[기계실험] 인장시험 (예비+결과)

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목차

1. 시험 제목

2. 시험 목적 및 배경

3. 재료 및 시험 방법 (재료, 화학성질 (KS규격에서 찾을 것), 시험편 그림 (치수), 시험방법)

4. 결과 및 고찰

5. 파면관찰

6. 결론

7. 참고문헌

본문내용

다. 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 WMAX를 시험편의 원단면적으로 나눈 값이 인장 강도(Tensile strength)로써,
이다.
응력-변형 곡선에서 보는 바와 같이 최대 하중의 경우에는 시험편은 늘어나서 그 단면적이 작아졌으므로 이 강도는 참된 최대 응력을 나타내지 못하고 있으며, 편의상으로 정의한 값이다. 참된 응력은 G 점이므로 의 값이 된다.
그림에서 G 점이 E 점보다 하중이 감소되어 있는 것은 단면적의 감소로 인한 것이며, 참된 단위 면적당으로 생각하면 F' G' 곡선과 같이 증가한다. 항복점이 분명하지 않은 재료에서는 항복점 대신 0.2% 의 영구 변형이 생기는 응력을 내력으로 정하여 응력-변형 곡선 위에서 0.2% 변형(Strain)이 생기는 점에서 직선부와 평행선을 긋고 곡선과 만나는 곳을 항복점이라 한다.
7) 시험기 (Testing machine)
인장 시험기로서는 인장 외에 압축, 굽힘의 시험등도 겸할 수 있는 만능 시험기(universal tester)를 주로 사용하며 힘을 가하는 방법에 따라 유압식, 지렛대식, 펜들럼(Pen-dulum)식 등이 있고, 기계의 용량은 그 최대 응력으로 표시되는데 주로 쓰이는 것은 30-50t 정도이고 대표적인 것에는 암슬러 (Amsler)형 만능 재료 시험기가 있다.
3. 재료 및 시험 방법 (재료, 화학성질 (KS규격에서 찾을 것), 시험편 그림 (치수), 시험방법)
● SCM 440
KS규격번호 : KSD 3711
명칭 : 크롬 몰리브덴강 강재 (Chromium molybdenum steels)
화학성분
C:0.38~0.43, Si:0.15~0.35, Mn:0.60~0.85, P:0.030이하, S:0.030이하, Cr:0.90~1.20
Mo:0.15~0.30
기계적성질
Yp:834N/mm2, Ts:980.7N/mm2 El:12%이상, 단면수축율:45%이상, 샬피충격치(4호):6kg.m/cm2, 경도(HB)284~352
열처리
소입:섭씨830~880도 유냉, 소려:섭씨530~630도 급냉
● 시험편 그림 (치수)
구분
직경(D)
표점거리(L)
(Gage Length)
경도
ESCM-2
12.85mm
50mm
32
ESCM-4
12.95mm
50mm
60
● 시험방법
① 시편을 약 1시간 동안 오스테나이트화 시킨다.
② 마르텐사이트를 만든다.
③ 각 조건에 따라 tempering 작업을 한다.
④ ASTM 규격으로 시편 가공한다.
⑤ 시편의 초기 길이와 지름을 측정 한다.
⑥ 인장시험을 한다.
⑦ 인장 시험 후 시편의 길이와 지름을 측정한다.
4. 결과 및 고찰
구분
인장강도
(kgf/mm²)
항복강도
(kgf/mm²)
파단강도
(kgf/mm²)
연신율
(%)
단면수축률
(%)
ESCM-2
104.8063
32.3702
69.5521
20.6
57.78
ESCM-4
164.9797
26.5273
164.9797
1.5
3.82
(1) 인장강도
= 104.806kgf/mm²
(, , d=12.85mm, (max-Load)=13592.0kgf)
표를 찾아보면
인장강도 (Max-Stress)가 104.806kgf/mm² 을 찾을 수 있다.
(2) 항복강도
= 32.3702kgf/mm²
(, , d=12.85mm, P(YP-Load)=4198.00kgf))
표를 찾아보면
항복강도 (YP-Stress)가 32.3702kgf/mm² 을 찾을 수 있다.
(3) 파단강도
= 69.5521 kgf/mm²
(, , d=12.85mm, P(Break-Load)=9020.00kgf))
표를 찾아보면
파단강도 (Break-Stress)가 69.5521kgf/mm² 을 찾을 수 있다.
(4) 연신율
= 20.6%
(, L'(늘어난 후의 표점거리) = 60.3mm, L(표점거리) =50mm)
(5) 단면 수축률
= 57.78%
(, = 54.760mm,
= 129.687mm)
※ 우리조의 실험한 재료를 가지고 계산을 계산 하였다.
(6) 응력 변형률 곡선
- ESCM-2 (경도 32) -
- ESCM-4 -
5. 파면관찰
(1) 연성과 취성파면의 특성조사
● 연성 파면
시험 파편의 전체 면적에 대한 연성 파면의 면적의 백분율. 연성파면이 재료가 갖고 있는 탄성영역을 넘어서 늘어나거나 굽혀지는 것을 소성변형 영구 변형이라고 한다. 섬유 모양으로 전단 파괴 하여 희미하게 빛이 나지 않는 파면을 말한다.
연성 파면율 (S%)
(A : 파면의 전 면적, F : 연성파면의 면적)
● 취성 파면
시험편 파면의 전체 면적에 대한 취성 파면 면적의 백분율. 취성 파면이란 많은 결정 입자가 벽개파괴 또는 입계 파괴 하여 빛이 나는 파면을 말한다.
취성 파면율 (B%)
( A : 파면의 전 면적, C : 취성파면의 면적 )
- 충격시험 시험편의 파편 (1) - - 충격 시험편의 파편 (2) -
(2) 이번 인장실험에 의해 구해진 파면 분석
- ESCM-2 -
파면을 보면 파면이 울퉁불퉁한 모양을 보이고, 원래의 시험편보다 직경이 줄어 있는 것을 확인 할 수 있다. 이것은 연성파괴의 특징들로 볼 수 있다.
연강 등을 당기면 처음에는 탄성변형을 하지만 이윽고 소성변형으로 되어, 시료의 어느 부분이 잘록하게 되면서 응력이 이 부분에 집중하게 되는데, 계속해서 당기면 이 부분에서 절단된다.
- ESCM-4 -
파면을 보면 파면이 비교적 매끄럽고 시험편의 길이 방향에 거의 수직으로 파단된 것을 볼 수 있다. ESCM-2와 비교를 해보면 직경이 거의 변하지 않았다는 것을 볼 수 있다. 이것은 취성파괴의 특징들로 볼 수 있다.
6. 결론
이번 실험은 두 가지의 시험편을 가지고 실험을 하였는데 데이터를 통해 연성재료와 취성재료에 대해 특성을 알 수 있었고, 시편이 항복점을 지나서 파단 되는 장면을 눈으로 직접 봄으로써 실질적 응력과 변형량에 대한 관계를 알 수 있게 되었다.
7. 참고문헌
http://blog.naver.com/osakak/100024875441 (scm440)
http://k.daum.net/qna/file/view.html?qid=36wQn&l_cid=
동아 백과사전
한국생산기술연구원(KITECH)

키워드

인장시험,   기계실험,   금속표면,   인장,   탄성계수,   인장강도,   항복점,   응력