경도시험

목차

1. 경도 시험의 목적

2. 경도시험의 종류

3. 경도시험방법

본문내용

순서
① 시편을 앤빌 위에 놓고 핸들을 돌려 압자에 가까이 한다.
② 다이얼 인디케이터의 베젤(bezel)을 돌려 장침의 위치에 SET 눈금에 맞춘다.
③ 트리거를 천천히 돌린다.
④ 규정 하중이 부하되고부터 30 sec 경과 후 트리거를 원위치로 되돌린다.
⑤ 주 하중을 제거한다.
⑥ 장침이 가리키는 눈금을 읽는다. (로크웰 경도 측정)
(눈금판에는 2중으로 눈금이 붙어있다. 바깥쪽은 C-스케일, 안쪽은 B-스케일이라하며 C란 diamond cone을 의미하고 B란 steel ball을 의미한다. 전자에서는 150 kg을 인가하였을 때, C숫자가 55.5이었다고 하면, 이것을 로크웰 경도 C55.5라고 하며 HRC55.5라 쓴다. B-스케일, C-스케일은 알파벳을 연상시키므로 사용한 압자와 하중의 조합에 의해서 여러 가지의 스케일이 사용되고 여기에 알파벳의 기호를 붙여 부른다. (단, KS에는 B 및 C가 규정되어 있다.)
4) 유의 사항
① 시편의 양면은 원칙적으로 평면이어야 하며, 서로 평행하여야 한다.
② 압입자의 강구를 교체한 경우, 시험기의 최대 하중을 걸어 예비 시험을 한 뒤 측정한다.
③ 시편 위의 자국들 간의 거리는 적어도 4d 이상, 시료의 가장 자리에서 2d 이상으로 한다.
5) 비교 및 고찰
이 실험에서 시험중 중요한 것은 로크웰 경도기에서 다이얼게이지를 측정할 때 기구 뒷부분의 평행추가 움직이지 않을 때 그 값을 읽어야 한다. 그렇지 않으면 값을 읽으려고 할때 게이지의 눈금침이 계속해서 변할(하락)것이다. 그리고 기계를 다루는데 있어서 미소한 힘의 발생에도 신경을 가져야 한다고 생각이 든다.
좀 더 정확한 실험값을 얻기 위해서는 다음과 같은 사항에 유의를 하며 실험에 임해야 한다.
압자와 시편 받침대는 깨끗하고 잘 놓여져야 한다.
시편의 표면은 깨끗하고 건조해야 하며, 평탄하고, 산화물이 없어야 한다. 약간 거칠은 표면도 Rockwell 시험에서는 허용될 수 있다.
시편 표면은 평탄하고 압자에 수직이어야 한다.
원통형 표면의 시험에서는 낮은 값을 나타내는데, 이때의 오차는 곡률, 하중, 압자, 재료의 경도 등에 의존한다. 이런 효과에 대한 실험적, 또는 이론적인 보정이 출판되어 있다.
시편의 두께는 반대편 표면에 흔적이나 불룩해짐이 나타나지 않을 정도여야 한다. 최소한 압흔 깊이의 10배의 두께가 권장된다. 시험은 단일 두께의 재료에서만 행하여야 한다.
압흔 사이의 거리는 압흔 지름의 3～5배 이상이어야 한다.
하중을 가하는 속도는 표준화 되어야 한다. Rockwell 경도계에서는 대시포드(dashpot)를 조정하여 조절할 수 있다. 하중부과 속도를 주의 깊게 조절하지 않으면, 연한 재료에서는 상당한 경도값의 변화가 있게 된다. 이런 재료에서는 주하중이 충분히 가해지자 마자 Rockwell 시험기의 작동핸들 을 곧 제자리로 돌려야 한다.
<< 비커스 경도 시험 >>
- 대면각 136°의 다이아몬드 피라미드 형상의 압자로 P (kg)인 하중으로 자국을 만들고, 접촉면의 단위 면적당의 압력 (kg/mm2)을 경도로 나타낸 것이 비커스 경도)이다.
여기서,d: pyramid의 대각선 길이
θ: pyramid의 대면각의 각도
비커스 경도 값은 다음의 공식으로부터 구해진다.
HV : 비커스 경도
F : 시험 하중(N)
S : 오목부의 표면적(㎜2)
d : 오목부 대각선의 평균 길이(㎜) ― 대개 0.5 mm 이하의 값
θ : 다이아몬드 누르개의 대면각(136°)
위 식의 적용은 원칙적으로 시험하중 9.807 ~ 490.3 N {1 - 50 ㎏}인 경우에 가능하며 HV의 수치에는 단위를 붙이지 않는다.
[ 시험 순서 ]
① 시험면이 시험대와 완전히 평행되게 놓는다.
② 시험면에 현미경의 일정 배율로 초점을 맞추고 시험위치를 결정한다.
③ 비커스 경도 환산표를 참조하여 시험하중을 선정한다.
④ 압입자를 시험면에 접촉시켜 하중을 가한다.
⑤ 하중유지시간은 30초가 원칙이지만 단단한 강일 때에는 15초로 한다.
⑥ 하중을 제거하고 대각선의 길이를 직각방향으로 1/100mm까지 2회 측정하여 계산 경도 값과 환산 경도 값을 구한다.
⑦ 계측용 현미경의 눈금은 시험 전에 영점을 확인한다.
[ 유의 사항 ]
① 시편의 다듬질은 자국의 대각선 길이를 그 측정값의 0.5% 또는 0.002 mm 중 어느 것인가 큰 값까지 쉽게 측정할 수 있는 정도이어야 한다.
② 시편은 원칙적으로 평면에 있으며 수평으로 고정되어야 한다.
③ 시편의 두께는 대각선 길이의 1.5배 이상이어야 한다.
④경도를 측정하는 중심 위치는 이미 측정한 자국의 중심에서 4d 이상, 가장자리에서 2.5d 이상으로 한다.
⑤ 하중을 규정의 크기로 유지하는 시간은 30초를 표준으로 한다.
4. 기타
재료의 경도는 개인의 경험에 따라 많은 의미를 가질 수 있는 용어로 불분명하게 정의된다는 것을 알 수 있었다. 일반적으로 경도는 흔히 변형에 대한 저항성을 의미하며, 금속에서 경도는 그들의 소성변형, 즉 영구변형에 대한 저항성을 나타낸다. 재료의 역학에 대해 공부하는 우리들에게 경도는 압흔에의 저항을 뜻하며 브리넬 경도시험의 원리를 이해하고 사용할 수 있다는 것은 매우 유용한 일이라 여겨진다
주의사항
시편이 너무 얇거나, 너무 시편 가장자리에서 측정했거나, 또는 누름의 위치를 서로 너무 가까이 했을 경우 한번 눌린 것의 주변 조직이 치밀해지기 때문에 부정확한 결과가 나온다.
압입경도의 문제점
압입변형에서 압흔 주변은 변형에 따른 응력이 생기며 이때의 응력분포나 탄성에 의한 복원 정도는 압자의 형상에 따라 다르다. 측면에 가까운 부분이나 박판의 경우는 올바른 경도를 나타내지 못한다.
압입변형의 대부분은 소성변형으로 소성변형에 의한 경화정도는 경도에 크게 영향을 미친다. 따라서 압흔 주변도 경화하므로 여기서의 경도는 올바르지 않다. 소성변형은 부하시간에 관계되므로 변형이 완료될 때까지 충분한 시간을 주어야 하며 실제로 부하시간을 규정하는 경우가 많다.
곡면의 측정은 평면의 경우와 측정치가 다르므로 보정을 요하고 면이 거칠면 측정치가 바르지 못하다.
압자가 강일 때에는 압자의 변형도 문제가 된다.

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