개념 한 쪽
비철금속 합금 중 납과 주석을 주성분으로 하는 합금은 각기 고유한 물리·화학적 특성과 용도를 가진다. 시험 문제는 합금의 주성분, 첨가원소의 역할, 응력 부식 같은 고장 메커니즘 및 특정 합금의 명칭과 용도를 묻는 형식으로 출제된다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「성질과 용도」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 황동 자연균열 대책 판단 | 1 | 황동의 응력 부식 원인과 방지책을 가려내기 |
| Mg합금 결정립 미세화 원소 식별 | 1 | 마그네슘합금의 결정립 미세화에 유효한 첨가원소 고르기 |
| 실루민 개량합금 명칭과 용도 | 1 | 실루민 개량 합금의 명칭과 피스톤용 특성 연결하기 |
Babbitt계 합금은 주성분이 주석(Sn)인 화이트메탈 계열로, 구리(Cu)와 안티몬(Sb)을 첨가하여 베어링용으로 적합한 물성을 얻는다. 즉, 이 계열 합금의 핵심 표지는 '주성분 Sn'과 '베어링용'이라는 용도 연결이다.
황동에서 발생하는 이른바 자연균열은 잔류응력과 암모니아 같은 부식성 환경이 결합되어 생기는 응력 부식 균열이다. 따라서 방지 대책은 잔류응력을 제거하거나 부식 환경을 차단하는 데 중점을 두어야 하며, 암모니아 분위기에 노출시키는 행위는 균열을 촉진하므로 피해야 한다.
마그네슘합금에서 결정립을 미세화하여 기계적 성질을 향상시키는 주요 첨가원소는 지르코늄(Zr)이다. Zr 첨가는 결정립을 고르게 미세화하여 강도와 인성을 개선하므로, '결정립 미세화'가 문제의 관건으로 나올 때 Zr을 연상해야 한다.
실루민을 개량하여 내열성과 저열팽창 특성을 개선한 알루미늄 합금은 로우엑스(Lo-Ex)이며, Cu, Ni, Mg 같은 첨가로 피스톤 등 고온 환경에서 치수 안정성이 필요한 부품에 적합한 재료 성질을 얻는다.
황동 관련 문항은 원인과 대책의 인과관계를 묻는 형태로 출제된다. 예를 들어 자연균열을 방지하는 방법을 고르는 문제에서 '암모니아 분위기 유지'를 선택하면 오답이다. 응력 제거(풀림), 표면 도장 또는 도금, 합금 조성 변경 등이 옳은 방지책이다.
마그네슘합금 문제에서는 '결정립 미세화 효과를 잘 나타내는 원소'를 묻는 경우가 많으므로, 선택지에 Zr이 있으면 정답으로 판단한다. 실루민 관련 문항은 '피스톤 재료로 적합한 저열팽창 합금'이라는 설명이 나오면 로우엑스를 떠올려야 한다.
Babbitt계 합금 문항은 주성분을 묻는 패턴이므로 보기에서 주성분이 주석인지 확인하면 정답을 찾기 쉽다. 구리계, 아연계, 납계 등과 혼동하지 않도록 주성분 표시에 주의한다.
황동의 가공재에서 발생하는 자연균열(season cracking)을 방지하기 위한 방법이 아닌 것은?
정답 ② · 문제는 황동의 자연균열을 방지하는 방법 중 잘못된 것을 찾도록 요구하고 있다. 자연균열은 잔류응력과 암모니아 등 부식성 환경의 공동 작용으로 발생하므로 암모니아 분위기에 노출시키는 처리는 균열을 촉진하는 원인에 해당한다는 점이 논리적 근거이다.
황동균열은 암모니아 등 부식성 환경과 잔류응력이 결합하여 발생하므로, 암모니아 분위기는 오히려 균열을 유발하는 원인이다.
마그네슘합금에 첨가되어 결정립 미세화 효과를 잘 나타내는 합금 원소는?
정답 ④ · 문제는 마그네슘합금의 결정립 미세화에 효과적인 합금 원소를 묻고 있다. 마그네슘 합금에서 지르코늄(Zr)은 결정립을 미세화시켜 기계적 성질을 향상시키는 대표적 원소라는 금속학적 근거가 있다.
마그네슘합금의 결정립을 미세화하여 기계적 성질을 향상시키는 주요 합금 원소는 지르코늄(Zr)이다.
실루민에 Cu, Ni, Mg 등을 첨가하여 내열성이 우수하고 열팽창이 적어 피스톤 재료에 널리 쓰이는 Al 합금은?
정답 ② · 실루민(Al-Si 합금)에 구리, 니켈, 마그네슘 등의 원소를 첨가하여 고온 강도와 내열성을 향상시킨 합금을 로우엑스(Lo-Ex)라고 합니다. 이 합금은 열팽창 계수가 적어 고온 환경에서의 치수 안정성이 우수하므로 내연기관의 피스톤 재료로 널리 사용됩니다.
실루민에 Cu, Ni, Mg 등을 첨가하여 내열성과 치수 안정성을 높인 알루미늄 합금은 로우엑스(Lo-Ex)이다.
침투비파괴검사기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.