재료의 구조

목차

제1장 재료의 구조

제2장 결정체의 결함

제3장 상태도

제5장 변형과 강화기구

제6장 파괴역학

제 7장 피로와 Creep

제 8장 탄소강

본문내용

증가하면서 완전 취성 파괴 -> 천이 영역 -> 연성 파괴로 파괴거동 변화
*천이온도 : 천이 영역에서 파괴하중, 단면 수축률, 연성파괴 파면률이 급격히 변화하는 점의 온도
에너지 천이온도, 15ft-lb 천이온도, 파면 천이온도, 무연성 천이온도
2)Notch의 영향
: 동일 온도에서 평활 시험편에서 연성파괴를 하는 재료라도 notch시험편에서는 취성 파괴를 일으킬 수 있다. -> 3축 응력상태가 소성변형을 곤란하게 만듦
3)화학성분의 영향
C, H, O, N, H -> 천이온도 상승시킴
Mn, Ni -> 천이온도 저하시킴
4)미시조직의 영향, 결정립의 미세화, 탄화나 질화물의 미세분산 => 인성의 상승효과
ex)연강재의 불림, martensite의 뜨임
5)이방성의 영향
: 충격값, 단면수축률의 영향은 현저, 항복점, 인장강도에는 거의 영향 없음.
6.5 파괴역학
: 기계구조물을 구성하는 재료 내부에 어떤 크기의 결함의 존재나 균열의 발생을 가정하여 안전한 사용에 있어서의 제작조건, 사용조건을 확립하는 학문.
1) 파괴인성(fracture toughness) : 균열 전파에 대한 재료의 저항력
* Mode I
x =
{ KI} over { SQRT { 2 pi r} }
cos(
{ theta } over { 2}
)[1-sin
{ theta } over { 2}
sin
{ 3theta } over { 2}
]
where KI = stress intensity factor (응력 확대 계수)
*파괴조건 : KI > KIC (파괴인성)
* KIC 가 클수록 균열 진전을 시키기 위해서는 큰 응력이 필요.
제 7장 피로와 Creep
1)재료의 피로와 피로한도
①피로파괴 : 변동응력을 받아 그 최대 응력이 정적인 파괴응력보다 작은 경우라도 어느 반복 횟수 후에 파괴 되는 것.
②피로시험 : 일정한 치수의 시련에 실제 변동하중을 가하여 재료가 파괴될 때 까지의 응력 반복 횟 수를 구하는 시험.
③시험방법 : 회전 굽힘 피로 시험기(제일 많이 씀), 평면 굽힘 시험기, 비틀림 피로 시험기, 인장· 압축 피로 시험기.
cf)비틀림 피로한도 < 인장·압축 피로한도 < 회전굽힘피로한도
④평가방법 : S-N곡선 (Wohler curve)
⑤피로한도 : 영구히 파괴되지 않는 최대한의 피로 응력.
⑥피로강도 : 시간 강도 + 피로 한도
2)피로한도에 영향을 미치는 제인자
①노치효과 : 노치 부분의 응력 집중.
노치계수( ) =
{ 노치가 없는 시험편의 피로 한도} over {노치가 있는 시험편의 피로 한도 }
> 1
②치수효과 : 치수가 커질수록 피로 한도 저하.
③표면상태 : 거칠수록 피로 한도 저하.
④부식작용 : 부식하면 표면이 거칠어 지므로 피로 한도 저하.
⑤온도 : 강재의 경우 400oC 이상에서 피로 한도 저하.
⑥압입 : 가열 끼워 맞춤시 1/2로 저하.
⑦과소응력과 과대응력의 반복 : 과소응력 반복시 피로한도 증대, 과대응력 반복시 피로한도 저하.
⑧피로강도의 개선
ㄱ.표면경화열처리 : 질화, 침탄, 고주파 퀘칭
ㄴ.상온가공처리 : 압연, Shotpeening
ㄷ.coaxing : 과소응력을 단계적으로 상승시켜 반복시킬 때 피로한도가 향상되는 현상.
제 8장 탄소강
1.철의 분류
A.순철(pure iron) : 0∼0.01%C
B.강(steel) : 0.01∼2.1%C - 탄소강, 특수강(합금강)
C.주철(cast iron) : 2.1∼6.67%C - 보통주철, 합금주철
2.강의 분류
구분
순철
강
주철
제조법
전기분해
제강로
cupola
열처리 경화법
담금질효과 없음
담금효과大
담금질안함
가공, 용접성
연하고 양호
소성, 절삭, 용접양호
절삭가능, 용접성불량
기계적성질
연성큼
강도, 경도大
연율小, 취성大
3.순철
A.연하고 전성, 연성이 풍부 -> 기계재료로 부적합, 전기재료로 사용
B.변태 : 1400oC 이상 : -Fe BCC A4
910∼1400oC : -Fe FCC A3
910oC 이하 : -Fe BCC
768oC : 자기 변태 Curie Point A2
4.조직과 결정구조
기호
명칭
구조
-Fe
-Ferrite
BCC
-Fe
austenite
FCC
-Fe
-Ferrite
BCC
FeC3
cementite
사방정계 , 금속간화합물
+ FeC3
pearlite
기계적혼합
+ FeC3
ledebunte
기계적혼합
A. Ferrite(HB =80)
a . -Fe에 최대 0.025%까지 C가 고용된 고용체
b .연하고 연성이 크나 인장강도는 작다.
c .상온에서 강자성체
d .현미경 조직은 백색으로 나타남
e .경화능력 無
B. Pearlite(HB =300)
a . ferrite와 FeC3의 공석합금.
b .강하고 인성이 크다.
c .현미경 조직은 흑백색의 파상선 형성
d .경화능력이 大
C. Cementite(HB =800)
a .탄화철로 침상 또는 망상조직
b .경도, 취성이 크다.
c .상온에서 강자성체
d .담금질해도 경화되지 않는다.
5.탄소강의 성질
A.물리적 성질 : 비중, 비열, 열전도도, 열팽창계수, 전기저항등 ferrite와 cementite 의 혼합조직이므로 각 성분의 중량 또는 원자량에 의해 직선적으로 변함.
B.기계적 성질
a .강종류에 따른 기계적 성질
ㄱ.아공석강 : 인장강도, 경도, 항복점은 탄소량 증가에 따라 증가
연율, 단면수축률은 탄소량 증가에 따라 감소
ㄴ.공석강 : 인장강도가 최대
ㄷ.과공석강 : 인장강도는 C량 증가에 따라 감소, 경도는 C량 증가에 따라 증가
ㄹ.기계적성질의 계산은 표준조직에 한하여 적용
b.온도에 따른 기계적성질
ㄱ.청열취성 : 200∼300oC 정도에서 취성이 발생. 청색의 산화막을 형성.
ㄴ.적열취성 : 황이 많은 강이 고온에서 취성을 나타냄. 적색의 산화막을 형성.
ㄷ.고온취성 : Cu의 함량이 0.2%이상일 때 취성 발생(일반적으로 0.1%이하)
ㄹ.상온취성 : P는 결정입자를 조대화시켜 취성발생.
ㅁ.저온(냉간)취성 : 100oC부근에서 충격치가 최대. 상온 이하에서 현저한 취성을 보임.
C량이 많을수록 취성이 큼
c.탄소강의 가공성질
ㄱ.고온가공(열간가공)

키워드

재료,   결정체,   상태도