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영미 원
5 years ago
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1 재료의강도 / 연성 / 경도평가기법

2 기계적시험 (Mechanical Tests) 목적 : 재료의응력 (stress) 에대한재료의저항 (strain) 관계를구함 인장 / 압축시험 경도시험 굽힘시험, 피로시험, 열피로시험, 파괴인성시험, 크리프시험, 충격시험, 열충격시험, 마모시험등

3 변형 (Deformation) 의종류 Tension Compression Shear Torsion

4 기계적특성평가의필요성

5 인장시험 (Tensile Test) 재료의기본적인기계적특성 일정한속도로시편을 잡아당김 ( 인장 ) 주어진변위 (ΔL) 에필요한 하중 (F) 의형태로나타남 ( 하중 vs 변위곡선 ) 응력 - 변형선도 (stress-strain strain curve)

6 응력- 변형선도 (Stress-strain strain curve) 탄성한 (Proportional Limit) s 인장강도 (Tensile Strength) 0.2% 항복강도 (0.2% Proof Stress) x 파단강도 (Fracture Strength) 연성 (Ductility) e

7 공칭응력과공칭변형률 공칭응력 (Engineering Stress, σ E ) F : 하중 A F 0 : 초기면적 σ = L : 초기길이 E ΔL : 늘어난길이 A 0 공칭변형률 (Engineering i Strain, ε E ) ε L i E = = L 0 L 0 ΔL L 0

8 진응력 (Ture Stress, σ T ) 진응력과진변형률 F F L F L0 + ΔL σ T = = = = σ E (1 + ε E A A0 L0 A0 L0 진변형률 (True Strain, ε T ) ε T L dl L = = ln = ln( ε E + 1) L 0 L L 0 )

9 응력의단위변환

10 응력- 변형선도 (Stress-strain strain curve)

11 응력- 변형선도 (Stress-strain strain curve)

12 온도의영향 온도상승 항복강도, 인장강도, 탄성계수감소 연성증가

13 변형속도 (Strain Rate) 와인장강도

14 탄성계수 (Young s Modulus) 항복강도 탄성계수, E

(Reduction of Area) % RA 0 F A 0 100 취성 (Brittle) :

15 연성 (Ductility) 연성 (Ductility) : 파손까지의소성변형정도 연신율 (Elongation) σ % EL = = L A f L L 0 0 A 100 단면수축률 (Reduction of Area) % RA 0 F A 취성 (Brittle) : 연성이없는것취성재료 (Briitle Materials) : 일반적으로연성이 <5% 인재료 E δ E ε

16 인성 (Toughness) 재료가파괴되기까지소비한에너지 U σ TS δ (Energy = Force x distance Energy = Area Under s-e curve)

17 가공경화 (Work Hardening) 첫번째인장 Load 두번째인장 Re-Load s y2 s y1 E E Extension Extension E = constant 항복강도상승

18 탄성변형 (Elastic Deformation) 1. Initial 2. Small load 3. Unload bonds stretch δ return to initial Hooke s Law σ = Eε F F Linearelastic δ Non-Linearelastic

19 소성변형 (Plastic Deformation) 1. Initial 2. Small load 3. Unload bonds stretch t planes & planes still shear sheared δelastic + plastic δplastic F F linear elastic δplastic linear elastic δ

20 연성파괴 (Ductile Fracture)

21 연성파괴 (Ductile Fracture) - Dimple

22 파면 (Fractography)-Dimple

23 취성파괴 (Brittle Fracture) 파면 입내파괴 (Transgranular Cleavage)

24 취성파괴 (Brittle Fracture) 파면 입계파괴 (Intergranular Cleavage)

25 인장시험방법 1. 시험편결정 (KS B 0801참조 ) ( 재료크기및상태, 시험기등고려 ) 2. 시험편준비 ( 가공및연마 ) 3. 시편크기측정 ( 직경등 ) 4. 표점간거리표시 (Extensometer사용시필요없음 ) 5. 시편장착 6. Extensometer 셋팅 (Extensometer사용시) 7. 시험조건결정 ( 변형속도 ) 8. 시험시작 9. 데이터분석 * KS B 0802 금속재료인장시험방법

26 전형적인인장시험편

27 인장시험편의예 (KS B 0801) < 봉상시험편 > D 정형시험편 L P R 시험편의구별지름 (D) 표점거리 (L) 평행부길이 (P) 어깨부반지름 (R) 4 호 약 이상 10 호 약 이상 비례시험편 시험편의구별표점거리 (L) 평행부길이 (P) 어깨부반지름 (R) 14A 호 5.65 A 5.5D 7D 15 이상 A: 평행부단면적평행부가원형단면일경우 L=5D, 각형단면일경우 L=5.65D, 6각단면인경우 L=5.26D로하는것이좋다. 평행부길이는될수있는한 P=7D로한다. 물림부의지름은평행부의지름과같은치수로해도좋다. 이경우물림간격은 P 8D로한다.

28 인장시험기

29 경도 (Hardness) 국부적인소성변형에대한재료의저항정도 록크웰 (Rockwell Hardness Test) 브리넬 (Brinell Hardness Test) 비커스 (Vickers Hardness Test) 누프 (Knoop Hardness Test)

30 경도시험법의종류

31 Brinell Hardness 압자 : 강구 (10,5,2.5,2,1 mmφ) 하중 : 500 kg 3000 kg ( 약30 초 ) 압흔의직경이강구직경의 가되도록조정 경도표시법 HBS( 강구 ), HBW( 초경합금구 ) HB(s,w) = F/S = 시편두께 > 압흔깊이의 10 배, 폭 >4d. 측정점끝에서의거리 >2d 특징 대형시험편이필요하나평균값이얻어지고 표면의영향이작다

Rockwell Hardness 압자 : 1/16, 1/8 강구또는초경합금구 (F,G,B,H,E), 각도120 의 diamond 원추

브리넬경도의경우와동일 특징 : 신속, 측정하는사람에따르는오차가작고감도가좋다. 스케일압자 A C 선단곡률반경 0.

0 {150} F 588.4 { 60} 98.07 B 강구또는초경합금구직경 1.587mm 1/16 980.

32 Rockwell Hardness 압자 : 1/16, 1/8 강구또는초경합금구 (F,G,B,H,E), 각도120 의 diamond 원추 (C,A) 경도표시법 HR(A,C,B,E,F,G,H) 예비하중 본하중 예비하중으로변화시켰을때의압흔의깊이의역수 시편 : 브리넬경도의경우와동일 특징 : 신속, 측정하는사람에따르는오차가작고감도가좋다. 스케일압자 A C 선단곡률반경 0.2mm 원추각120 의 diamond 기준하중 시험하중 경도의 적용 N{kgf} N {kgf} 정의식 경도 { 60} {150} F { 60} B 강구또는초경합금구직경 1.587mm 1/ {100} {10} G {150} H E 강구또는초경합금구직경 3.175mm 1/ { 60} 980.7{100} HR= 100-h/2 HR= 130-h/

33 Vickers Hardness 압자 :Di Diamond 각추 (θ=136 ) 하중 1 100kg F 5kg : 비커스경도 2 5kg F 0.2kg : 저하중비커스경도 3 0.2kg F : 미소비커스경도 경도표시법 시편 1두께 > 1.5d 2 측정점간의거리 > 4d 3 시료끝에서측정점까지의거리 > 2.5d 4 경면에가까운표면상태 특징 : 시편이작고적용할수있는경도의범위가크다

34 미소경도시험의비교 특징 1 비커스미소경도 : 미소시편, 표면층, 조직과대응한미소부분의경도측정이가능 2 누프미소경도 : 측정감도가높고, 표면층박판등의측정에적합

35 경도시험법의스케링및변환

36 재료에따른경도시험법

PowerPoint 프레젠테이션

PowerPoint 프레젠테이션 ( 고체의기계적성질 or 물성 ) : relationship between deformation & force 대표적인기계적성질 : strength ( 강도 ), hardness ( 경도 ) ductility ( 연성 ), stiffness ( 강성도 ) 등 표준시험수립기관국제 : ISO (International Organization for Standardization)