A+ 경도시험 레포트

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A+ 경도시험 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목차
1. 서 론
2. 실험원리
3. 실험방법
4. 시험결과의 분석
5. 결 론

본문내용

이 평균적으로 증가하는 모습을 보이고 있고, 210oC의 온도에서는 특별히 4H이후 오히려 경도값이 작아지고 있다. 위 그래프를 분석하기에 앞서 SCM 440과 마찬가지로 열처리의 종류를 먼저 파악할 필요가 있다. Al 6061의 열처리는 시효경화 열처리로써, 시효경화는 금속재료를 일정한 시간과 적당한 온도 하에 놓아두면 단단해지는 현상이다. 시효처리 단계는 다음과 같다.
a. T의 온도에서 시간이 흐르면 알루미늄의 결정격자면에 새로운 상이 나타남으로써 재질이 강화, 경화된다.
b. 계속해서 시간이 흐르면 이러한 상들이 모여 모상과 완전히 다른, 새로운 모습의 중간상이 되면서 최고의 경도를 나타낸다.
c. 시효온도를 더 높이거나 시간이 길어지게 되면 중간상이 모체로부터 완전히 분리된 석출상이 나타나면서 재료는 연화되고 이를 과시효라고 한다.
위 단계를 이용하여 그래프를 분석하면 150oC,180oC에서는 ~8H까지 a또는 b 단계에 머물러 있는 상태이고, 210oC에서는 4H 이후 c단계에 있는 것을 나타내고 있다. 온도차에 따라 이러한 차이가 발생하는 이유는 온도가 높을수록 새로운 상이 생기고 응집하는 데 필요한 원자의 확산 속도가 증가하기 때문이라고 생각한다. 그래서 210oC에서는 시효경화열처리 전 과정이 다른 온도에 비해 상대적으로 짧은 시간 동안에 보여지게 되는 것이고, 위 그래프에서는 각 조건에 따른 브리넬 경도값의 변화를 통해 이러한 사실을 확인할 수 있는 것이다. 또한 더 높은 온도에서 브리넬 경도값이 위에 있는 이유도 시효경화 진행속도로 설명할 수 있다.
5. 결 론
재료가 손상 또는 파괴되는 조건의 불분명성을 해소하기 위해 기계적 성질을 파악할 필요가 생기게 되었고, 이를 위해 인장시험 , 경도시험 등 유용한 시험법들이 등장하게 되었다. 그 중 재료의 중요한 성질인 경도를 파악할 수 있는 경도시험에 대해 브리넬 , 로크웰 , 비커스 , 쇼어 경도 시험기를 이용하여 실습하였다. 시험 과정은 비교적 단순했지만 얻은 정보와 그래프는 상당히 의미있었다. 4. 시험결과 분석에서 보여지는 두 그래프를 보면 각각 온도와 시간조건에 따라 경도값이 달라짐으로써, 열처리 과정동안 발생하는 재료의 내부적인 변화에 대해 추정할 수 있도록 돕는다. 실험자체로 얻을 수 있는 것은 많았지만 만약 시험편의 조건을 더 정확하게 맞추어 시험을 진행했다면 더 좋은 결과물을 얻을 수 있었을 것이다. 내가 생각한 오차를 줄일 수 있었던 방법 몇 가지가 있고 그 방법은 아래와 같다.
A. 경도시험에 앞서 재료를 사포로 평행하게 하는 과정은 사람의 손으로 하는 것이기 때문에 제약이 있다. 그래서 압입자를 이용하는 경도 시험기에서 오차가 발생할 가능성이 크다.
그 근거는 비커스 경도기에 대해 생각해볼 수 있다. 비커스 경도기는 인덴터를 정마름모형의 압입자를 이용하게 되는데 만약 시험편이 평평하지 않고 압입자의 대각선 방향으로 15o정도 기울어져 있다면 그 방향의 d값은 실제값보다 (sin15o)X100%의 오차를 만들어낼 것이다. 이로 인해 비커스 경도값은 산출식에 실험적인 d값을 대입했을 때 실제값과 크게 달라지게 될 것이다. 그래서 시험편을 평행하게 만드는 과정을 좀 더 정밀하게 제어한다면 더 구체적인 경도값을 얻는 것이 가능할 것이다.
B. 압입자를 이용하는 경도 시험기를 사용했을 때 주변부가 가공경화되는 특성도 고려해야 한다.
각각 한 개의 시험편을 배부 받았기 때문에 동일한 시험편에 4가지 경도시험을 진행하였다. 그런데 만일 압입자를 이용하는 경도시험기를 사용한 후에 다른 경도기를 사용할 경우, 후자의 경도시험값은 정확하지 않을 수 있다. 왜냐하면 먼저 진행한 경도시험으로 인해 압입자 주변이 가공경화 되었기 때문이다. 가공경화로 인해 발생하는 오차를 줄이기 위해서는 압입부 사이의 간격이 충분히 멀어서 영향을 줄일 수 있도록 조금 더 큰 시험편을 사용할 수 있다고 생각한다.
C. 정밀하게 제어한 시험편이 있다면 정확한 경도값을 얻을 수 있지만 브리넬 경도의 경우 다른 값을 나타낼 수 있다.
브리넬 경도의 경우 시험편을 압입한 후에 그 형상을 확대경을 이용하여 확인한 후에 치수를 잰다. 만일 시험편이 완벽한 조건을 갖춘 상태로 시험되더라도 실험값은 실제와 달라질 수 있는데 그 이유는 치수를 재는 주체가 사람이기 때문이다. 브리넬 경도는 압입형상을 확대경을 통해 확인함으로써 파악하는데 사람의 눈은 치수의 미소한 값까지 확인할 수 있을 만큼 정밀하지 않다고 생각한다. 그래서 완벽한 시험편이더라도 브리넬 경도 시험기를 사용할 경우에는 그 값이 실제와 어느정도 차이가 발생할 수 있다고 생각한다.
위와 같은 문제를 해결하면 좀 더 완벽한 결과물을 얻을 수 있을 것이고 그래프형상은 다소 차이를 보였을 것이다. 그런데 그래프에 대해 조금 더 나아가면 Al 6061의 그래프형상이 왜 위와 같이 나타났는지 사실은 이해하기가 어렵다. 왜냐하면 Al 6061의 시효경화 열처리에 있어서 150o와 180o는 낮은 온도가 아니기 때문에 시효경화 열처리의 전형적인 모습인 ‘산’과 같은 형상이 나타나야 하기 때문이다. 그런데 위 그래프는 비교적 우상향하는 모습을 보이고 있어서 왜 이런 차이가 발생했는지 이해하기가 어렵다. 좌표축을 서로 바꾸어 보아도 마찬가지 결과를 나타냈다. 이러한 결과는 온도조건과 시간, 편평도, 경도 계측 중 한 부분에 큰 오류가 있었기 때문이라고 생각한다. 온도조건과 시간의 경우 데이터를 입력하면 기계를 이용하여 비교적 정확한 조건을 맞출 수 있기 때문에 아마도 시험편의 편평도와 경도 계측처럼 인력이 필요한 과정 중에 발생했을 가능성이 높다고 생각한다. 만일 실험의 각 과정을 더 정밀하게 제어했다면 보다 정확한 결과물을 얻어낼 수 있었을 것이다.
부 록
*용체화처리 온도: 530oC, 유지시간:1H, 수냉 / 시효온도: 150o, 유지시간:4H 조건의 Al 6061 확대사진
SCM 440 조직 사진을 보면 같은 시간 템퍼링 온도가 높을수록 전위밀도가 감소하는 모습을 볼 수 있고, Al 6061의 조직사진에서는 유지시간이 길어질수록 석출상이 차지하는 부분이 증가하는 것을 볼 수 있다.

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