경도측정실험 : 인장시험과 함께 기계적 시험법 중에서 가장 많이 사용되는 시험으로 주로 금속재료의 경도를 측정하여 금속재료에 따른 기계적 성질의 변화를 이해하고 각종 재료의 경도와 강도와의 관계 이해 위함

목차

1. 실험제목 : 경도측정실험

2. 실험목적

3. 사용되는 장비
　(1)쇼어경도　(Shore Hradness)
　(2) 브리넬 경도 　(Brinell Hardness)
　(3) 비커스경도기
　(4) 로크웰 경도기

4. 이론적 배경
　(1) 긋기 경도
　(2) 반발 경도
　(3) 압입 경도

5. 실 험 방 법
　(1) 로크웰 경도기 실험방법
　(2) 비커스 경도기 실험방법
　(3) 브리넬경도기실험방법
　(4) 쇼어경도기 실험방법

6. 실 험 결 과

7. 실 험 결 과 분 석

8. 참 고 문 헌

본문내용

종류차이 때문에 일괄적으로 정해질 수는 없다. 다만 시험조건이 변해도 경도 측정값이 거의 변하지 않는 시간 이상의 조건에서 경도 시험이 실시되어져야 한다. 시험하중을 규정된 크기로 유지하는 시간은 특별히 지정하지 않는 한 10-15초로 한다. 시험온도는 10～35℃의 범위 이내로 한다.
시험하중을 가하고 제거한 후 시험편에 생기는 오목부 대각선 길이의 측정은 계측현미경을 이용하여 실시한다. 따라서 시험기자체의 성능과 오목부 측정의 정확성이 경도 측정값의 오차를 결정한다.
오목부 두방향의 대각선 길이는 1㎛까지 판독하여야 하며 측정자에까지 오차가 있을수 있으므로 기준 시험편을 측정해서 개인오차를 사전에 구하고 오목부 대각선 길이의 측정치를 보정해주는 것이 좋다. 이렇게 측정된 오목부 두방향의 대각선 길이의 평균치를 이용하여 식에 의거 산출하거나 환산표에 의해 경도를 결정한다.
(3) 브리넬경도기실험방법
먼저 측정하고자 하는 재료에 적합한 하중과 강구의 조합을 선택하여 부하장치에서 원하는 하중치를 셋팅하고 강구를 교환한 후 측정하고자 하는 시험면이 압흔자부착 축에 수직이 되도록 설치하고 시험편은 하중의 부하도중 움직이지 않도록 지지한다.
시험하중은 압흔자에 시험면을 접촉시킨 후에 충격이나 진동없이 2～8초에서 규정된 하중을 가하고 특별한 지정이 없는 한 규정된 하중에서 유지하는 시간은 10～15초가 되도록 한다.
시험하중을 제거한 후 압입자국의 직경은 서로 직강을 이루는 2방향에 대해서 0.01㎜까지 측정하여야 하나 특별히 지정 되는 경우는 0.05㎜까지 측정도 가능하다. 브리넬 경도는 압입자국의 두방향 직경 측정치의 평균치를 이용하여 계산 또는 환산 표에 의해 환산한다.
(4) 쇼어경도기 실험방법
시험은 원칙적으로 시험편을 프레임의 시료대 위에 놓고 실시하여야 하나, 시료의 모양 , 치수, 질량들의 형편에 따라서는 계측통만을 프레임에서 떼어내고 손지지 또는 특수 모양의 지지대에 부착하여도 좋다 다만 이 경우 원칙으로 시험 결과에는 손지지 측정 또는 지지대 측정이라는 것을 명기한다. 경도를 측정할 때는 시험편을 시료대 위에 누르는 힘은 약20kgf로 한다. 다만 시료의 질량이 20kgf이상으로 서 계층통 손지지 또는 특수모양의 지지대에 부착하여 시험하는 경우에는 게측통을 시료에 누르는 힘은 계통이 안정할 정도의 힘으로도 좋다.
시험기의 조작은 지시형에 있어서는 조작링의 회전시간은 약 1초로하고 복귀조작은 수동으로 천천히 한다. 모측형에 있어서는 순간적인 해머의 반발 최고 위치를 판독하므로, 측정자는 특히 숙련을 필요로 한다. 경도 측정은 시료의 끝면에서 약4㎜이상 떨어진 위치에서 할 필요가 있고 또 때린 흔적의 중심간 거리는 1㎜이상으로 하여야 한다. 시험기의 해머를 헛때리거나 시료 받침대를 직접 때리거나 또는 계측통 눈금부를 아래쪽으로 하여야 한다.
*각 경도계의 조작 순서에 따라 정확하게 경도를 측정하되 특히 주의해야 할 사항은 다음과 같다.
1) 압입자와 맨빌은 청결하고 바르게 놓여져야 할 것.
2) 시험편의 표면은 깨끗하고 건조한 상태에 있어야 하고 매끈하며 산화물이 없어야 할 것.
3) 시험편의 표면은 평평하게 놓여져야 하고 압입자에 수직일 것.
4) 시험편의 두께는 압흔 깊이의 최소 10배는 넘어야 하며 시편을 겹쳐서 측정해서는 안됨.
5) 압입 자국사이의 간격은 최소 3～5배 떨어져야 할 것.
6) 하중 사하는 시간이 일정할 것.
6. 실 험 결 과
탄소강(100Kg)
알루미늄(50Kg)
황동(50Kg)
로크웰
93
95.5
96
88
91
89
92
93.5
92
95.5
96
96.5
94.4
93.9
90.0
91
92.5
91
평균값
95.4
평균값
91.1
평균값
92
비커스
242
239
241
111
109
113
147
148
145









평균값
240.7
평균값
111
평균값
146.7
브리넬
208
208
208
208
208
121
125
121
121
121
87.8
101
95
107
101





121
125
121
125
121
101
95
101
101
101
평균값
208
평균값
122.2
평균값
99.08
쇼어
16
32
35
33
37
25
27
29
28
30
21
23
25
23
23










19
22
23.5
23.8
20.9
평균값
34.6
평균값
27.8
평균값
22.4
7. 실 험 결 과 분 석
이번 실험은 금속 재료의 경도를 알아보기 위하여 각종(4가지)방법으로 측정해보았다. 실험 데이터가 로크웰 경도기를 사용했을 때에는 비교적 일정한 결과를 보인 반면 비커스, 브리넬, 쇼어 경도기를 사용했을 때에는 큰 오차를 보였다. 비커스 경도기를 사용한 경도측정의 경우 실험 중 잘못 실험을 하여 다시 한번 더 실험을 하였고 브리넬 경도기와 쇼어 경도기를 사용할 경우에는 경도기 사용시 미숙한 점이 많아 데이터에 많은 오차가 생긴 것 같다. 처음에는 이번 경도 측정 실험이 그리 어렵지 않아 데이터 값이 일정하게 나와 그리 어렵지 않게만 느껴졌으나 막상 실험이 끝나고 결과값을 비교해보니 너무 큰 오차값이 생겼다. 쉽게만 느껴지는 실험이었지만 이렇게 큰 오차값을 가지게 되니 실험시 더욱 실험에 집중해서 앞으로 실험에는 큰 오차가 생기지 않는 성공적인 실험을 할 수 있도록 해야겠다.
8. 참 고 문 헌
1) 대한금속학회, 금속가공실험(P347～353), 반도출판사, 1995
2) 신금속재료학(P111～114), 문운당, 2002
3) http://metal.or.kr/new/college/lecture/analysis/bun02-06-07.htm
4) http://metal.or.kr/new/college/lecture/analysis/bun02-06-02.htm
5) http://metal.or.kr/new/college/lecture/analysis/bun02-06-03.htm
6) http://hyunam.tnut.ac.kr/~littleys/경도시험.htm#2
7) http://metal.or.kr/new/college/lecture/analysis/bun02-06-05.htm

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