금속 재료와 합금
탄소강의 기호, 스테인리스강의 종류, 알루미늄·티타늄·구리 합금의 특징, 고용 강화와 가공 경화, 회복과 재결정, 주물의 응고 조직을 3지선다 문제로 확인합니다. 비강도와 응고 시간 계산도 연습할 수 있습니다.
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금속 재료와 합금 핵심 정리
실용 금속의 중심은 철강입니다. 탄소강은 탄소량에 따라 경도와 연성의 균형이 정해지며, S45C와 같은 기호는 탄소량을 나타냅니다. Cr을 약 11% 이상 함유한 스테인리스강은 조직에 따라 오스테나이트계, 페라이트계, 마르텐사이트계로 나뉘며, 자성과 담금질에 의한 경화가 다릅니다. 비철 금속에서는 가벼운 알루미늄 합금, 비강도와 내식성이 뛰어난 티타늄 합금, 가공성이 좋은 구리 합금을 합금계와 기호로 정리해 둡시다.
금속을 강화하는 기본은 전위의 움직임을 방해하는 것입니다. 침입형이나 치환형 용질 원자에 의한 고용 강화, 냉간 가공으로 전위를 늘리는 가공 경화가 대표적이며, 가공 경화된 금속을 가열하면 회복, 재결정, 결정립 성장의 순서로 변화합니다. 열간 가공과 냉간 가공은 재결정 온도를 경계로 구별합니다. 주물에서는 주형 벽에서부터 칠정, 주상정, 등축정의 순서로 조직이 형성되며, 응고 시간은 츄보리노프 법칙으로 추정할 수 있습니다.
금속 재료와 합금 문제 목록(12문제)
- 일본 JIS의 강재 기호 'S45C'가 나타내는 것으로 옳은 것은 무엇인가?
- 18%Cr-8%Ni 오스테나이트계 스테인리스강(SUS304)의 성질로 옳은 것은 무엇인가?
- 구리 합금의 명칭과 주요 합금 원소의 조합으로 옳은 것은 무엇인가?
- 알루미늄 합금의 기호 'A6061-T6'에서 'T6'이 나타내는 처리는 무엇인가?
- 순수 티타늄의 결정 구조에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
- 철 속에서 침입형 고용체를 만드는 용질 원소의 조합으로 옳은 것은 무엇인가?
- 냉간 가공한 금속을 재결정이 일어나지 않을 정도의 온도로 가열할 때 일어나는 회복에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
- 금형에 녹은 금속을 부어 응고시킨 주괴의 단면에서 일반적으로 볼 수 있는 응고 조직의 배열로 옳은 것은 무엇인가?
- 어떤 티타늄 합금은 인장 강도 950 MPa, 밀도 4.43 g/cm³이고, 어떤 고장력강은 인장 강도 1200 MPa, 밀도 7.85 g/cm³이다. 티타늄 합금의 비강도(인장 강도/밀도)는 강의 비강도의 약 몇 배인가?
- 풀림한 구리의 소성 영역에서 진응력 σ와 진변형률 ε의 관계가 σ = Kεⁿ으로 표시되고, K = 530 MPa, n = 0.44라고 한다. 진변형률 0.10일 때의 진응력에 가장 가까운 것은 무엇인가?
- 재결정 온도의 기준을 융점(절대 온도)의 0.4배로 할 때, 열간 가공에 해당하는 것은 무엇인가? 융점은 납 327℃, 텅스텐 3422℃, 철 1538℃로 한다.
- 추보리노프(Chvorinov) 법칙에서는 주물의 응고 시간 t를 부피 V와 표면적 A의 비를 써서 t = B(V/A)²로 나타낸다(B는 주형과 금속으로 정해지는 상수). 같은 주형 조건에서 한 변 50 mm인 정육면체 주물이 4.0분에 응고했다. 한 변 100 mm인 정육면체 주물의 응고 시간에 가장 가까운 것은 무엇인가?