다음 중 절삭 가공에 이용되는 성질로 가장 적합한 것은?
- 소성
- 용접성
- 용해성
- 연삭성
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문제는 절삭 가공에 중요한 재료의 성질을 묻고 있다. 절삭 가공은 재료를 깎아내는 공정이므로 절삭성(연삭성) 즉 깎기 쉬운 성질이 중요하며 공구 마모와 절삭 저항에 직접 영향을 준다.
절삭 가공은 재료를 깎아내는 공정이므로, 절삭 공구의 마모를 최소화하고 가공성을 높이는 '연삭성(절삭성)'이 가장 중요한 성질이다.
개념 한 쪽
승강기기사 공구강 — 공구재료의 성질과 분류
공구강은 절삭·성형 같은 공구에 쓰이는 강재의 한 종류로, 합금원소와 미세조직의 조합에 따라 경도와 인성, 소입경화성 등 성질이 달라진다. 시험에서는 미세조직의 특징, 합금원소의 영향, 그리고 재료 성질의 분류를 묻는 문제가 자주 출제된다고 본다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「공구강」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 미세조직과 물성 연계 | 1 | 조직 설명을 보고 펄라이트 등 미세조직을 고르는 능력 |
| 탄소함량에 따른 기계적 성질 | 1 | 탄소 증가가 인장강도와 연신율에 미치는 방향을 판단 |
| 합금원소의 영향 판별 | 1 | 니켈·구리·붕소 등의 합금효과를 비교하여 틀린 설명 가리기 |
뜻
공구강 관련 문제는 주로 미세조직과 기계적 성질을 연결하여 이해시키는 것을 목적한다. 예를 들어 펄라이트는 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 교차한 조직으로, 현미경에서 흑백의 줄무늬처럼 보이며 강도와 인성이 우수한 특징을 가진다. 마르텐사이트는 침상 조직을 형성하고 경도가 매우 높은 조직으로 구별한다.
탄소 함량 변화는 기계적 성질에 직접적인 영향을 준다. 아공석강(C<0.77%)에서는 탄소가 더 많아지면 인장강도는 높아지고 연신율은 낮아지는 경향을 보이므로, 탄소 함량과 강도·연신율의 역상관 관계를 이해해야 한다. 이는 재료의 구성 비율이 미세조직 구성비를 바꾸어 물성에 영향을 주는 원리에서 기인한다.
합금원소는 각각 고유한 효과를 나타낸다. 니켈은 강도·인성·내열성을 향상시키는 요소로 작용하나, 미량으로 소입경화성을 현저히 높이는 것은 붕소의 고유 특성이다. 구리는 내식성을 높이고 입자를 미세화하여 인성을 향상시키는 역할을 한다는 점을 구분하여 기억한다.
재료의 성질 분류를 명확히 하여야 한다. 비중·열전도율·선팽창계수 등은 물리적 성질로 분류되고, 강도·경도·연성·인성·취성 등은 기계적 성질에 속한다. 절삭 가공과 관련해서는 연삭성(절삭성)이 절삭 공정에 가장 적합한 성질임을 헷갈리지 않는다.
예제
문제 유형 예시는 다음과 같다. 절삭 가공에 적합한 성질을 묻는 문제에서는 '연삭성'을 선택한다. 탄소 함량 증가에 따른 성질 변화를 물을 때는 '탄소↑ → 인장강도↑, 연신율↓'의 관계를 적용한다. 합금원소의 고유 효과를 묻는 문제에서는 니켈과 붕소·구리의 영향을 구분하여 답을 판단한다.
또 다른 예로 미세조직 판별 문제가 있다. '층상 구조와 흑백 무늬를 나타내며 강도·인성이 우수한 조직'이라는 설명이 주어지면 펄라이트를 정답으로 고른다.
대표 기출 3문항
강의 펄라이트의 조직을 설명한 것으로 가장 알맞는 것은?
- 침상조직을 형성하며 경도가 가장 높다.
- γ철과 탄화철이 혼합된 조직이다.
- 탄소를 함유하지 않은 철로 백색이며, 강조직에 비하여 강도와 경도가 적다.
- 페라이트와 탄화철이 서로 층상으로 배치된 조직이며 현미경 조직은 흑백색이고 강하고 질긴 성질이 있다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문항은 강의 펄라이트 조직과 물성을 설명하는 것이다. 펄라이트는 페라이트와 시멘타이트(탄화철)가 층상으로 교차 배열된 층상 복합조직으로 현미경에서 흑백의 무늬를 보이고 비교적 강하고 질긴 성질을 가진다.
강의 펄라이트는 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 교차한 조직으로, 강도와 인성이 우수하다.
금속재료의 물리적 성질이 아닌 것은?
- 비중
- 열전도율
- 취성
- 선팽창계수
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문제는 금속재료의 물리적 성질이 아닌 것을 고르는 문제이다. 비중, 열전도율, 선팽창계수는 재료 고유의 물리적 상수로 분류되지만 취성은 외부 하중이나 환경에 따른 파괴 거동을 나타내는 기계적 성질이다.
비중, 열전도율, 선팽창계수는 외부 조건에 따라 변하지 않는 고유한 물리적 성질인 반면, 취성은 하중이나 온도에 따라 달라지는 기계적 성질이다.
자주 묻는 물음
- 펄라이트의 주요 특징은 무엇인가?
- 펄라이트는 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 교차한 미세조직으로 현미경에서 흑백 줄무늬처럼 보이며, 강도와 인성이 우수한 특성을 가진다.
- 탄소함유량이 증가하면 인장강도와 연신율은 어떻게 변하나?
- 아공석강에서는 탄소량이 증가하면 인장강도는 커지고 연신율은 줄어드는 경향을 보인다.
- 니켈과 구리의 합금효과는 어떻게 구분하나?
- 니켈은 강도·인성·내열성을 향상시키는 반면, 구리는 내식성을 높이고 입자 미세화를 통해 인성을 좋게 하는 효과가 있다. 소입경화성을 미량으로 현저히 증가시키는 원소는 붕소이다.
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