금속재료 과정 기초 원고 Ⅰ. 차 시 Ⅱ. 학습 개요 차시 회수 1 차 시 차시명 금속재료의 성질 1) 해당 차시 학습 목표

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1 금속재료 과정 기초 원고 Ⅰ. 차 시 Ⅱ. 학습 개요 차시 회수 1 차 시 차시명 금속재료의 성질 1) 해당 차시 학습 목표
차시 회수 차 시 차시명 금속재료의 성질 Ⅱ. 학습 개요 1) 해당 차시 학습 목표 1. 금속의 물리적 성질을 열거하고, 각각에 대해 설명할 수 있다. 2. 금속의 부식성과 내식성에 대해 설명할 수 있다. 3. 금속의 주조성, 가소성, 용접성 및 절삭성을 설명할 수 있다. 4. 강도, 경도, 연성 및 인성을 정의하고, 이 성질들의 관계를 설명할 수 있다. 2) 해당 차시 학습 목차 제 1 장 금속재료의 성질 1.1 금속의 성질 1.2 금속재료의 물리적 성질 1.2.1 비 중 1.2.2 열적 성질 1.2.3 전기적 성질 1.2.4 자기적 성질 1.3 금속재료의 화학적 성질 1.3.1 금속의 부식 1.3.2 내식성 1.4 금속재료의 가공상 성질 1.4.1 주조성 1.4.2 소성 가공성 1.4.3 용접성 1.4.4 절삭성 1.5 금속재료의 기계적 성질 1.5.1 강 도 1.5.2 연 성 1.5.3 인 성 1.5.4 경 도 3) 해당 차시 에서의 Keyword 비중, 비열, 열팽창 계수, 열 전도율, 전기 비저항, 도전율, 자화곡선, 자속밀도, 자계 강도, 보자력, 잔류 자속밀도, 이력손실, 와전류 손실, 투자율, 철손, 부식, 습식, 건식, 내식성, 부동태, 이온화 경향, 주조성, 소성 가공성, 용접성, 절삭성, 비례한도, 탄성한도, 항복점, 항복강도, 인장강도, 피로강도, 크리프 강도, 연성, 인성, 경도 4) 기 타 -1-

2 Ⅲ. VIEW Part (학습 INTRO) 구분 내용 필요여부 사례 제공 여부 동영상 촬영 여부 애니메이션 제작 관련 신문기사
및 스크립트 소장한 동영상 및 도서 # 캐릭터 나온다. 우리가 일상에서 사용하는 여러 금속 기구들이 녹이 쓸어 못쓰게 된 것을 본 적이 있으시죠? 이것을 부식이라고 합니다. 왜 이런 부식 현상이 일어나는 걸까요? 여러분들은 이번 학습을 마치고 나시면 그 원인에 대해 알게 될 것입니다. 자 그럼 지금 부터 알아보도록 할까요?? # 위의 그림은 천천히 오른쪽으로 흐르며 화살표 부분을 클릭 시 사진을 좌우로 돌려볼 수 있습니다. (이미지는 뒷장에 첨부되었습니다.)

3 지하배관의 부식 배관 내, 외부 부식

4 콘크리트 내 철근의 부식 대기 중 볼트 부식

5 Ⅲ. 학습 내용 ■ 금속의 일반적 성질 ■ 순금속과 합금(#3) 1. 상온(常溫)에서 일반적으로 고체이다.(#1)
장 제 목 제 1 장 금속재료의 성질 절 제 목 금속의 성질 항 제 목 내용구분 주요학습(●) 보충학습( ) 심화학습( ) 기 타( ) ■ 금속의 일반적 성질 1. 상온(常溫)에서 일반적으로 고체이다.(#1) 2. 비중이 일반적으로 크다. 3. 불투명하며, 특수한 색과 광택을 가지고 있다. 4. 연성(延性) 및 전성(展性)이 우수하다.(#2) 5. 열 전달 및 전기의 흐름이 좋은 양도체(良導體)이다. ■ 순금속과 합금(#3) 1. 합금(alloy)은 성분금속의 선택과 배합비율에 따라 순금속으로는 얻기 어려운 우수한 성질을 가지게 할 수 있음. 2. 합금의 제 물성은 합금의 조직을 구성하고 있는 상(phase)의 성질 또는 혼합비에 의해 변화 함. 3. 재료의 조성이 동일하더라도 주조(casting), 압연(rolling), 단조(forging) 등의 가공법과 열처리에 의해 물성이 변함. 항(절)의 학습내용 (#4) 표현방식 #1 상온에서 고체가 아닌 금속으로는 수은(Hg)이 있습니다. #2 연성 및 전성은 다른 말로 뽑힘성 및 퍼짐성 이라 합니다. #3 합금은 단일 금속에 1종 또는 그 이상의 다른 금속 원소를 첨가하여 서로 융합 시켜 만든 금속적 성질을 가진 것으로, 공업재료의 대부분은 합금 상태로 사용 됩니다. #4 합금은 고체상태에서 고용체와 금속간 화합물이라는 상이 1종 또는 그 이상 으로 되어 있습니다. 나레이션 -2-

6 ■ 비 중(#1) ■ 열적 성질(#2) -물질의 무게와 이와 동일 체적의 물의 무게와의 비
장 제 목 제 1 장 금속재료의 성질 절 제 목 금속재료의 물리적 성질 항 제 목 비중 열적 성질 내용구분 주요학습(●) 보충학습( ) 심화학습( ) 기 타( ) ■ 비 중(#1) -물질의 무게와 이와 동일 체적의 물의 무게와의 비 -경금속 : 비중이 4 이하의 금속으로, Al과 Mg이 대표적 금속 임. -합금의 비중은 조성과 일반적으로 직선적 관계가 있음. ■ 열적 성질(#2) 1. 비 열 -물질 1g의 온도를 1℃ 올리는데 필요한 열량. -단위 : cal/g.℃ -합금의 비열은 조성과 직선적 관계가 있는 것이 대부분임. 2. 열팽창 계수(#3) -물체의 온도가 1℃ 상승할 때 단위 길이의 늘어난 양. -선팽창 계수와 체적 팽창계수가 있음. 3. 열 전도율(#4) -거리 1cm에 대해 1℃의 온도 차가 있을 때 1cm2의 단면을 지나 1초간에 전달되는 열량. -단위 : cal/cm.sec.℃ -금속의 열 전도율은 순도가 낮을수록 떨어지며, 합금의 경우는 성분 금속의 것보다 일반적으로 적음. 항(절)의 학습내용 표현방식 #1 금속의 비중은 일반적으로 크므로, 중량의 제한을 받는 항공기 등에 사용될 때는 특히 비중이 중요시 되며, 또한 원자재 소요량 계산에 있어서 없어서는 안될 중요한 성질 입니다. #2 금속재료를 가열할 때 온도상승은 비열에 의해, 길이나 체적의 변화는 열팽창 계수에 의해 정해지며, 온도차가 있을 때 흐르는 열량은 열 전도율에 따라 정해집니다. #3 열팽창계수는 기계설계 및 사용상 충분히 고려해야 할 중요 사항으로, 특히 이종금속의 접합(용접, 리벳팅)시 그러 합니다. #4 열 전도율은 열기관, 열교환기 및 보일러 등에 중요한 성질로, 가격적인 측면 에서 동과 알루미늄이 널리 사용됩니다. 나레이션 -3-

7 ◆ 각종 금속 원소의 물리적 성질(20℃) 원 소 기 호 비 중 융 점 (℃) 비 열 (cal/g.℃) 열팽창 계 수
비 중 융 점 (℃) 비 열 (cal/g.℃) 열팽창 계 수 (x 10–6) 열전도율 (cal/cm. s.℃) 전 기 비저항 (μΩ. cm) In 7.14 420 0.0915 39.7 0.27 5.92 Al 2.70 660 0.22 23.6 0.57 2.69 Sb 6.62 631 0.049 9.65 0.042 42.0 Cd 8.65 321 0.055 29.8 0.20 7.4 Au 19.3 1,063 0.0312 14.2 0.70 2.30 Ag 10.45 961 0.0559 19.68 1.00 1.59 Cr 7.19 1,875 0.11 6.2 0.16 12.9 Si 2.33 1,412 0.162 2.3x1012 Ge 5.32 936 0.073 5.75 0.14 4.0x1012 Co 8.90 1,492 0.099 13.8 0.165 6.24 Sn 7.30 232 0.054 23.0 0.156 12.8 W 3,380 0.033 4.60 0.40 5.50 Ti 4.51 1,669 0.124 8.41 0.037 55.0 Fe 7.86 1,537 11.76 0.175 9.71 Cu 8.96 1,083 0.092 16.5 0.94 1.67 Pb 11.34 3271 0.0309 29.3 0.083 20.6 Ni 1,455 0.105 13.3 0.21 6.84 Pt 21.45 1,769 0.0314 8.9 10.6 V 6.10 1,905 0.119 8.3 0.074 26 Bi 9.8 271 0.0294 0.019 116 Mg 1.74 650 0.245 27.1 3.90 Mn 7.43 1,244 0.115 22.0 - 160 Mo 10.22 2,615 0.066 4.9 0.34 5.7 -4-

8 ■ 전기적 성질 1. 전기 비저항(#1) -길이 1cm, 단면적 1cm2 의 물질이 가지는 전기저항 -단위 : μΩ.cm
장 제 목 제 1 장 금속재료의 성질 절 제 목 금속재료의 물리적 성질 항 제 목 전기적 성질 내용구분 주요학습(●) 보충학습( ) 심화학습( ) 기 타( ) ■ 전기적 성질 1. 전기 비저항(#1) -길이 1cm, 단면적 1cm2 의 물질이 가지는 전기저항 -단위 : μΩ.cm -합금은 성분 금속에 비하여 전기 비저항이 큼. 2. 비저항 온도계수 -단위 온도 변화에 따른 전기 비저항(比抵抗)의 변화율. -온도가 상승할수록 전기 비저항이 커짐. -Al, Cu: 3.9 x 10-3/℃(#2), Fe : 5.0 x 10-3/℃, Ni : 6 x 10-3/℃ 3. 도 전 율 -전기 비저항의 역수로 표시되며, 비전도도(比傳導度)라고도 함. -금속의 도전율은 순도가 낮을수록 떨어지며, 비저항은 증가 함. -% 도전율 : 도전체의 도전율과 국제표준연동(IACS : International Annealed Copper Standard)의 도전율의 비(#3) -각종 금속의 % 도전율(20℃ 기준, %IACS) Ag : Cu : Au : Al : Mg : 39.6 Mo : W : Zn : Ni : Fe : 17.2 Pt : Sn : Pb : 7.9 항(절)의 학습내용 표현방식 #1 전기 비저항은 재료 자체의 특성으로 고유저항이라고도 합니다. #2 동 및 알루미늄의 비저항 값은 20℃ 부근에서 1℃ 증가마다 0.39%의 저항증가 가 생깁니다. #3 국제표준연동의 도전율은 0.58 입니다. 나레이션 -5-

9 ■ 자기적 성질(#1) 1. 자화곡선 강자성체의 처녀시료가 자계에 의해 어느 정도 자화되는가를
장 제 목 제 1 장 금속재료의 성질 절 제 목 금속재료의 물리적 성질 항 제 목 자기적 성질 내용구분 주요학습(●) 보충학습( ) 심화학습( ) 기 타( ) ■ 자기적 성질(#1) 1. 자화곡선 강자성체의 처녀시료가 자계에 의해 어느 정도 자화되는가를 나타내는 곡선(B-H Curve) B B : 자속밀도(Flux density) Bm Bm : 포화자속밀도 (Saturation flux density) 항(절)의 학습내용 Br Br : 잔류자속밀도 (Residual flux density) H Hm H : 자계강도/자화력 (Magnetizing force) Hm : 최대자계강도/자화력 (Maximum magnetizing force) Hc Hc : 보자력(항자력) (Coercive force) 2. 이력손실(hysterisis loss)(#2) -교류 자화력이 자성재료에 가해질 때 자화 Process를 방해하는 내부 저항으로 손실되는 에너지. -자속밀도(B) : 자성재료 단위 면적당 자력선의 수(#3) -자계강도(H) : 자성재료 단위 길이당 자장을 만드는 힘(#4) -최대 자속밀도(Bm) : 자성재료가 얻을 수 있는 최대 자속밀도. -잔류 자속밀도(Br) : 자계강도(H)가 Zero일 때의 자속밀도. -보자력(Hc) : 잔류 자속밀도(Br)가 Zero일 때의 자계강도. -영향인자 : 결정방위(grain orientation), 자성재료의 순도, 내부응력(internal stress) 표현방식 #1 자기적 성질은 자속밀도 B와 자화력 H와의 관계를 표시하는 이력곡선(B-H곡선) 에 의해 알 수 있습니다. #2 이력손실의 크기는 B-H Curve의 면적으로 표시되는데, 연자성 재료는 이 면적이 작을수록 좋으며, 반대로 경자성 재료는 매우 큰 것이 요구됩니다. #3 자속밀도 단위는 Gauss 입니다. #4 자계강도 단위는 Oersted 입니다. 나레이션 -6-

10 3. 와전류 손실(eddy current loss) -와류 : 교류 자화력이 자성재료에 가해지면 교류 자속을 발생
장 제 목 제 1 장 금속재료의 성질 절 제 목 금속재료의 물리적 성질 항 제 목 자기적 성질 내용구분 주요학습(●) 보충학습( ) 심화학습( ) 기 타( ) 3. 와전류 손실(eddy current loss) -와류 : 교류 자화력이 자성재료에 가해지면 교류 자속을 발생 시키며, 이 교류 자속은 자성재료에 적은 교류 전압을 일으켜 발생되는 전류. -와류의 크기 : 자성재료의 두께, 자속밀도 및 주파수의 제곱에 비례하고, 전기저항의 6승에 반비례 함. 4. 투자율(permeability)(#5) -자성재료가 자화 될 수 있는 용이성의 척도, 또는 자력선이 자성 재료 내부를 통과해 나갈 때의 통과 난이 정도. -투자율(μ)=최대 자속밀도(Bm)/최대 자계강도(Hm) 5. 철손(core loss)(#6) -자성재료가 전류에 의해 자화되는 과정에서 손실되는 에너지. -이력손실과 와전류 손실의 합임. 항(절)의 학습내용 표현방식 #5 투자율은 연자성 재료에서 매우 중요한 특성으로, 이것이 매우 큰 것이 요구 됩니다. #6 철손은 열로써 손실되며, 단위는 W/kg, W/p 입니다. 나레이션 -7-

11 -금속이 주위 환경에 의해 화합물로 변화되어 가는 현상으로, 일종의 산화반응 임. ■ 부식의 형태
장 제 목 제 1 장 금속재료의 성질 절 제 목 금속재료의 화학적 성질 항 제 목 금속의 부식 내용구분 주요학습(●) 보충학습( ) 심화학습( ) 기 타( ) ■ 부 식(#1) -금속이 주위 환경에 의해 화합물로 변화되어 가는 현상으로, 일종의 산화반응 임. ■ 부식의 형태 1. 습식(wet corrosion)(#2) -물 또는 산, 염, 알카리 용액에 의한 부식. -금속의 표면에 국부전지가 형성됨으로써 발생 함. -공기 중의 수분, 염분, 이산화탄소, 아황산가스, 유화가스, 염산가스, 암모니아가스에 의해 부식이 촉진 됨 2. 건식(dry corrosion)(#3) -고온에서 발생하는 산화 및 유화 현상. ■ 부식의 종류 1. 입계부식 : 금속조직의 결정입계에 합금 원소의 편석에 의해 그 부근이 국부적으로 부식되는 현상. 2. 응력부식 : 인장에 의한 변형과정과 부식이 동시에 일어날 때 발생하는 균열. 3. 전지부식 : 전해질 용액 속에서 이종금속이 접촉하여 그것들 사이에 전위차가 있을 때 생기는 부식. 4. 틈새부식 : 금속의 표면과 표면 사이에 틈새가 있을 때 이온의 농도차에 의해 생기는 부식 5. 에 로 션 : 금속에 유체, 분체의 충돌 및 마찰에 의해 침식되는 현상. 6. 선택부식 : 특정한 원소만이 선택적으로 용출되는 부식. 7. 부식피로 : 부식환경 속에서 반복하중에 의해 금속이 피로해 지는 현상. 항(절)의 학습내용 표현방식 #1 부식이 되면 철과 강에는 빨간 녹이, 동과 동합금에는 파란 녹이 발생 합니다. #2 습식은 전기화합물 부식이라고도 합니다. #3 건식은 화학부식이라고도 하며, 금속이 산소나 유화수소 등의 기체를 접합으로서 일어나는 순화학적 반응입니다. 나레이션 -8-

12 -관련 인자 : 금속의 화학조성 및 조직, 용액의 종류 및 농도, 온도
장 제 목 제 1 장 금속재료의 성질 절 제 목 금속재료의 화학적 성질 항 제 목 내 식 성 내용구분 주요학습(●) 보충학습( ) 심화학습( ) 기 타( ) 1. 내식성 이란 ? -금속재료의 부식에 대한 저항력. -관련 인자 : 금속의 화학조성 및 조직, 용액의 종류 및 농도, 온도 2. 이온화 경향(#1) -금속이 전해질 액 중에서 이온이 되어 액 중에 녹아 들어 가려는 경향. -순서 : K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Cr > Fe > Co > Ni > Mo > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au > Ir > Rh -수소보다 이온화 경향이 작은 금속은 부식되기 어려우며, 반대로 큰 것은 부식되기 쉬움. 3. 부동태(#2) -금속 표면에 녹슬지 않는 보호피막이 생성되는 것. -부동태화 예 철(Fe) : 질산, 납(Pb) : 황산, 은(Ag) : 염산 스테인리스강(Stainless Steel) : 대기, 알루미늄(Al) : 대기 -산소는 부식을 촉진시키는 작용을 하지만, 부동태의 경우는 반대로 산화 피막의 형성을 도와서 부식을 억제 함. 항(절)의 학습내용 표현방식 #1 이온화 경향이 큰 금속일 수록 화합물로 되기 쉬운데, 이것은 부식되기 쉽다는 뜻입니다. #2 부동태는 금속 자신의 성질이 아니고, 표면 피막에 의한 것으로, 금속의 종류에 따라 특정한 환경속에서 생깁니다. 나레이션 -9-

13 -주물 제작의 난이도로, 용탕의 유동성과 수축성을 포함하는 성질 임. -순금속보다 합금 쪽이 주조하기 용이 함.
장 제 목 제 1 장 금속재료의 성질 절 제 목 금속재료의 가공상 성질 항 제 목 주조성 소성 가공성 용접성 절삭성 내용구분 주요학습(●) 보충학습( ) 심화학습( ) 기 타( ) 1. 주조성(#1) -주물 제작의 난이도로, 용탕의 유동성과 수축성을 포함하는 성질 임. -순금속보다 합금 쪽이 주조하기 용이 함. 2. 소성 가공성(#2) -소성 가공의 난이도로, 각각의 소성 가공법에서는 단조성, 압연성, Press 성형성 등의 용어로 불리고 있음. -소성 : 재료가 외력에 의해 여러 가지 형상으로 변형되는 성질로, 가소성 이라고도 함. -소성 가공은 재료의 변형능력과 변형저항에 의해 지배 됨. -온도가 높을수록 변형저항이 감소하고, 변형능력이 증가 함. 3. 용접성(#3) -접합 재료의 용접 난이도를 표시하는 것으로, 작업상의 접합성과 용접부의 사용성능 양자가 포함 됨. 4. 절삭성(#4) -절삭공구에 의한 피절삭 재료의 절삭 난이도를 표시 함. -판정기준 : 절삭공구 수명의 장단, 절삭저항의 대소, 절삭 마무리 면의 정도, 절삭칩 처리의 난이 정도. 항(절)의 학습내용 표현방식 #1 주철은 주조성이 좋은 대표적인 기계재료 입니다. #2 연강이나 동과 같이 연한 금속은 변형능력이 커서 소성 가공용 재료로 적합 하나, 주철이나 담금질 강과 같이 경한 금속은 변형능력이 작아서 소성변형이 일어나면 곧 파괴되어 소성가공이 곤란합니다. #3 기계 부품 또는 구조물에 사용되는 재료는 대부분 용접이 가능하지만, 일반적 탄소 함유량이 낮은 저탄소 킬드강이 용접성이 우수합니다. #4 피절삭성을 개선시킨 재료로써 쾌삭강이 있습니다. 쾌삭강은 절삭공구와 마찰계수가 작고, 특히 가공면이 양호하며, 공구수명을 길게 합니다. 나레이션 -10-

14 ■ 응력-변형 선도(Stress-Strain Diagram)(#1)
장 제 목 제 1 장 금속재료의 성질 절 제 목 금속재료의 기계적 성질 항 제 목 강 도 내용구분 주요학습(●) 보충학습( ) 심화학습( ) 기 타( ) ■ 강도(Strength) 란 -재료의 파괴 및 변형에 대한 저항력. ■ 응력-변형 선도(Stress-Strain Diagram)(#1) ☞비례한도(proportional limit) : 응력과 변형량이 정비례하는 최대응력 한도[σ(p)] ☞탄성한계(elastic limit) : 응력이 Zero가 되면 변형도 Zero가 되는 최대응력 한도[σ(e)] ☞항복점(yield point) : 하중을 제거해도 변형량이 Zero로 되지 않고, 영구변형이 생기는 하중점(Y). ☞항복강도(yield strength) : 항복점 하중(Y) / 시험편 단면적 ☞인장강도(tensile strength) : 최대하중(U) / 시험편 단면적 P E Y U (u) σ (y) (e) (p) 변 형 량(ε) 응 력(σ) 파단 Neck 발생 항(절)의 학습내용 표현방식 나레이션 #1 응력-변형 선도는 인장시험에서 얻어지며, 하중-연신 그래프(Load-Elongation Diagram)라고도 합니다. -11-

15 ■ 피로강도(fatigue strength)(#1)
장 제 목 제 1 장 금속재료의 성질 절 제 목 금속재료의 기계적 성질 항 제 목 강 도 내용구분 주요학습(●) 보충학습( ) 심화학습( ) 기 타( ) ■ 피로강도(fatigue strength)(#1) -피로(fatigue) : 재료에 반복 하중이 작용할 경우, 탄성한계 이하의 작은 하중에서 파괴가 일어나는 현상. -피로한도 : 무한한 반복하중에 견딜 수 있는 하중(응력)의 상한치(#2) -시간 피로강도 : 어느 수명시간에 해당하는 반복 회수에 견딜 수 있는 응력. ■ 크리프 강도(creep strength) -크리프(creep) : 재료가 소정의 응력과 소정의 온도하에서 시간의 경과와 더불어 변형량이 증가하는 현상. -크리프 한도 : 소정의 온도에서 하중을 가하여 어느 긴 시간후의 크리프 변형이 Zero가 되는 최대 응력. -크리프 파단강도 : 어느 규정된 시간에 크리프 파단이 생기는 응력(#3) 항(절)의 학습내용 표현방식 #1 피로강도는 피로시험에서 시험편에 반복하중을 가하여 파단될 때 까지의 반복회수를 구하여, 하중치를 변화시키면서 다수의 시험편으로 부터 얻은 결과로 부터 구합니다. #2 철강재료에서는 107회의 반복에 대하여 파단되지 않는 최대응력을 피로한도로 합니다. #3 크리프 파단시험은 통상적으로 1,000 시간 정도 합니다. 나레이션 -12-

16 -재료가 외력에 의해 얼마 만큼 변형 가능한가에 대한 것으로, 변형 능력이라고도 함.
장 제 목 제 1 장 금속재료의 성질 절 제 목 금속재료의 기계적 성질 항 제 목 연성 인성 경도 내용구분 주요학습(●) 보충학습( ) 심화학습( ) 기 타( ) 1. 연성(ductile) -재료가 외력에 의해 얼마 만큼 변형 가능한가에 대한 것으로, 변형 능력이라고도 함. -인장시험에서 얻은 총 연신율과 단면 수축율로 나타 냄. -총 연신율(total elongation), e = [(L2 - L1) / L1] x 100(%) L1 : 인장시험 전 표점거리(mm) L2 : 인장시험 후 표점거리(mm) -단면 수축율(reduction of area), R =[(A1 – A2) / A1] x 100(%) A1 : 인장시험 전 단면적(mm2) A2 : 인장시험 후 단면적(mm2) 2. 인성(toughness)(#1) -충격하중이 작용하였을 때 파괴되지 않고 견딜 수 있는 성질. -충격치 : 시험편을 1회의 충격하중으로 파단하는데 소요된 에너지, 또는 흡수된 에너지 -샤르피(charpy) 충격치 : 파단에 사용된 에너지를 시험편 노치부 단면적으로 값(kgf.m/cm2). -아이조드(Izod) 충격치 : 파단에 사용된 에너지로 표시(kgf.m). -취성(brittle) : 금속이 소성변형을 일으키지 않고 파괴되는 성질 3. 경도(hardness) -강한 물체를 재료에 압입할 때의 변형저항. -변형저항의 대소를 나타내는 점에서 강도와 관계가 있음. ★ 각 기계적 성질의 관계 -경도값의 소정의 범위 내에서는 강도와 경도는 비례관계에 있으며, 연성은 강도에 반비례 함. 즉, 경도가 큰 금속일수록 강도가 크며, 반대로 연성은 작아 짐. 항(절)의 학습내용 표현방식 #1 인성의 크기는 재료의 인장시험에서 얻어지는 응력-변형 선도의 면적으로 표시 됩니다. 다시 말해서 강도가 아무리 크더라도, 변형 능력이 작으면 인성이 좋다고 할 수 없습니다. 따라서 재료는 강도가 크면서 연성 역시 큰 재료가 좋은 재료라 할 수 있습니다. 나레이션 -13-

17 Ⅴ. 연습문제 번호 문 제 정답 및 해설 < 정답 > 8.408, 67.264kg
번호 문 제 정답 및 해설 1 동과 아연의 합금을 황동이라 한다. 70%Cu-30%Zn 합금의 비중을 구하고, 한변의 길이가 20cm인 정육면체 부품의 중량을 구하시오. Cu의 비중은 8.96, Zn의 비중은 7.12이다. < 정답 > 8.408, kg < 해설 > 합금의 비중은 성분 금속의 조성에 비례함으로, (8.96 x 0.7)+ (7.12 x 0.3)의 식으로 구해지며, 중량은 구해진 비중(밀도)에 부품의 체적을 구해 곱하면 됨. 2 전기 비저항이 2.69인 Al의 도전율을 % 도전율로 나타 내시요. 국제표준연동의 전기 비저항은 1.67 이다 < 정답 > 62.1%IACS < 해설> 도전율은 전기 비저항의 역수 이고, %도전율 = 도전체 도전율/국제 표준연동의 도전율임. 알루미늄과 국제표준연동의 도전율 구하면 각각 0.372, 0.599임. 따라서 Al의 %도전 율은 0.372/0.599 임. 3 자화곡선(B-H Curve)에서 잔류 자속밀도(Br)가 Zero일 때의 자속밀도를 무엇이라 합니까 ? ① 자계강도 ② 보자력 ③ 철 손 ④ 투자율 < 정답 > ② < 해설> 자계강도는 자장을 만드는 힘 이고, 철손은 자성재료가 자화과정에 서 손실되는 에너지임. 투자율은 자화 용이성의 척도 임. 4 다음 중 내식성이 가장 우수한 금속은 어느 것 입니까 ? ① 크롬(Cr) ② 니켈(Ni) ③ 동(Cu) ④ 알루미늄(Al) < 정답 > ④ < 해설> 수소보다 이온화 경향이 작은 금속일수록 내식성이 좋음. 5 다음 기계적 성질 중 재료의 파괴 및 변형에 대 한 저항력을 무엇이라 합니까 ? ① 인 성 ② 경 도 ③ 강 도 ④ 연 성 < 정답 > ③ < 해설> 인성은 충격하중에 견디는 성 질이며, 연성은 외력에 의한 변형능 력임. 경도는 압입에 대한 변형저항 임. 6 기계 부품이 무한한 반복하중에 견딜 수 있는 응력의 상한치를 무엇이라 합니까 ? ① 인 성 ② 경 도 ③ 강 도 ④ 연 성 < 정답 > 피로한도 또는 피로강도 < 해설> 피로는 재료가 반복하중에 의 해 탄성한계 이하의 적은 하중에서 파괴되는 현상으로, 기계부품은 피로 없이 무한한 반복 하중에 견딜 수 있 도록 하중을 설계해야 함. -14-

18 Ⅵ 핵심 정리 ◆ 비중 및 열적 성질 ① 비중 : 물질의 무게와 이와 동일 체적의 물의 무게와의 비.
② 비열 : 물질 1g의 온도를 1℃ 올리는데 필요한 열량. ③ 열팽창 계수 : 물체의 온도가 1℃ 상승할 때 단위 길이의 늘어난 양. ④ 열 전도율 : 거리 1cm에 대해 1℃의 온도차가 있을 때 1cm2의 단면을 지나 1초간에 전달되는 열량. ◆ 전기적 성질 ① 전기 비저항 : 체적 1cm3의 물질이 가지는 전기저항. 고유저항이라고도 람. ② 비저항 온도계수 : 단위 온도 변화에 따른 전기 비저항의 변화율. ③ 도전율 : 전기 비저항의 역수. 비전도도라고도 함. ◆ 자기적 성질 ① 자화곡선 : 강자성체의 처녀시료가 자계에 의해 어느 정도 자화되는가를 나타낸 곡선(B-H Curve). ② 이력손실 : 교류자화력이 자성재료에 가해질 때 자화 Process를 방해하는 내부저항으로 손실되는 에너지. ③ 투자율 : 자성재료가 자화될 수 있는 용이성의 척도. ④ 철손 : 자성재료가 전류에 의해 자화되는 과정에서 손실되는 에너지 ◆ 부식 및 내식성 ① 부식 : 금속이 주위 환경에 의해 화합물로 되어가는 현상. 습식과 건식이 있음. ② 내식성 : 금속재료의 부식에 대한 저항력. ③ 이온화 경향 : 금속이 전해질 액 중에서 이온이 되어 액 중에 녹아 들어 가려는 경향. 수소보다 이온화 경향이 작은 금속이 내식성이 좋음. ④ 부동태 : 금속표면에 녹슬지 않은 보호피막이 생성되는 것. ◆ 가공상 성질 ① 주조성 : 주물 제작의 난이도. ② 소성 가공성 : 소성가공의 난이도. 소성은 재료가 외력에 의해 변형되는 성질로 가소성이라고도 함. ③ 용접성 : 접합재료의 용접 난이도. ④ 절삭성 : 절삭공구에 의한 피절삭 재료의 절삭 난이도. -15-

19 ① 정의 : 재료의 파괴 및 변형에 대한 저항력.단위 면적당 응력으로 표시 함.
◆ 강 도 ① 정의 : 재료의 파괴 및 변형에 대한 저항력.단위 면적당 응력으로 표시 함. ② 탄성한계 : 응력(하중)이 Zero가 되면 변형도 Zero가 되는 최대응력(하중) 한도. ③ 항복강도, 인장강도 : 인장시험에서 항복점 하중 및 최대하중을 시험편 단면적으로 나눈 값. ④ 피로강도 : 재료가 무한한 반복하중에 견딜 수 있는 하중의 상한치. ⑤ 크리프 한도 : 소정의 온도에서 하중을 가하여 어느 긴 시간후의 크리프 변형이 Zero가 되는 최대 응력 ◆ 연성, 인성, 경도 ① 연성 : 재료의 외력에 의한 변형능력. 연신율과 단면 수축율로 나타냄. ② 인성 : 재료가 충격하중에 의해 파괴되지 않고 견디는 성질. ③ 경도 : 재료의 압입에 대한 변형 저항. -16-