해설 보기
정답평면이방성을 '두께방향 변형률에 대한 폭방향 변형률의 비'로 설명한 ①이 틀린 설명입니다. 그 비는 평면이방성이 아니라 소성변형비(R값)의 정의입니다.
핵심 개념
금속재료의 기계적 성질 - 이방성, 포아송비, 바우싱거 효과
판재의 이방성을 나타내는 지표에는 소성변형비(R값, Lankford value)와 이를 조합한 수직이방성·평면이방성이 있습니다. R값은 인장시험에서 폭방향 변형률을 두께방향 변형률로 나눈 값이고, 수직이방성 R̄=(R0+2R45+R90)/4, 평면이방성 ΔR=(R0-2R45+R90)/2로 시험편을 압연방향에 대해 0°, 45°, 90°로 잘라 얻은 R값들의 조합으로 정의됩니다. 즉 평면이방성은 판면 내 방향에 따라 R값이 얼마나 달라지는지를 나타내는 값이며, 딥드로잉에서 귀(earing) 발생과 직결됩니다. 함께 포아송비, 바우싱거 효과, 인장강도의 정확한 정의를 구분해 두어야 하는 문항입니다.
선지별 해설
①두께방향 변형률에 대한 폭방향 변형률의 비는 소성변형비(R값, Lankford value)의 정의입니다. 평면이방성은 이 R값을 압연방향 0°, 45°, 90°에서 구해 ΔR=(R0-2R45+R90)/2로 계산하는 값이므로, 정의가 뒤바뀐 틀린 설명입니다.
②포아송비는 탄성영역에서 축방향(길이방향) 변형률에 대한 횡방향 변형률 비의 절댓값 ν=|ε_lateral/ε_axial|로 정의됩니다. 부호를 없애기 위해 절댓값(또는 음의 부호)을 붙이는 것까지 정확한 서술입니다.
③바우싱거 효과는 한 방향으로 소성변형시킨 뒤 반대 방향 하중을 가하면 항복응력이 낮아지는 현상입니다. 인장 소성변형 후 압축 시 압축 항복응력이 인장 항복응력보다 작아지므로 옳은 설명입니다.
④인장강도(극한인장강도)는 공칭응력-공칭변형률 선도에서 공칭응력의 최댓값으로 정의되며, 이 지점부터 네킹이 시작됩니다. 진응력은 파단까지 계속 증가하므로 '공칭응력의 최댓값'이라는 표현이 정확합니다.
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정답성형성 증대는 냉간가공이 아니라 열간가공의 장점이므로 ③이 냉간가공의 장점이 될 수 없습니다.
핵심 개념
소성가공 - 냉간가공과 열간가공의 비교
냉간가공은 재결정온도 이하에서, 열간가공은 재결정온도 이상에서 소성가공하는 방식입니다. 냉간가공은 산화스케일이 생기지 않아 표면이 깨끗하고 치수정밀도가 높으며, 가공경화(변형경화)로 강도와 경도가 올라갑니다. 반면 가공경화 때문에 연성이 떨어져 성형성은 나빠지고 큰 변형력이 필요하며, 잔류응력이 남습니다. 열간가공은 재결정이 계속 일어나 가공경화가 없으므로 작은 힘으로 큰 변형을 줄 수 있고 성형성이 좋지만, 고온 산화로 표면이 거칠고 치수정밀도가 낮습니다. 이 대비 구도를 그대로 묻는 문항입니다.