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
재료의 기계적 성질은 검사의 대상 물성 이해로 이어지며, 경도와 강도 개념은 조직과 합금 원소의 역할로 설명할 수 있다.
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출제기준 단원 「경도와 강도」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 상변태 유형 판별 | 1 | 상태도에서 펄라이트 형성 반응의 종류를 가리기 |
| 진동 흡수 재료 선택 | 1 | 재료의 감쇄능 특성에 따라 적합한 재료를 고르기 |
| 합금 원소 역할 식별 | 1 | 망간의 탄소강에서의 영향과 오답 선지 판별하기 |
감쇄능(Damping Capacity)은 재료가 외부 진동 에너지를 내부 마찰로 열 에너지로 소산시키는 능력으로 정의한다. 진동을 빠르게 소멸시키는 재료가 감쇄능이 우수하므로 진동 흡수가 필요한 부품에는 감쇄성이 높은 재료를 선택한다. 회주철은 주조 과정에서 흑연이 플록 형태로 석출되어 진동 에너지를 흡수하고 분산시키는 역할을 하여 감쇄능이 매우 우수하다고 설명한다.
철-탄소 상태도에서는 펄라이트가 페라이트와 시멘타이트가 번갈아 층을 이루는 조직으로 나타나며, 이는 오스테나이트가 냉각되어 동시에 두 가지 고상으로 분해되는 공석 반응의 결과로 형성된다고 설명한다.
합금 원소는 탄소강의 성질에 다양한 영향을 준다. 망간(Mn)은 황(S)과 결합하여 MnS를 형성함으로써 고온취성(red shortness)을 방지하고 강도의 향상, 연신율의 급격한 저하를 막는 등 긍정적 역할을 한다고 설명한다. 그러나 망간이 상온취성 방지에 직접 작용한다는 설명은 맞지 않으므로 상온 관련 취성 문제는 다른 원소나 메커니즘을 검토해야 한다고 명시한다.
분말야금법은 금속을 완전히 녹이지 않고 분말을 성형한 뒤 소결하여 제품을 만드는 제조법으로 정의한다. 이 방식의 핵심 장점은 용융하지 않고 고융점 재료도 제조할 수 있다는 점이며, 정밀 성형과 다공성 제어가 가능하므로 특정 용도에서 유리하다고 설명한다.
감쇄능 문제는 회주철의 흑연 형상으로 인해 진동 에너지가 내부 마찰로 소산된다는 설명을 근거로 회주철을 선택하는 방식으로 접근한다. 상태도 관련 문제는 펄라이트가 페라이트와 시멘타이트의 층상 조직임을 밝히고 공석 반응에서 오스테나이트가 두 고상으로 동시에 분해된다는 점을 연결하여 정답을 유도한다. 합금 원소 역할 문제는 망간의 고온취성 방지와 상온취성 관련 설명을 구별하여 상온취성 관련 서술을 배제하는 방식으로 판단한다. 분말야금은 '용융 없음'을 핵심 키워드로 삼아 정답을 식별한다.
Fe-C계 합금상태도에서 펄라이트(pearlite)가 형성되는 반응은?
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.
다음 중 감쇄능이 가장 우수한 재료는?
정답 ④ · 문항은 감쇄능이 가장 우수한 재료를 묻고 있다. 감쇄능은 진동 에너지를 내부마찰로 열로 소산시키는 능력이며 흑연을 포함한 회주철은 내부구조(흑연조직) 때문에 진동 흡수가 뛰어나다.
감쇄능은 재료 내부에서 진동 에너지를 열로 변환하는 능력을 말하며, 회주철의 다공성 구조가 이를 가장 우수하게 수행한다.
탄소강에서 망강(Mn)의 영향 중 틀린 것은?
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.
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