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인장실험방법

경도란재료의 기계적 성질을 알자면 인장강도 시험을 하는 것이 공식적인 확인방법이이지만, 경도도 재료의 기계적 성질을 어림하는데 유용하게 쓰인다. 경도시험은 성질상 비파괴 시험이기 때문에 최종 제품을 갖고 시험하는 것이 가능하며 시험장치가 간편하다. 예를들면, 작은 접촉자, 전기저항용접 극재, 비행기의 베어링 등에 대하여 비교적 간단히 경도를 측정 할수있다.표1. 경도 측정방법별 필요한 최소 두께RockWellScaleDiamondPyramidBrinellB and C -1.010 mm30T and 30NC-0.508 mm15T and 15N-0.381mm0.050 m3.175 mm경도 측정방법에는 재료의 두께에 따라 사용할 수 있는 방법과 없는 방법이 있다. 따라서 경도를 측정할 때에는 재료의 두께를 염려에 두고 측정방법을 선택하여야 한다.표 1는 베릴륨동에 대하여 가장 흔히 쓰이는 시험방법의 시험치를 상호 비교 할 수 있게 한 것이다.그러나 주의할 것은 한방법으로 잰 시험치가 항상다른 방법으로 잰 시험치로 똑같이 환산할 수 없다는 점에 유의하여야 한다.스탬팽후 시효경화 열처리한 부품과 같이 경도가 중요할 때에는, 시험치를 환산하여 알고자하는 것은 피해야 한다. 예를들면, 사양이 최소 경도 로크웰 C37로 되어있을 때, 로크웰15N 또는 30N의 시험치를 얻어 가지고 로크웰 C로 환산하고자 하면 안되며, 로크웰 C 스케일로 직접 재어야 한다는 것이다. 경도치를 환산사용하는 것이 유용할 때는 원자재가 들어올 때 검사할 때와 같이 경도의 중요성이 그리 크지 않을 때이다.빅커스경도(다이아몬드 피라민드경도라고 함)는 재료의 경도를 연속적으로 표시할 수 있는 장점이 있다. 미세경도 측정기술은 호일(Foil)이나, 선, 기타 크기가 아주 작은 제품의 경도를 재는데 필요하다대표적인 경도측정종류가장 일반적인 방법은 압입 경도측정으로서 다음과 같이 대표적인 4가지가 있다.1. 브리넬 경도기- 압자 : 동구Ø5㎜ 또는 10㎜)- 하중 : 500㎏ 또는 3000㎏, 압입자국의 지° diamond pyramid- 하중 : 1㎏~120㎏(현미경 계측계의 눈금이 200~500사이에 오도록 한다.)- 경도 표시법 : Hv = 하중 = 1.854P (㎏/㎟)- 압입자국 이표면적 L2- L : 압입자국의 대각선 평균길이(㎜)- 특징 : 시편이 작고, 적용할 수 있는 경도의 범위가 넓다.4. 미소 경도① Micro-Vickers경도 : Vickers 경도의 하중을 10㎏~1㎏의 범위에서 행하는 것으로서, 미소 경도시편, 표면적, 조직에 상당하는 미소부분의 경도 측정이 가능하다.② Knoop 미소 경도 : 경도계는 Micro-Vickers경도계와 병용할 수 있다.- 경도 표시법 : Hk = P = 14.2P A L2- 특징 : 측정 감도가 높고, 표면적, 박판 등의 경도 측정에 좋다.경도시험 방법1. 브리넬 경도기시험브리넬시험은 경화한 강볼이나 소결탄화물볼을 시험하고자 하는 시편의 표면에 누른다. 시험하는 재료와 볼직경에 따라서 3000kp범위까지의 하중이 사용된다. 강에대해서는 대체로 다음과 같은 볼직경과 하중이 표준화되어 있다.볼직경 (mm) 2.5 2 10하중 (kp) 187.5 270 3000브리넬경도는 압입자국의 젹경을 측정해서 하중을 압입자국의 구형면적으로 나눈값으로 표로부터 읽으면된다. 사용하는 시편두께는 압입자국 깊이의 최소 8배는 되어야 한다. 경도시험시 인접한 두 압입자국 중심까지의 최소거리 혹은 모서리로부터의 최소거리는 각각 압입자국 직경의 4배와 2와 1/2배가 되어야 한다 연마된 표면이 미세할수록 보다 정확한 결과가 얻어지지만 어느정도까지의 거친 염마면은 허용된다. 윗면과 아랫면은 평행이 아닌 경우가 있기 때문에 시험기의 엔빌로 이것을 보정하여 항상 조정할 수 있다. 브리넬 경도시험은 경화하지 않았거나 완전경화 후 템퍼링한 강의 경우에 해당하는 약 550HB까지의 경도를 갖는 재료에 대해서 사용된다. 450HS 보다 더 큰 경도를 갖는 재료에 대해서는 약 600HB까지 사용이 가능한 소결탄화물볼을 사용해야 한다. 탄소강이나 대각선의 최소 1.5배는 되어야 된다. 인접 압입자국 중심에서 중심사이의 거리 혹은 중심에서 모서리까지의 최소거리는 압입자국 대각선 길이의 2와 1/2배는 되어야 된다. 시편을 시험기의 앤빌위에 있는 바이스에 견고하게 수평으로 물린다. 비커스 경도시험은 경하거나 연한 재료에 다같이 사용할 수 있다. 침툭ㅍ이가 작기 때문에 이 시험은 재료의 표면경도를 측정하는데 특히 적당하다. 표면경화깊이, 질화, 고주파 유도 혹은 화염경화강의 경화깊이를 측정할 때 ISO에서는 강의 표면에 대해 수직으로 절단한 단면상에 1kp의 하중을 작용시켜야 한다고 규정하고 있다.사용된 하중의 크기를 850HV 10 등과 같이 경도값 뒤에 기록한다. 이방법은 하중을 변화시켜 사용하기 때문에 열처리과정 중에 강의 표면에 뜻하지 않은 침탄이나 탈탄이 일어났는지 아닌지를 판정하는 데 편리하다. 만약 저하중으로 측정한 경도가 고하중 경도 보다 실질적으로 낮다면 -후자의 경우 압자침투깊이는 재료내부에 보다 깊숙이-탈탄이 일어났다고 의심할 수 있다. 또한 비커스시험은 표면부근이나 충을 횡단한 경도변화를 측정할 필요가 있을 때 또는 테이퍼연마 단면상의 경도시험에 사용하면 편리하다. 불과 몇 그램의 하중을 가할 수 있는 미소 비켜스경도기도 사용되고 있다.비커스시험은 매우 낮은 경도나 높은 경도에 대해 다같이 사용할 수 있다. 예를들면 순철의 경도는 약 60HV이고 강중의 탄화물과 소결탄화물의 경도는 약 2000HV 정도이다.3. 로크웰경도시험로크웰 시험법은 여러 가지가 있지만 가장 널리 사용되는 것은 로크웰 C 로 로크웰 N 표면 및 로크웰 B이다. 침투 깊이나 크기의 측정에 의존하는 모든 경도시험법 중에서 로크웰시험은 수치를 다이알 지시계에서 바로 읽기 때문에 또한 가장 신속한 시험법이기도 하다. 정확도는 ±1단위로서 비교적 높다.시험초기에 예비하중 혹은 최소하중을 압자에 가한다. 다이알 지시계를 0에다 맞추고 주하중을 가해서 완전히 하중이 가해지는 시간이 5~10초가 되게 한다. 주하중만을 제거한 후을 갖고 있으며 꼭대기는 다소 둥글게 되어 있다. 이 압자는 우선 10kp의 초소 하중으로 시험하고자 하는 표면에 눌러서 다이알지시계를 0에 맞춘다. 150kp의 주하중을 가한 후 다시 하중을 제거하여 경도를 다이알에서 바로 읽는다. 이 EO 최소하중은 여전히 작용되고 있는 상태이다.1HRC의 경도차이는 0.002mm 침투깊이 차이에 해당된다. 이것은 시험을 실시할 때 고도의 정밀성을 요구하기 때문에 시편의 표면은 280메시의 표면가공면으로 연마해야 한다. 또한 반대면은 매끈하고 평행이 되어야 한다. 앤빌과 시편은 시험하기 전에 깨끗이 닦아야 한다. 최소 3번의 압입을 실시해서 첫 번째 경우는 무시해야 되는데 이것은 시편과 앤빌 사이에 존재할 수도 있는 먼지가 경도값에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 첫 번째 압입시에 이들 먼지 입자들은 압축되어 다음의 측정값에 거의 영향을 미치지 않게 된다. 르크웰C 압입자국은 모서리부터의 거리가 최소 3mm이거나 혹은 3mm 보다 가까워서는 안된다.로크웰 압입자국은 비교적 깊기 때문에 두께가 얇은 부품에 실시하면 부정확한 값이 나타난다. 따라서 시료의 두께는 침두깊이의 10배 이상은 되어야 된다. 20HRC의 경도를 갖는 시편은 최소 1.6mm는 되어야 하며 70HRC인 것은 최소 0.6mm는 되어야 된다.인장실험1.정의와 목적재료를 잡아 당겨서 그 재료의 인장력을 측정하는 것을 주로 목적으로 하는 시험을 인장 시험이라 한다. 이 인장 시험 실험으로 재료의 기계적 성질 즉, 탄성적 성질, 소성 변형 저항, 비례한도, 탄성한도, 탄성계수, 진 파단력과 프와송 비 및 파단 강도를 판단 할 수 있다. 이 실험을 통하여 인장 시험의 방법과 이론, 그리고 여러 가지 재료의 성질에 대하여 알아 본다. 즉, 인장 시험기의 원리 및 구조를 이해하고 조작법을 습득하여 주어진 재료의 인장 강도, 항복강도, 탄성계수, 내력, 연신율, 단면 수축율 등을 측정하고 탄성 한도, 탄성 계수, 응력, 변형율, 곡선 등을 구하는 것이 실험의 목적이다.2하려는 부분에만 단순 인자에 의한 변형이 생기도록 한다. 측정 부분의 단면적은 일정하게 절삭하고 이 부분에서 연신을 측정하는 기준 길이를 설정하며, 이것을 표점 거리라 한다.그림 1은 저탄소강과 비철 금속의 인장하중에 의한 응력-변형률 선도를 나타낸다.공칭응력 =초대하중/원단 면적,공칭스트레인 =(L : 표점거리, L' : 파단시의 표점거리)(A) 탄성한도(elastic limit), : 응력을 제거하면 스트레인이 0으로 복귀하는 응력의 상한치이다. 0의 여부는 측정정도에 의존하므로 보통 잔존하는 스트레인(이것을 영구 스트레인(permanent set)이라함)이 0.03% 또는0.005%가 될 때의 응력을 취한다.[/㎟](㎏f/㎟)(B) 비례한도(Proportional limit), p : Hook의 법칙이 성립하는 응력의 상한치이며, 이것도 측정의 정도에 의존한다. e와 p는 대체로 같다.P=PP/A [/㎟](㎏f/㎟)(C) 상항복점(upper yield point), uy : 항복 개시 전의 최대 응력이다.uy=Puy/A [/㎟](㎏f/㎟)(D) 하항복점(lower yield point), ly : 항복이 진행중의 거의 일정한 하중을 원단면적으로 나눈 값이다. (uy-ly)를 항복점 강하(yield drop)라고 하고 항복에 의한 스트레인을 항복점 연신(y, yield elongation)이라고 한다. uy에 이르기 전에 생기는 미소의 소성스트레인을 micro-yielding 혹은 pre-yielding이라고 한다. 대개 그냥 항복점이라고 할 때에는 하항복점을 말한다. ly=Ply/A [/㎟](㎏f/㎟)(E) 인장강도(tensile strength 혹은ultimate strength), (B로도 표시) : 최고 하중을 원단면으로 나눈 값 즉, 공칭응력을 말한다.B=Pmax /A [/㎟](㎏f/㎟)(F) 연신율(파단연신)(% elongation, strain), (,로도 표시) : 파단후의 영구연신 (permanent set)을 나타내며, 파단연신은국부수축이다.

공학/기술| 2004.12.08| 10페이지| 1,000원| 조회(1,956)

인장시험, 재료시험, 인장

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