 결합해 고온취성을 방지하므로, 상온취성 방지는 망간이 아닌 다른 원소의 역할이다.
오스테나이트계 스테인리스강의 공식을 방지하기 위한 방법이 아닌 것은?
- 할로겐 이온의 고농도를 피한다.
- 산소농담전지의 형성을 피한다.
- 질산염, 크롬산염 등 부동태화제를 가한다.
- 재료 중의 C를 많게 하거나 Ni, Cr 등을 적게 한다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 질문은 오스테나이트계 스테인리스강의 부식 방지 대책으로 옳지 않은 것을 고르도록 요구하고 있다. 부동태 피막의 형성을 돕는 크롬·니켈의 충분한 존재가 부식 저항의 핵심이므로 이들을 줄이거나 탄소를 많이 하면 오히려 부식에 취약해진다.
부식을 방지하려면 부동태 피막을 강화해야 하므로, 내식성 원소인 Cr, Ni를 줄이는 것은 오히려 부식을 촉진한다.
자주 묻는 물음
- 몰리브덴은 합금에서 어떤 역할을 하나?
- 몰리브덴은 뜨임연화저항을 증가시켜 고온에서도 강인성을 유지하게 하고, 뜨임 메짐을 억제하는 역할을 한다.
- 쾌삭강의 피절삭성은 어떤 원소가 주로 담당하나?
- 쾌삭성 향상은 황(S)이 주된 원소이며, 황은 Mn과 결합하여 MnS를 형성해 칩 분쇄와 절삭성을 좋게 한다.
- 펄라이트는 어떤 반응으로 형성되나?
- 펄라이트는 오스테나이트가 냉각되면서 페라이트와 시멘타이트로 동시에 변하는 공석반응(eutectoid reaction)에 의해 형성된다.
이 개념 문제 10개 풀기 회원용
침투비파괴검사기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.