다음 중 감쇄능이 가장 우수한 재료는?
- 주강
- 금형강
- 공구강
- 회주철
정답과 해설 보기
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.
개념 한 쪽
침투비파괴검사기사 불순물 — 합금원소의 영향
강과 합금강에는 여러 원소가 첨가되거나 불순물로 존재하여 기계적 성질과 가공성에 큰 영향을 준다 한다. 각 원소는 고유한 역할을 가지며, 뜨임연화저항·취성·절삭성·감쇄능 등 특정 성질을 변화시킨다 한다. 합금원소의 대표적 기능을 구분할 수 있어야 검사 결과와 재료 선정을 해석하기 유리한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「불순물」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 합금원소의 뜨임연화 영향 | 1 | 뜨임연화저항과 강인성 유지에 관여하는 원소 식별 |
| 망간의 영향 판정 | 1 | 망간이 강에 미치는 고온·상온 영향 가운데 틀린 설명 가리기 |
| 재료별 특성 비교 | 1 | 감쇄능이 우수한 재료를 선택하기 |
뜻
합금원소는 강의 뜨임연화저항, 강도, 내식성, 절삭성 등 기계적 및 물리적 성질을 조절하는 역할을 한다. 예를 들어 몰리브덴(Mo)은 뜨임연화저항을 높여 고온에서의 강인성을 유지하도록 돕는다 한다. 이로 인해 두꺼운 부품도 내부까지 담금질 효과를 얻을 수 있다.
망간(Mn)은 황과 결합하여 MnS를 형성함으로써 고온에서의 취성(고온취성)을 방지하고 강도나 내마모성을 높이는 역할을 한다. 그러나 상온취성을 직접적으로 방지하는 것은 아니므로 온도 영역을 명확히 구분하여 이해해야 한다.
황(S)은 쾌삭강에서 피절삭성(절삭성 향상)을 위해 첨가되는 주요 원소이다. 황은 Mn과 결합하여 칩이 잘 끊어지고 절삭 공정에서 공구 마모를 줄이는 역할을 한다.
회주철은 흑연의 존재로 인하여 감쇄능이 우수하고 취성이 큰 재료이다. 반대로 고속도강의 첨가 원소로 쓰이는 텅스텐(W)은 융점이 매우 높아 분말야금법으로 성형되는 특징을 가진다 한다. 합금원소의 역할을 이해하면 재료의 용도와 가공법을 판단할 수 있다.
예제
문제 유형은 특정 원소의 고유 기능을 묻는 형태가 많다 한다. 예를 들어 '뜨임연화저항'과 '강인성 유지'를 묻는 지문에서는 몰리브덴(Mo)을 선택한다. '피절삭성 향상'을 묻는 지문에서는 황(S)을 선택한다. '감쇄능 우수 재료'를 묻는 지문에서는 회주철을 선택한다. 출제는 키워드(뜨임연화저항, 피절삭성, 감쇄능 등)와 원소별 주요 역할을 연결하는 방식으로 이루어진다 한다.
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.
니켈-크롬강에 담금질성을 향상시켜 200mm까지도 담금질이 가능하게 하여 사용하는 기계 구조용 저합금강을 만들기 위해 첨가하는 원소로서, 이 원소를 첨가하면 뜨임연화저항이 크므로 높은 온도까지 뜨임할 수 있다. 다른 합금강에 비하여 최고의 강인성을 나타내기 위해 첨가하는 원소는?
- B
- Mn
- Cu
- Mo
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문제는 특정 저합금강에 첨가하여 뜨임연화저항을 높이고 높은 온도에서도 강인성을 유지하게 하는 원소를 묻고 있다. 몰리브덴(Mo)은 뜨임연화저항을 크게 높여 고온에서의 경화 유지와 강인성 확보에 기여하므로 이 용도에 적합하다.
몰리브덴(Mo)은 뜨임연화저항을 높여 고온에서의 강인성을 유지하게 하므로 기계 구조용 저합금강의 핵심 원소이다.
자주 묻는 물음
- 몰리브덴을 첨가하면 어떤 효과가 나타나나?
- 몰리브덴은 뜨임연화저항을 크게 향상시켜 고온에서도 강인성을 유지하게 한다. 이 때문에 두꺼운 부재를 담금질하여 내부까지 경도를 얻고자 할 때 유리하다 한다.
- 망간의 주요 역할은 무엇인가?
- 망간은 황과 결합하여 MnS를 형성, 고온취성을 방지하며 강도와 내마모성을 향상시킨다 한다. 다만 상온취성 방지와는 구별하여 이해해야 한다.
- 쾌삭강의 절삭성을 좋게 하는 원소는 무엇인가?
- 쾌삭강에는 황을 첨가하여 피절삭성을 향상시킨다 한다. 황이 Mn과 결합해 칩의 절단성과 윤활 효과를 높인다 한다.
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