재료시험법의 종류

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재료시험법의 종류에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

기 터빈 등의 기관이 발달함에 따라 고온 고압에서 재료가 사용되는 경우가 많다. 그러므로 크리프 현상이 공학상의 중요한 문제로 대두되고 있으며, 크리프 시험이 고온에서 재료의 변형기구를 해석하는 방법이 된다.
2)크리프율
☞크리프율은 변형률-시간 곡선(크리프 곡선)에서 변형률의 변화량을 시간의 변화량으로 나눠준 값을 말한다. 즉, 크리프 곡선에서의 기울기를 의미한다. 이것은 크리프한도라는 중요한 변수를 결정하는 데 유용하게 쓰인다.
이것이 중요한 이유는 크리프가 짧은 시간에 적게 발생해도 긴 시간 후에는 급격히 발생하는 등의 거동을 보이는 경우가 많기 때문에 크리프를 보는 것 보다 크리프율을 보는 것이 더 정확하고, 확실한 재료의 특성이나 거동을 알 수 있기 때문이다. 특히, 실험 목적에서도 말했듯이 현대 사회에서 발달된 기관에서는 이 크리프율이 더욱 중요하게 쓰인다.
3)크리프곡선
☞일정 응력 하에서 재료가 점차적으로 변형하는 현상을 크리프(creep)라고 하는데 금속의 공학적인 크리프 곡선을 찾아내기 위해서는 일정 온도에 유지된 인장 시편을 일정 하중 부과하여 시간에 따른 시편의 변형률(연신율)을 측정한다. 크리프 저항성을 측정하기란 원리적으로는 매우 쉽지만 실제로는 상당한 실험 기구들이 필요하다. 실험 시간이 몇 달에서부터 10년을 넘는 경우도 있다. 위의 그림에 있는 곡선은 크리프 곡선의 전형적인 형태를 나타내고 있다. 이 곡선의 기울기는 크리프 속도(creep rate)라고 한다. 최초의 급격한 시편 연신 후에는 크리프 속도가 시간에 따라 점점 떨어지다가 크리프 속도가 시간 변화에 따라 변하지 않는 정상 상태에 도달한 후 결국에는 크리프 속도가 급격히 증가하여 파단에 이르게 된다. 변형을 어떤 시간 간격마다 아주 정확히 측정하여 그래프를 그린다. 이는 높은 응력이 가해지는 경우로 3가지 영역으로 구분한다. 그러나 이러한 3단계의 구분은 부과응력과 온도에 크게 의존함을 알아야 한다.
ⅰ) 1단계 : 시간의 경과에 따라 신율이 감소한다.
ⅱ) 2단계 : 신율이 일정하다. 이 단계에서 곡선의 기울기를 선형 크리프율로 나타 낸다.
ⅲ) 3단계 : 크리프가 가속되어 파괴에 이른다.
＊크리프(creep)곡선 설명
→크리프 곡선 : 시간을 횡축에, 변형률이나 연신율을 종축에 나타낸 결과
①초기신장 : 부하 순간에 탄성변형과 시간에 의존하지 않는 소경변형의 합으로 되 는 순간변형이 발생한다.
②천이 크리프(제1기 크리프) : 초기단계를 지나면 비교적 높은 속도로 소성변형이 증가하나 점점 속도가 낮아져 마침내 일정한 속도 로 변형이 증가한다.
③정상 크리프(제2기 크리프) : 일정한 변형속도의 영역으로 변형속도는 응력의 크 기에 비례한다.
④가속 크리프(제3기 크리프) : 변형속도가 점차로 증가하여 파단에 도달할 때까지 의 영역이다. 결국 네킹(necking)이 발생한다.
4)크리프 한도
☞어떤 재료가 어느 정도의 응력하에서 얼마간 견디는가를 안다는 것은 기계설계상 매우 중요하다. 어떤 재료의 어떤 온도에 대한 크리프 한도(creep limit)라고 하는 것은 그 온도에서 어떤 시간 후에 크리프 속도가 0이 되는 응력을 말한다. 즉, 어떤 시간 후에 크리프가 정지하게 되는 응력 중에서 가장 큰 것을 의미하나 그 결정은 대단히 곤란하므로 현재 편의상 다음과 같이 정의한다.
(a)일정한 온도에서 하중이 작용한 후 t₁~t₂시간 중의 평균 크리프 속도가 규정 치로 되는 응력을 크리프 한도라고 한다.
(b)일정한 온도에서 비교적 장시간에 걸친 일정한 시간에 규정한 크리프 변형률이 생기도록 하는 응력을 크리프 제한응력 또는 크리프 한도라고 한다. 그러므로 이와 같은 정의에서 문제가 되는 것은 지정된 시간과 크리프 변형율, 또는 크리 프 속도 값 등이다.
11.마모시험
1)마모시험이란?
☞재료의 마모는 마찰외력에 따라서 재료의 일부가 그 표면에서부터 이탈하고 있는 현상을 말한다. 마모에 대한 재료의 저하를 측정하는 시험법이 마모시험이다.
2)마모의 종류
☞마모는 마찰을 일으키는 상태에 따라 다종다양하고 다음의 3가지로 분류한다.
(1)접촉명의 형상 : 마찰을 일으키는 2개의 물체 접촉면(평면, 원통면, 구면)과 양자 의 조합(평면사이, 고면사이, 평면과 곡면 등)이 따른다.
(2)접촉면의 형태 : 양물체의 표면이 직접접촉하고 그 사이에 지립과 같은 개재물이 없는 미끄럼 마모와 접촉면 간에 지립이 개재하는 거친 마모가 있고 윤활제의 유무 및 지립상태에 따라서 다시 5가지로 세분화 된다.
-윤활제 미끄럼 마모(미끄럼 마모)
-무윤활제 미끄럼 마모(미끄럼 마모)
-유동지립 거칠음 마모(거칠음 마모)
-마모재를 접착시킨 포나 종이를 이용한 것(결합 지립 거칠음 마모)
-충돌 지립 거칠음 마모(마모재를 낙하 시키는 것)
(3)접촉시간 : 접촉면이 항상 마모상태에 있는 연속마모와 단속적인 마모상태로 되 어지는 단속마모가 있다. 이와 같이 마모상태가 다종에 걸쳐 있기 때 문에 마모의 특성을 측정하는 마모시험기도 각종의 것이 있고 거칠음 마모시험에서는 Tober식 마모 시험기가 널리 사용되고 있다.
3)마모특성에 영향을 미치는 인자
☞마모량의 정상상태에서 마찰거리와 면간압력에 비례하고 마찰속도가 커질수록 감소한다. 그 경우 시험편 표면의 흠집, 지립의 종류, 형상, 입도와 마모 부스러기 제거 방법 혹은 시험환경 등의 영향을 받는다. 흡온성이 높은 나일론과 같은 온도의 변화에 따라서 마모량이 변화하는 것의 경우에 마모량을 중량으로 측정할 경우 흡습수분에 의하여 중량 변화도 크기 때문에 일정온도, 일정 습도하에서 실험, 측정을 할 필요가 있다.
면간 압력 및 마찰속도가 어느정도 커지는 경우나 장시간 연속해서 마찰되는 경우에는 마찰열에 의한 온도의 상승이 현저하고 융점 또는 열분해점이 낮은 플라스틱에서는 용융 또는 열 분해를 발생하여 기계적 마모와 다른 별도의 마모현상을 발생한다. 따라서 일반적으로 마모에 대하여는 이 한도내에서 시험할 필요가 있다. 미끄럼 마모에서는 마찰거리가 0.2~1.5km이내에 있어서의 초기 마모가 그 이상의 거리에 있어서의 정상마모와는 구별하여 취급할 필요가 있다.

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