분야
zip1. 경도 시험의 정의
2. 이론
1) 경도시험 종류
① 압입 경도 (penetration hardness)
② 반발 경도 (rebound hardness)
③ 긁음 경도 (scratch hardness)
2) 브리넬 경도 시험 (Brinell Hardness Test)
3) 비커스 경도 시험 (Vickers Hardness Test)
3) 로크웰 경도 시험 (Rockwell Hardness Test)
3. 고찰 및 결론
1. 경도 시험의 정의
물체의 경도는 공업재료에 있어서 하나의 중요한 성질이다. 경도는 보통 압입저항, 반발 저항, 마모 저항 등으로 표시한다. 어떤 방법은 재료의 표면에 영구 변형이 생기지 않는 범위에서 경도 시험을 하지만, 또 어떤 것을 영구 변형을 생기게 하는 것도 있다.
경도는 상대적인 것으로, 특히 경도 시험에서는 물체의 저항의 대소, 변형의 종류, 표준 물체의 종류, 저항의 측정 방법에 따라 여러 가지 종류로 분류되고 있다.
경도 시험은 인장 시험과 더불어 기계적 시험법 중에서 가장 널리 사용 되는 것으로, 주로 금속 재료에 많이 사용되고 일반 구조 재료에는 그다지 많지 않다.
최근에 건축을 비롯한 구조물, 내화물, 광물 등에까지도 점차 경도 측정문제가 증가하는 있는 추세이다.
2. 이론
1) 경도시험 종류
① 압입 경도 (penetration hardness)
금속의 경도를 판단할 때 가장 널리 사용되는 것으로서, 담금질 강이나 다이아몬드 등의 구, 원추, 각추를 일정 하중으로 누르고, 그 자국의 깊이, 혹은 면적을 측정하여 경도를 나타내는 방법이다.
② 반발 경도 (rebound hardness)
반동경도는 입자를 일정 높이에서 떨어뜨려 압자의 반발 높이의 정도로서 금속의 경도를 나타낸다.
③ 긁음 경도 (scratch hardness)
광물의 경도를 나타내는데 사용하는 것으로 광물을 서로 긁었을 때 긁히는 것이 그렇지 않은 것에 비하여 경도가 작다고 할 수 있다. 이와 같이 서로 긁었을 때의 긁는 능력에 급을 매겨 경도를 결정하는데 Mohs 경도수로 나타낸다. 가장 무른 광물이 활석(경도1) 이고, 가장 단단한 것이 금강석(경도10)이다. Mohs 경도 수는 고 경도에서는 그 간격이 넓지 못하므로 금속에는 적당하지 못하다.
2) 브리넬 경도 시험 (Brinell Hardness Test)
① 브리넬 경도의 정의
1900년에 Dr. j. A. Brinell 이 발표한 것으로, 브리넬 경도시험은 강구 또는 초경합금 구를 누르게 사용하며, 누르개를 일정 하중으로 시험편에 누를 때 생긴 자국에 크기에 의해 경도를 측정하는 방법이다.
브리넬 경도시험은 주조(casting), 단조(forging) 및 알루미늄 재료와 비 균일한 물질의 경도 측정에 주로 이용된다.
② 브리넬 경도시험 관련 규격
브리넬 경도시험에 관한 공업 규격에는 다음과 같은 것이 있다.
○ KS B 0805 : 금속 재료의 브리넬 경도 시험 방법
○ KS B 5524 : 브리넬 경도 시험기
○ ASTM E10 : Brinell hardness of metallic materials
③ 브리넬 경도 시험의 원리
브리넬 경도 시험에서 P 와 D는 일정한 것을 사용하므로, 위의 식을 사용할 때에는 d값만을 현미경으로 측정한다.
그리고 h값은 다이얼 게이지를 이용하면 쉽게 측정된다.
압입 자국의 지름 d는 확대 현미경으로 측정한다. 측정치는 적어도 직각된 방향으로 측정된 2개 이상의 평균값으로서 경도를 계산하다.
실제 실험에서는 확대 현미경으로서 배율이 20배인 것을 사용하여 압입 자국의 지름을 5/100 또는 0.05mm까지 측정한다.
브리넬 경도는 볼의 지름 D가 일정할 때, 하중 P의 변화와 더불어 변한다.
만약 일 때, 자국은 항상 닮은 법익이 성립되어 일정한 경도가 얻어진다.
④ 브리넬 경도 시험 방법
① 측정하고자 하는 재료에 적합한 하중과 강구를 선택한다.
② 부하장치에서 원하는 하중치의 추를 세팅하고 강구를 교환한다.
③ 시험편의 측정 면을 원하는 거칠기로 연마한다.
④ 측정 면이 누르개와 수직이 되도록 설치한다.
⑤ 핸들을 돌려 누르개와 시험 면이 접촉하도록 한다.
⑥ 릴리즈 밸브를 잠그고, 펌프 손잡이를 이용하여 시험하중까지 가한다.
⑦ 특별한 지정이 없는 한 시험하중에서 10~15초 동안 유지한다.
⑧ 릴리즈 밸브를 열어 시험하중을 제거한다.
⑨ 계측 현미경을 이용하여 오 목부를 서로 직각된 방향으로 두 방향에 대 해서 0.01mm(또는 0.05mm)까지 측정한다.
⑩ 측정된 직경의 평균치를 (식3.3)에 대입하거나, 환산표를 이용하여 브리 넬 경도 값을 환산한다.
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