개념 한 쪽
신소재 관련 기초 지식은 금속의 규격 기호, 합금과 탄소 함량의 표기, 연삭숫돌의 입도, 항온 열처리와 표면 강화 공정의 구분, 표면 처리 방법의 적용 대상 등을 포함한다. 이 개념은 재료 식별과 적절한 열처리·표면처리 선택에 필요한 기본 원리를 다룬다.
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출제기준 단원 「신소재」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 호닝 원리 판별 | 1 | 호닝의 운동 특성(회전+왕복)으로 옳은지 판단하기 |
| 숫돌 용어 정의 | 1 | 연삭 숫돌의 입도 개념을 고르는 문제 |
| 열처리 분류 판단 | 1 | 항온 열처리와 화학 열처리의 구분으로 옳지 않은 방법 가리기 |
한국산업규격(KS)에서 금속 재료는 정해진 기호로 표기한다. 예컨대 SM은 기계구조용 탄소강재(Steel for Mechanical)를 뜻하며, SS는 일반구조용 압연강재, SC는 탄소주강품, FC는 회주철품을 각각 의미한다. 이 기호를 알면 재료의 용도 분류를 빠르게 파악할 수 있다.
강재 명칭에 붙는 숫자는 탄소강에서는 탄소 함유량을 나타내는 경우가 있다. 예를 들어 SM35C에서 '35'는 평균 탄소함유량 0.35%를 뜻하므로, 숫자는 합금 원소의 비율 또는 물성치를 표기하는 용도로 사용되기 때문에 해당 명명법의 규칙을 이해해야 한다.
연삭 숫돌의 입자 크기는 입도(grit size)라는 숫자로 표시한다. 입도가 클수록 입자가 미세하므로 더 정밀한 연삭이 가능하고, 입도가 작을수록 입자가 굵어 거친 연삭이 이루어진다. 연삭숫돌의 다른 요소로는 조직(입자·결합재·공극의 비율)과 결합도(결합재의 강도)가 있다.
항온 열처리는 강을 변태점 이하의 특정 온도에서 일정 시간 유지하여 조직을 변화시키는 물리적 열처리 방식이다. 오스템퍼, 마퀜칭, 마템퍼 등이 항온 열처리의 예에 해당한다. 반면 시안화법은 표면에 탄소와 질소를 침투시켜 표면 경도를 높이는 화학 열처리로 구분된다.
호닝은 내경의 정밀 다듬질을 위한 가공으로, 호운이 회전과 축방향 왕복 운동을 동시에 수행하여 교차 홈(cross hatch pattern)을 만든다. 축방향 운동만으로는 교차 홈이 형성되지 않으므로 호닝의 핵심은 회전과 왕복의 조합에 있다.
쇼트 피닝은 작은 충격 입자를 고속으로 쏴 표면에 잔류 압축 응력을 부여하여 피로 강도를 향상시키는 표면처리 방법이다. 이 공정은 연성 재료 및 얇은 두께에서 효과적이며, 두께가 크고 취성인 재료에서는 균열이 발생하거나 효과가 떨어질 수 있으므로 적용 대상을 고려해야 한다.
호닝 관련 기출 유형에서는 단순히 축방향 진동만으로 작업한다고 서술된 선지가 틀린 설명으로 판정된다. 호닝은 회전 운동과 축방향 왕복 운동을 결합하여 교차 홈을 만들므로, 회전 동작이 빠진 설명은 원리와 맞지 않는다.
연삭숫돌 문제에서는 입도(grit)가 입자 크기를 숫자로 나타내는 지표임을 확인하면 정답을 고를 수 있다. 입도의 수치가 클수록 입자가 미세해져 정밀 연삭에 적합하다는 점을 근거로 판단한다.
항온 열처리와 화학 열처리 구분 문제에서는 오스템퍼·마퀜칭·마템퍼를 항온 열처리 예로, 시안화법을 표면 침투에 의한 화학 열처리로 분류하여 시안화법을 항온 열처리 항목에서 제외하는 방식으로 풀이한다.
호닝(honing)에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ② · 호닝은 호운을 회전시키면서 축방향으로 왕복 운동시켜 연마하는 가공법입니다. 보기 2번에서는 축방향으로만 진동을 주어 작업한다고 했으나, 호닝은 회전과 왕복 운동이 결합된 헬리컬 운동을 해야 교차된 홈(cross hatch) 패턴을 만들 수 있습니다.
호닝은 회전과 축방향 왕복을 동시에 주어 교차 홈을 만드므로, 축방향만 진동한다는 설명은 틀렸다.
연삭 숫돌 입자의 크기는 숫자로 나타내는 데, 이것을 무엇이라 하는가?
정답 ③ · 연삭 숫돌의 특성을 나타내는 5요소 중 연삭 입자의 크기, 즉 입자의 굵기를 나타내는 숫자를 입도(Grit size)라고 합니다. 조직은 결합도와 입도의 관계, 결합도는 입자가 떨어지는 정도를 의미하므로, 본 문제의 정답은 입도입니다.
연삭 숫돌의 입자 크기를 나타내는 숫자를 입도(Grit size)라고 하며, 숫자가 클수록 입자가 가늘다.
다음 중 항온 열처리 방법에 포함되지 않는 것은?
정답 ② · 오스템퍼, 마퀜칭, 마템퍼는 모두 강의 변태점 이하에서 열처리하여 잔류 오스테나이트를 억제하고 강도와 인성을 높이는 항온 열처리 방법에 해당합니다. 반면 시안화법은 표면 경화를 위해 시안화물을 이용하는 화학 열처리 방법으로, 항온 열처리의 정의에 속하지 않습니다.
항온 열처리는 강의 변태점 이하에서 일정 온도에서 유지하는 공정이며, 시안화법은 표면 경화를 위한 화학 열처리이므로 해당되지 않습니다.
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