개념 한 쪽
주철은 탄소와 규소가 많이 포함된 합금으로, 주조 공정에 적합하여 기계 몸체나 베드 같은 정적 하중 부품에 널리 쓰인다. 흑연의 존재 형태와 합금 원소에 따라 회주철·백주철·칠드주철·구상흑연주철·가단주철 등으로 분류되며, 각 종류는 인성과 절삭성 등에서 차이를 보인다. 주철은 압축강도는 크고 인장강도와 연성은 낮아 취성 특성을 나타내므로 단조나 압연 같은 소성 가공이 일반적으로 불가능하다.
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출제기준 단원 「주철」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 보통주철 수치 판별 | 1 | 보통주철의 인장강도와 탄소량 범위를 판별하는 능력을 묻는다 |
| 가단주철 정의 구별 | 1 | 가단주철의 제조 공정 특성을 묻는다 |
| 칠드·구상흑연 구분 | 1 | 급냉 표면 특성과 흑연 형태에 따른 주철 종류를 가리는 능력을 묻는다 |
주철은 철에 탄소와 규소가 많이 포함된 합금으로, 용융성이 좋아 주조성이 뛰어나 주조로 형상을 얻기 유리하다고 설명한다. 탄소가 흑연이나 탄화물 형태로 존재하며 흑연의 형태에 따라 물리적 성질이 달라진다고 설명한다.
흑연이 판상으로 석출되는 회주철(보통주철)은 인장강도가 비교적 낮고 취성이 크므로 주로 엔진 블록, 기계 베드 등 정적 하중을 받는 부재에 사용된다고 설명한다. 구상 흑연 주철은 흑연이 구상으로 분포하여 인성이 좋아 노듈러(덕타일) 주철이라고도 부르며, 인성이 필요한 부품에 사용된다고 설명한다.
칠드주철은 금형 접촉면을 급냉하여 표면이 백선화된 단단한 층을 형성하고 내부는 서냉되어 강인한 성질을 얻는 주철로 정의한다고 설명한다. 가단주철은 단조로 만든 재료가 아니라 백선주철을 열처리하여 흑연 형태를 변화시켜 인성을 향상시킨 특수 주철이라고 설명한다.
합금 원소의 작용도 구분하여 설명한다. 크롬은 흑연화를 억제하고 탄화물을 안정시켜 내열성과 경도는 증가시키지만 절삭성이 떨어진다고 설명한다. 몰리브덴은 흑연화 억제제로 작용한다고 설명한다. 니켈은 흑연화를 촉진하여 조직을 부드럽게 만드는 경향이 있다고 설명한다.
보통주철의 대표적 수치로는 탄소 함유량이 약 3.2~3.8% 범위에 있고, 회주철 계열의 인장강도는 대략 15~25kgf/mm² 수준이라는 설명을 제시한다고 설명한다. 이 수치 범위를 기준으로 보통주철과 고급주철을 구별하는 문항이 출제된다고 설명한다.
보기에서 '주철을 단조 가공하여 만든 재료'라고 서술하면 오답으로 처리해야 한다는 예를 든다. 가단주철은 단조한 재료가 아니라 열처리로 인성을 높인 주철이라는 점을 근거로 제시한다.
또 다른 예로는 보통주철의 인장강도를 15~25kgf/mm²로 기억하여 '25kgf/mm² 이상'이라는 표현이 포함된 선지는 고급주철에 해당하는 설명으로 오답 처리가 필요하다는 점을 설명한다.
보통주철과 고급주철에서 보통주철에 대한 설명으로 틀린 것은?
정답 ② · 문항은 보통주철에 대한 설명 중 틀린 것을 찾는 문제이다. 보통주철의 탄소 함유량은 대략 3.2~3.8%이고 주철은 강보다 인장강도는 낮지만 압축강도는 크며 기계 구조물의 몸체 등에 널리 사용된다.
보통주철(회주철)의 인장강도는 일반적으로 15~25kgf/mm² 수준이며, 25kgf/mm² 이상은 고급주철에 해당합니다.
주철에 관한 설명 중 틀린 것은?
정답 ② · 문제는 주철에 대한 여러 설명 중 잘못된 것을 찾으라는 문제이다. 주철은 일반적으로 압축강도가 인장강도보다 크고, 표면을 백선화한 것을 칠드주철이라 하며 구상흑연주철은 노듈러 또는 덕타일주철이라 부른다.
보통주철에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ④ · 문항은 보통주철의 성질에 대해 틀린 설명을 찾는 문제이다. 보통주철은 탄소 함유량이 높아 흑연을 포함하고 있어 인성이 낮고 연성이 거의 없어 단조나 소성 가공에는 적합하지 않다.
보통주철은 탄소 함량이 높아 취성이 강해 단조나 열간 가공이 불가능하며, 주로 정적 하중을 받는 베드 등에 사용된다.
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