재료기초실험_충격시험에 대한 모든것

소개글

재료기초실험_충격시험에 대한 모든것에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 서론 ······················ 1
1.1. 연구배경 및 목적················1
1.2. 관련이론····················1
1.2.1 충격 시험 ··················1
1.2.1.1 Charpy 방식················ 1
1.2.1.2 Izod 방식과 충격치의 표시방법······· 3
1.2.1.3 온도에 따른 재료의 연성··········5
1.2.1.4 연성에 따른 노치 모양···········6
1.3. 에너지 보존 법칙··············· 6

Ⅱ. 본론 ······················ 8
2.1 실험 순서 ···················8
2. 1. 1 실험 방법················· 8
2. 1. 2 시험편의 온도에 따른 구별········· 8

Ⅲ. 결과 및 고찰 ················· 9
3.1 45C와 연강에 대한 측정 자료 및 사진자료·· 9
3.1.1 결과 및 최종 고찰············13
3.2 결론···················· 17

Ⅳ 참고문헌··················· 18

본문내용

면에서는 세 가지 상태의 재료 중에서 가장 초기 상태의 금속재료에 가깝기 때문에 저온의 상태가 기준이 될 수도 있었다. 또한, 이 보고서에서 재료의 파단면에 대한 부분만큼은 저온의 재료가 판단의 기준이 되어있는 것을 느낄 수 있다. 이제 파단면의 대소 관계를 통해서 어느 순간에 연성 단면적이 취성 단면적에 비해서 감소하는 지를 확인해주어야 하는데 이를 도식화 시켜보고자 각 상태에 따른 45C와 연강의 표를 그려보자면
파면율
구분
연강
45C
고온(300도)
연성
44.60
49.35
취성
53.40
50.65
상온(25도)
연성
58.17
49.81
취성
41.83
50.19
저온(-190도)
연성
72.83
71.14
취성
27.17
28.86
기본 단위는 퍼센트로 연성과 취성의 차이는 저온을 기준으로 연성이 월등하게 높다는 것을 볼 수 있다. 차후 상온 재료에서는 갑자기 연성이 낮은 45C의 취성이 연성보다 높아진 것을 확인할 수 있다. 약 210도의 차이에 의해서 온도가 증가하였음을 알 수 있고, 이에 따라서 취성이 더 커지는 구간이 생성되었다. 그리하여 계속되는 진행을 통해서 고온으로 약 250도의 차이를 거듭하게 되면 완벽하게 만장일치로 취성의 부분이 더욱 많이 생성되는 것을 알 수 있다. 지속적으로 언급하고 있지만 연성재료는 약 460도의 온도 증가량을 통해서 30%에 가까운 연성 구간의 감소율을 보이고 취성구간은 역으로 30%에 가까운 증가율을 보였다. 이에 의해서 다시 정리한다면 가해주는 온도 혹은 에너지를 증가시켜줌에 의해서 연성 단면적 구간은 계속해서 감소하게 된다. 이를 통해서 예측하자면 연성 구간은 여름에 방치해둔 엿가락처럼 엄청난 단면감소율을 보일 수 있을 정도까지 가열해준다면 실제로 그렇게 될 것으로 예측되는데 고온에서는 철강도 액화되는 것을 볼 수 있다. 그리하여 분명 한계 연성 단면적 수치가 있을 것으로 예측된다. 그렇지만 육안으로는 확인할 수 없을 거라고 느껴지는 게 연성을 극단적으로 보여주는 예가 현실 속에서 버젓이 사용되고 있기 때문이다. 바로 철사이다. 철사는 미술시간에 자주 이용되면서 구매자의 욕구에 맞추어 굵은 철사, 얇은 철사라는 거시적이나 구분하기엔 무리가 존재하는 범위로 감소한다는 것이 한계치를 육안으로는 제대로 알 수 없다는 것에 대한 이유이다. 하지만 철사재료를 통해서 볼 경우 어린 시절 장난이긴 하지만 양옆을 잡고 잡아당길 경우에는 necking 현상까지도 볼 수 있다. 이러한 재료적 성향을 보았을 경우 분명히 얇은 철사라 할지라도 파단 이 후에는 연성 구간과 취성 구간이 구별되리라 생각된다. 이에 대해서는 향후에 여러 가지의 시나리오를 구성하여 거기에 알맞은 여러 가지 실험을 행해야 할 것이다.
3.2 결론
지금까지 설명한 바를 통해서 결론을 도출해보자면 열이라는 형태의 에너지를 가하거나 빼앗을 경우에 재료가 받게 되는 기본 스펙에 대한 것들을 살펴볼 수 있었다. 관찰에 대한 근거는 받은 에너지, 받은 충격량, 연성단면적 감소율이 대표적인 예시가 되어주었고 취성 단면적 감소율은 실상 부가적인 옵션으로 제시되었다.
이를 통해서 얻어낸 결론은 연성 단면적은 초기상태의 금속을 잘라본다면 취성 단면적에 비해서 대부분이라는 결론이 내려졌다. 그리고 그에 따라서 연성 단면적이 계속하여 감소한다면 이는 재료가 충격 시험 중 충격을 받을 때 처음 단계에서 충격에 의한 팽창 단계까지는 순식간의 일이기에 재료의 변성이 매우 미비하다가 이 후의 충격이 전달되는 과정에서 한 순간에 취성 구간이 갈라지면서 연성 구간의 뽑힘성이 증가하여 단시간에 순간적으로 늘어나는 매커니즘을 통해서 고온의 엿처럼 늘어나는 형태를 지니기에 단면적이 축소한다는 것을 알 수 있다. 이는 극저온을 제외한 대부분의 경우에 대한 이야기로서 증거로 축소에 대한 늘어진 주름이 생기게 된다. 이 주름은 각각의 모서리 부분에 대해 기인하기 때문에 모서리 부분의 위치로부터 길게 늘어진 것을 쉽게 볼 수 있다. 그렇기에 주름의 길이는 단면적 축소율과 비례관계에 놓여있다는 것을 확인할 수 있었고, 이론적인 모형에 가장 가깝게 나타나는 것은 상온 재료에서라는 것을 알 수 있었다.
마지막으로 실험을 하면서 안타까웠던 점은 경계에 대해서 또렷히 찾을 수 없었다는 것이었다. 막연히 경계라는 말을 하니 의아해 할 수도 있는데, 연성과 취성의 변화 경계를 고찰에서는 250도와 210도의 온도차를 통해서 보았을 경우 저온에서 상온으로 갈 때 45C의 변화를 언급하였는데 실제로는 그에 따른 경계는 하나도 모르는 격이다. 이러한 경계는 온도의 차이를 10도라면 10도씩 지정해놓은 뒤에 구간에 대해서 여러 번의 시험을 통해 제대로 된 구간을 정의해야하는데 이에 따른 구간의 정의를 하지 못하였다. 두 번째로는 이와 같은 구간뿐만이 아니라 한계치를 알아내야 한다고 생각한다. 실제적으로 영하 190도를 넘는 온도는 현실에서도 구하기 힘든 온도이기에 거의 초기 상태의 연성단면적에 가깝다고 해도 역시 절대적인 수치라고 단정짓기에는 한없이 부족하다. 이에 따라서 진심으로 알고 싶었던 수치는 연성 단면적 비율의 한계치이다. 분명히 지속해서 실험을 하게 될 경우에 단면적의 감소율 한계를 찾아서 아무리 연성이 최대로 작용한다고 해도 “이론적으로는 몇 퍼센트의 감소율 한계가 있지만 현실적으로는 몇 퍼센트의 한계가 있다.” 라는 것을 “정확히 규명한다면 산업적인 목적으로서 훨씬 현실성있게 근접할 수 있지 않을까?” 라는 생각을 하게 만들어준 실험이었다. 이 외에도 기술하고 싶은 내용이 너무 많았지만 중복될 우려와 시간에 대한 개인적인 사정 때문에 더 적어보지 못하는 것에 대해 아쉬움이 많이 남는 실험이었다는 것은 유일하고도 명백한 사실이다.
IV. 참고문헌
1. 재료과학과 공학 (7판) 시그마프레스 출판. William.D.Caliister.Jr저
2. HiTop 물리 II (운동에너지 파트), 두산 동아 출판. 김종권, 김성진 저3. 사진자료( 파단면 ) http://siik.tistory.com/27
4. 에너지 보존법칙에 대한 설명 http://100.naver.com/100.nhn?docid=110480

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신소재,   재료,   금속,   연강,   충격시험,   에너지보존,   응용소재,   소재공학