기계공학 경도실험

목차

1. 실험 목적

2. 실험 장치

3. 경도의 정의와 측정방법 종류

4. 열처리 개요와 목적

5. 열처리 방법 및 종류

6. 로크웰 경도

7. 실험 결과 토론 및 고찰

8. 참고문헌

본문내용

는 단위를 붙이지 않는다.
㉡Brinell Hardness Number
브리넬 경도계는 표준화 되어진 압흔 경도계로서 500∼3,000㎏의 하중하에서 10㎜ 직경의 강구로 금속 표면에 흔적을 남기게 되어있다. 연한 금속에서는 너무 깊은 흔적을 피하기 위해서 하중을 적게 줄이고 경한 금속에서는 압자의 변형을 최소화하기 위하여 텅스텐 탄화물로 된 구(球)를 사용한다.
하중은 보통 30초의 일정 시간동안 가하고 하중을 제거한후 저배율 현미경으로 압흔 자국을 측정한다. 압흔의 직경을 직각으로 각각 읽어 이들의 평균을 얻는다. 압흔이 위치할 표면은 비교적 편평하고 먼지나 흠이 없어야 한다.
Brinell 경도는 1900년에 Dr.J.A. Brinell 이 발표한 것으로 그값은 아래와 같다.
HB는 지를D의 담금질한 강구를 시편에 압입하였을 때 압입된 자국의 표면적 A(㎣)의 단위 면적당 응력으로 표시한다.
즉,
H_B
= {P}over{A}={P}over{πDh}
...................
여기서, h ㎜ 는 압입 자국의 깊이다. 볼의 지름 D 및 압입자국의 지름 d 와의 관계는 다음과 같이 표시된다. 그림에서 닮은 삼각형 NPR RPQ로 부터
{PQ}over{PR}={PR}over{NP}
혹은
{h}over{{d}over2}={{d}over{D-h}}
그러므로
{h}sup2}-hD+{{d}sup2}=0
∴
h={D±sqrt{{{D}sup2}-{d}sup2}}over2
..............
일반적으로 작국 깊이 h 는 구의 D지름보다 작아서 h 값으로는
h={D-sqrt{{{D}sup2}-{d}sup2}}over2
, 식으로부터
H_B
={P}over{ {πd}over2{(D-sqrt{{{D}sup2}-{d}sup2)}}}
.....................
H : 브리넬 경도 P: 하중 (㎏) D: 강구의 지름 (㎜) d: 오목부의 지름 (㎜)
< 브리넬경도의 기본설명도 >
숫자적으로 계산할 필요가 있을때는 다음과 같이 사용하는 것이 더욱 편리하다.
그러므로
H_B
={P}over{ {π{d}sup3}over4{(1+{1over4} {{d}sup2}over{D}sup2})}}}
..........................
보통
{d}over{D}=
0.6 이 되는 압입 자국이 최대가 되는 때에 의 근사식을 사용하여도 허용오차는 2% 이내이다.
Brinell 경도 시험에서 P 와 Q 를 일정한 것을 사용하므로 또는 식을 사용 할 때에는 d 의 값만을 현미경으로 측정된다. 그리고 h의 측정에는 다이얼 게이지를 이용하면 쉽게 측정된다.
압입 지국의 지름 d 는 확대 현미경으로 측정한다. 특정치는 적어도 직각된 방향으로 측정된 2개 이상의 평균 값으로서 경도를 계산한다. 실제 실험에서는 확대 현미경으로서 배율이 20배 인 것을 사용하여 압입 자국의 지름을
5over100
또는 0.005mm 까지 측정한다.
Brinell 경도는 강구의 지름 D 가 일정할 때, 하중 P 의 변화와 더불어 변한다.
㉢ 실험 결과
- 모든 게이지는 1600을 가르켰으므로 직경만 도시한다.
시편 회수
1회
2회
3회
4회
5회
평균직경
평균경도(kg/mm^2)
연 강
4.2
4
4
4.066
9.93
황 동
5
5
4.8
5
5
4.92
5.05
열처리
3.6
3.5
3.4
3.5
14.52
8,실험 결과 토론 및 고찰
우리는 세 종류의 시편을 가지고 경도 실험을 하였다. 경도 시험은 다른 기계적 시험보다 자주 행해진다. 비교적 저렴하고 별도로 시편을 준비할 필요가 없기 때문이다. 그리고 비파괴적인 시 험 방법으로, 시편이 파괴되거나 과도한 소성이 일어나지 않는다. 소성변형이 일어난 부위는 단지 누름 자국 뿐이다. 그래서 우리가 이미 여러차례 시험되었던 연강과 황동대신에 특이한 여러 가 지 재료로 서로의 경도를 측정해 보고 무엇의 경도가 가장 높은가 하는 문제를 같이 풀어봤으면 하는 생각을 해보았다.
실험의 결과값을 보아 알수 있듯이 세가지 시료에 대한 결과값은 실제값에 일치 하지는 않는다. 이와 같은 오차는 실험 과정 중에 정확하지 않았던 몇 가지로 기술 할 수 있을 것이다
첫 번째, 황동 로크웰 실험에서 3 이라는 수치가 나온 것은 실험과정에서 시편의 끝부분을 경도기 에 닿게해서 반대쪽이 약간 떴던 것이 원인이엇을 것이다. 손으로 깎은 시편이기 때문에 평평하지 않았던 것도 이유이긴 하지만 이렇게 많은 차이는 전에 실험했던 자리와 거리를 두기 위해서 끝부분에 실험을 했던 것이 원인으로 생각된다.
두 번째, 로크웰 경도기를 사용함에 있어서 정확한 눈끔을 맞추기가 쉽지 않았다. 맞춰다고 생각해 도 보는 사람마다 다시 재교정을 했기 때문이다.
세 번째, 기계의 노후화도 예로 들을 수 있다.
네 번째, 광학 현미경을 사용함에 있어서 사용 미숙도 있고 정확한 수치를 잃을 수 없었다.
다선번째, 우리 조의 열쳐리 실험 결과는 열처리 하지 않은 것과 거의 비슷하게 나왔다. 이는 열 처리 후 시편의 표면이 더욱 거칠어졌으므로 경도 측정에 오차를 발생시켰을 것이다. 물 론 수치 비교에 있어서 약간의 상승은 볼 수 있으나 열처리의 목적과 정의를 생각해본 다면 이 소량의 경도 강화 효과는 거의 없다고 볼 수 있기 때문이다.
여섯 번째, 브리넬 실험 여러번의 가압과정에서 일정한 힘을 주려 했지만 사람의 힘이 일정할 수 없기 때문에 각기 다른 결과를 낳았을 수도 있다. 물론 표면의 거칠기과 평평함도 원 이이 된다. 그리고 처음에 가압과정에서 어느정도가 멈춰야 하는지 뚜렷이 알 수 없어 서 계속해서 가압을 하는 실수도 했었다. 다음에는 적당한 가압이 아닌 정확한 수치에 챗의한 실험을 하고 싶다는 생각을 해봤다.
9, 참고 문헌
순 번
도 서 명
저 자 / 역 자
출 판 사
출판년도
1
재료과학과 공학 (제3판)
William Callister
喜 重 堂
1995. 2. 29
2
機 械 材 料 學
金 楨 圭
文 運 堂
1995. 8
3
最新 機械材料學
廉永夏 / 廉成夏
東 明 社
1996. 2
4
기 계 공 학 실 험
최 국 광
東 明 社
5
기 계 공 학 실 험
한양대학교
文 運 堂

키워드

경도,   경도실험,   경도 실험,   기계공학실험,   기계 실험