재료시험법 - 경도시험/충격시험

(2) 경도시험

   금속재료시험에서 경도는 재료의 기계적 성질을 결정하는 중요한 것으로서 인장

   강도와 함께 널리 사용되고 있다. 경도의 본질은 마모 및 절삭성 등에 대한 저항

   으로 측정한다. 경도를 시험하는 방법에는 다음과 같은 네 가지가 있다.

  

   1. 브리넬 경도시험(Brinell hardness test)

      담금질한 고탄소강이나 특수강의 강구를 시험편의 시험면에 대고 일정한 하중

      P(N)를 걸어서 30초 동안 눌러 주어, 이때의 하중을 시험 면에 생긴 오목부

     분의 표면적 Acm2로 나눈 값을 브리넬 경도라 하며 가공하기 전 재료의 경도

     를 시험하는 데 많이 쓰인다. 브리넬 경도(HB)를 구하는 식은 다음과 같다.

 

 

     시험하중은 강구의 지름, 재료의 종류에 따라 다르다. 따라서 다른 하중 P또

     는 강구의 지름D를 써서 시험 결과를 비교하려면 P와 D의 일정비를 일정하

     게 하여야 한다.

 

  [그림 4-3] 브리넬 경도 형상                                        [그림 4-4] 브리넬 경도 압입 형상

 

   2. 비커즈 경도시험(Vickers hardness test)

     꼭지각이 136° 되는 사각뿔형(피라미드형)인 다이아몬드 압입자를 사용하여 시험편을 눌

     러 시험편에 생긴 피라미드 모양의 오목부분의 대각선을 측정하여 경도를 구한다. 압입

     부의 흔적이 극히 작으므로 경화된 (침탄층, 질화층, 탈탄층 등의) 강이나 정밀가공 부품

     박판 등의 시험에 쓰이며 하중을 임의로 변화시켜도 일정한 측정값을 얻을 수 있다.                     
     비커즈 경도(HV)는 하중을 자국의 표면적으로 나눈 값으로 표시한다.    

 

   [그림 4-5] 비커즈 경도

 

 

  3. 로크웰 경도시험(Rockwell hardness test)

     로크웰 경도에는 B스케일과 C스케일이 있는데 B스케일은 100N의 하중에서

     1/16in(1.588mm)의 강구를 사용하며, C스케일은 150N 하중에서 꼭지각 120°의

     다이아몬드 원뿔을 사용하여 측정한다.

 

                    B스케일 : HR_B = 130-500h C스케일 : HRc = 100-500 h

 

     여기서 h는 처음하중과 시험하중으로 생긴 압입자국깊이의 차이이다.

     로크웰 경도 특징은 얇은 재료 및 작고 열처리된 단단한 재료에도 적용이 가능

     하며 개인차나 측정오차가 적다. 또 압흔이 비교적 작으므로 완성된 제품의 경

     도 측정으로 적합하다.

  

  4. 쇼어 경도시험(Shore hardness test)

     작은 다이아몬드를 선단에 고정시킨 낙하체를 일정한 높이h0에서 시험편 위

     에 낙하시켰을 때 반발하여 올라간 높이를 h라 하면 쇼어 경도(Hs)는 다음 식

     으로 표시한다. 

 

(3) 충격시험

 

   재료가 충격에 대하여 저항하는 성질을 인성(toughness)이라고 하며, 인성과에 메짐

   성(brittleness)을 알아보기 위하여하는 시험을 충격시험(impact test)이라 한다. 해

   머를 일정한 높이에서 떨어뜨리면 시힘편에 충격이 가해져서 파단되고 나머지 힘

   으로는 해머가 반대쪽으로 올라가게 되는데, 이 올라가는 높이로서 재료에 대한

   인성을 측정한다. 시험기에는 여러 가지가 있으나 금속 재료의 충격 시험기로서

   많이 쓰이는 것에는 샤르피(Charpy type)형과 아이조드형(Izod type)이 있으며, 모

   두 일정한 중량을 가지고 있는 펜듈럼 해머를 일정한 각도로부터 내리쳐서 수직

   의 위치에 있는 시험편을 1회의 충격으로 부러뜨려 파괴될 때에 소모된 에너지를

   그 재료의 충격값, 즉 강인성으로 나타낸다.

 

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