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가공경화실험

가공
by

보라 김

on 12 March 2013

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Transcript of 가공경화실험

Milena Flament 재료의 종류와 사용목적에 따라 증가시키는 방법이 여러 가지 있다. 마르텐사이트 강화(Martensite transformation hardening) 하는 목적은? 가공경화 실험을 - 금속 재료의 기계적 성질
(연성, 전성, 인성, 강도, 취성, 경도, 가주성, 피로, 탄성) 등이 있다. 하지만 그 중에서 강도가 차지하는 비중이 제일 크다. Rockwell
hardenss
tester
주의점 work hardening 가공경화 실험 상온에 방치해 두어도 단단해지는 경우와

어느 정도 가열하지 않으면 단단해지지 않는 경우가 있는데,

상온에서 단단해지는 것을 상온시효 또는 자연시효라 하고,

어느 정도 가열해야만 단단해지는 경우를 뜨임시효 또는 인공

시효라고 한다. 시효경화(age hardening) 가공경화(working hardening) 금속은 일반적으로 가공하여 변형시키면 단단해지는데,

그 굳기는 변형의 정도에 따라 커지며,

어느 가공도 이상에서는 일정해진다는 것을 뜻한다. 분산경화(dispersion hardening) 고용되지 않는 미립자의 분산 때문에 생기는 경화이다. 마르텐사이트는 탄소의 과포화 고용체이다.

따라서 전위가 마르텐사이트를 통과하려면 전위는 탄소원자와의 상호작용을 거쳐야한다.

따라서 전위 – 칩입형 원소간의 강화효과를 뜻한다. 고용강화(soild solution hardening) 용질원자에 의한 응력장이 가동전위의 응력장과

상호작용을 하여 전위의 이동을 방해하여 재료를 강화시키는

형태이다. - 경화방법에 따라 장단점을 가지고 있어 사용할 용도와

환경, 재료목적, 경제성 등에 따라 선택하여 사용한다. - 여러 가지 경화방법 중에 이번 실험에서는 소성변형시 전위의 이동으로

야기되는 가공경화 현상에 대해 실험을 한다. - 가공정도와 경도의 상관관계를 살펴봄에 따라 변형이 경도에 미치는 영향을

실험 할 예정이다. 이론적 배경 - 가공경화(working hardening)란

금속이 소성가공에 의하여 경화되는 현상이며 변형경화(strain hardening)

이라고도 부른다.

- 금속재료는 소성가공에 의하여 성질이 변한다. - 인장강도와 경도는 상승, 연신율과 단면 수축률 및

인성은 감소한다.

- 가공경화가 일어나는 원인은

전위 밀도의 증가로 인하여 일어난다. 경도 경도(hardness)란

국부적 소성변형에 대한 재료의 저항성을 나타내는 기계적 성질이다. 금속 표면의 흠집이나 흠등 로크웰 경도기를 이용한 로크웰 시험법 로크웰 시험법은 로크웰 경도기를 이용하여 실험이 이루어진다. 로크웰 경도기는 누름자로 지름이 1/16, 1/8, 1/4, 1/2in.(4.588, 3.175, 6.350, 12.70mm) 인 경화 강구와 아주 단단한 재료의 시험을 위한 원추형 다이아몬드 [브레일]누름자가 있다. 누름자를 이용하여 첫 단계에서 압입자에 미리 10㎏의 초하중(primary load)을 걸어주어 시편에 접촉시켜 표면상에 존재할지도 모를 결함에 의한 영향을 없앤다. 

두번째 단계에서 압입자에 주하중(major load)을 더 걸어주어 압입자국이 더 깊어지게 한다.

그 후 주하중을 제거하고 초하중과 주하중에 의한 압입자국 길이의 차이로써 경도를 평가하는 것이다. 압입 깊이의 차이가 자동적으로 다이알 게이지에 나타나
금속의 경도를 표시하기 때문에
로크웰 경도 측정에서 하중은 추에 의해서 부가되며
다이알 게이지로부터 직접 경도 값을 읽을 수 있다.  또한 여러 하중 조건에 따라
각기 다른 종류의 압입자가 사용되므로
넓은 범위의 경도 값이 정확하게 측정된다. 이 시험법은 브리넬 경도 시험법보다 압입자국을 적게 내며 따라서
더 얇은 시편을 측정할 수 있다. 

그러나 그만큼 시편의 표면은 브리넬의 경우보다 더 평평해야
정확한 값을 갖는다. 여러가지 경도 측정법 브리넬 경도 시험 방법 구형의 압입자를 일정한 하중으로 시편에 압입함으로써 경도 값을 측정하는 방법이다.

이 방법은 압입자의 크기뿐만 아니라 통상 시험 하중도 다른 경도 시험법에 비해 크기 때문에 얇은 부품,

특히 표면만의 경도를 알고자 하는 경우에는 적합지 않으며 주물제품 등 비교적 불균일하고 현상이 큰 재료의 경도 측정에 주로 사용된다. 이 시험법은 여타의 압입 경도시험과 마찬가지로

부하속도(그림11)와 하중유지시간(그림12)에 따라

경도 값이 달라짐으로 이를 고려해야 한다. 특히 하중 유지시간의 경우에는 그 변화에 따라 경도 값도 많이 달라지므로 대체로 10~15초를 그 표준조건으로 잡고 있다.

또한 시편 표면의 압입자국을 정확하게 측정하기 위해서는 경도시험의 전 과정으로서 반드시 마무리 작업을 거쳐야 한다. <부하속도에 따른 변화> <하중 유지시간에 따른 변화> <브리넬 경도계> 비커스 경도 시험 방법 대면각(對面角) 136°인 피라미드형 다이아몬드 압자(壓子)를
재료의 면에 살짝 대어 눌러 피트(pit:들어간 부분)를 만들고,

하중(荷重)을 제거한 후 남은 영구 피트의 표면적(表面積)으로 하중을 나눈 값으로 나타내는 경도를 비커스경도(Vickers hardness)이다.
<그림 a.b> 따라서 이 방법은 다른 하중을 사용하여 측정한 값을 서로 그대로
비교할 수 있다는 장점이 있다.

또한 작은 하중을 이용하여 작게 움푹 패인 곳을 만들어 경도를
측정하는 것이 가능하므로 미소(micro)경도시험기로서 사용되고 있다. <그림 c> 쇼어 경도계 쇼어경도(Shore hardness)는 선단에 다이아몬드를 끼운 추를
떨어뜨려 충돌해서 튀어 오른 높이로 굳기를 나타내는 방법인데,
취급이 비교적 간단하고 오목하게 팬 일이 거의 없는 특징이 있다. 불규칙한 모양의 시편의 경도를 측정하고자 하는 경우 쇼어 경도계와 같은 반발경도계를 이용하여 경도를 측정할 수 있다. 최근에는 반발경도계가 인기를 많이 잃었지만 적절히 사용한다면 매우 유용한 방법이다.

단, 반발경도계를 성공적으로 쓸 수 있는가의 여부는 사용자의 기술에 크게 의존하는데 그 이유는 계기가 수직으로 놓여 추가 튀어 오를 때 관 내벽과의 마찰이 없어 튀어 오른 높이가 올바른 값이 되어야하기 때문이다. 실험방법 구리 막대를 Cutting Machine를
이용해서 10x10x50mm의 크기로
절단하여 3개의 구리 시편을 준비한다. 그리고 준비된 시편을 가공 전에
400℃의 furnance 안에서 약 20분 정도 소둔처리 한다 적당한 온도로 가열한 후, 천천히 냉각하는 조작 각각의 시편들 중 A시편은 표준시편으로 하고,

나머지 시편들(B,C)은 인장시험기를 사용하여

각각 5,10 ton의 하중을 주어 가공시킨다. 연마기를 이용해서 모든 시편의 압력이
가해진 면을 경면 처리한 후,
각 시편의지름과 높이를 측정하고
로크웰 경도기로 각각 5회 이상
반복 측정하여 경도값을 기록한다.
황동, 구리등의 경도 측정에는
B scale(하중 100kg, 강구 1/16'')이
적당하다. 이러한 시편들의 미세조직을 관찰하기 위해서

압력이 가해진 면에 대하여 자른 후

hot mounting하여

표면을 grinding 및 polishing한다. 시편들의 표면을 적당히 부식시킨 후
금속 현미경으로 결정립 모양과 입도 등
각기 시편들의 미세조직을 관찰하여
사진으로 촬영하고
Rockwell hardness tester로
각각의 하중에 따른 경도로 측정한다. Thank you 경도를 측정하여 표준시편의 경도와 비교하여
표준시편이 가지는 범위 내의 경도값을
나타내는지 확인한다. B scale C scale 표준시편을 stage위에 올리고 작은 원내에
있는 작은 바늘을 set에 맞추고 외부에 있는
큰바늘을 영점에 맞춘다. 시편을 stage 위에 올려놓고 동일한 방법으로
경도를 측정한다.
시편을 올려놓고 작은 바늘의 set을 '0'점에
맞춘 다음,
아래의 빨간 버튼을 눌러 경도를 측정한다. 5조
20104498한천하
20104522김유진
20124487김보라 출처 네이버 지식백과사전
구글 이미지
실험책 Q&A 강도를
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