정밀측정-비커스경도 측정기
분야
hwp1. 측정 원리
피라미드 모양의 압자를 이용하여 시편의 표면에 힘(시험 하중)을 가한 다음, 시편의 표면에 생긴 자국(압흔)의 표면적을 계산하여 경도를 산출한다. 압자가 피라미드 모양이기 때문에 아래 그림과 같이 시편의 표면에 사각형의 자국을 만든다.
2. 경도(硬度/hardness)란?
경도란 물질의 단단함과 무른 정도를 나타내는 것을 경도라고도 하며 1772년에 프랑스의 R.A.레오뮈르가 긁은 자국의 크기로 굳기를 처음으로 측정하였고, 1822년에는 독일의 F.모스가 광물의 굳기를 나타내는 척도를 정하였으며 이 방법은 무른 활석에서 단단한 다이아몬드에 이르기까지 10단계의 광물을 정하고, 미지의 재료 표면을 문질러 그 표면에 자국이 생기는 것으로 굳기를 정하는 것이다. 이것을 모스경도라고 한다.
요즈음은 이것을 15단계로 나누어서 새로운 모스척도로 정하여, 경도 8.5, 경도 10 등으로 경도를 표시하며 표면에서 경도를 측정하는 경우가 많다. 예를 들면 금속의 열처리 효과나 금속재질의 성질이나 균질성을 조사하는 데에는 경도를 시험하는 것이 가장 좋다. 이 시험법으로는 다음과 같은 종류가 실용화되어 있다.
브리넬, 로크웰, 비커스경도기는 압입 경도시험기로 재료를 강하게 눌러 시험재료의 표면의 영구변형을 살피는 것이며, 쇼어경도시험기는 해머 등을 충돌시켰을 때의 반발력을 측정하는 충격경도 시험기이다.
또 재료를 날카로운 도구로 굵어 할퀴기 경도를 측정하기도 한다. 광물의 굳기를 결정하는 데는 모스 경도계가 사용된다. 경도는 표준물질과 비교해서 결정하며 이것에 의해 재료의 기계적 성질은 알 수 있다.
3. 경도시험(Hardness Test)
일반적인 경도에 대한 개념은 무르다. 딱딱하다라는 경험에 바탕을 둔 것으로서 가장 일반적인 정의는 압입에 대한 저항으로 표현되나 정확한 것은 아니다 그 이유는 경도는 재료의 물리적 성질에 직접 연관이 되는 물리상수가 아니라 인위적으로 정한 공업상수이기 때문이다. 경도시험은 재료의 경도 값을 알고자 하거나 경도 값으로부터 강도를 추정하고 싶은 경우 또는 경도 값으로부터 시편의 가공상태나 열처리상태를 비교하고 싶은 경우에 행하기도 한다. 단순하게 재료의 경도 값을 알고자 하는 경우에는 별 문제가 없으며 적절한 시험방법을 선택하면 된다.
그러나 경도 값으로부터 강도를 추정하는 경우에는 그 근본목적이 강도의 추정이 침탄처리 등의 표면처리 된 시편이나 가공경화가 많이 일어나는 재료에 있어서 가공에 의한 표면경화가 나타난 시편은 경도 값으로부터 강도를 추정할 수 없는 것이다. 또한 경도값으로부터 시편의 가공상태나 열처리 상태등을 알고자 하는 경우에는 그에 따라 적절한 경도측정방법이나 순서를 결정해야 한다. 이러한 경우에는 대개 압입자를 바꾸거나 하중을 바꾸어서 2회이상 경도값을 측정해야 정확한 데이터를 얻을수 있다.
4.경도 시험의 장점
- 비파괴적인 재료시험
- 시험장치 및 방법의 매우 간단
