재료,비파괴시험 및 조직검사,금속의 응고와 결정검사

(3) 재료시험

[1] 인장강도시험

 

재료의 외력이 정적으로 작용하여 재료가 파단 되려고 할 때 재료 단면의 단위 면적에 대한 최대 저항력을 강도라고 한다.

                     
① 인장강도

② 연신율
  

③ 단면 수축률

④ 내력 = 주철과 같이 항복점이 없는 재료에서는 0.2%의 영구변형이 일어날때의 응력값을 표시한 것

＊내력 = W/A

[2] 경도시험

① 브리넬 경도()

지름이 D인 강구로 하중 P로 압입 후 하중을 자국의 표면적으로 나눈 값. (a)
             

② 비커스경도

대면각이 136°인 다이아몬드 피라미드를 사용.(b)
      

③ 로크웰 경도

기준하중 10kg. B스케일 하중 100k. C스케일 하중 100kg

H_RC : 꼭지각이 120° 인 다이아몬드 원뿔을 사용. (c)
     H_RC = 100 – 500h

 H_RB: 지름이 1.588(1/16”)인 강구를 사용.(d)

   H_RC = 130 – 500h

④ 쇼어 경도

낙하체를 이용한 반발경도 (e) 
                          

[3] 충격 시험 

인성과 메짐을 시험하기 위한 시험법이다.
           E = WR(cos B – cos a)(kgㆍm)
          
           E: 충격 에너지                                        
           U: 충격 값
           A: 노치부의 단면적
           R: 해머길이
         : 파괴 후 각도
         : 낙하 전 각도

① 종류 : (가) 샤르피식
              (나) 아이조드식

[4] 피로 시험 

재료의 안전 하중 상태에서도 작은 힘이 계속적으로 반복하여 재료에 파괴를 일으키는 것을 피로 시험이라 한다.
                     S-N 곡선     {S: 응력, N: 반복횟수}

[5] 크리프 시험

재료에 인장 강도보다 작은 하중을 일정 온도에서 오랜 시간 가해주면 재료가 점차 늘어나서 파괴된다. 이러한 성질은 온도가 높을수록 발생하기 쉬우며, 용융점이 낮은 금속은 상온에서 생긴다. 이러한 현상을 크리프(Creef)라 한다.

 

(4) 비파괴 시험

재료의 시험은 일반적으로 파괴하여 시험하지만 제품의 원형을 유지하고 재료 그 자체에 대하여 균열, 또는 그 밖의 결함을 확인하기 위하여 시험한다.

① 타진법
   ② 자분탐상법
   ③ 침투탐상법
   ④ 초음파
   ⑤ 방사선
   ⑥ 형광탐상법

(5) 조직 검사

[1] 메크로 조직 검사

확대경을 사용하거나 육안으로 직접 관찰하여 금속 조직의 결함을 확인한다.

  ① 균열, 기공, 편석 등의 결함
  ② 기계가공에 의한 재료의 상태
  ③ 결정 입자의 크기와 형태
  ④ 수지상 결정의 발달 방향 및 크기

[2] 현미경 조직 검사

금속 현미경을 이용하여 고배율로 확대하여 금속조직의 결함을 확인한다.

(6) 금속의 응고와 결정 검사

[1] 금속의 응고

용융한 금속이 냉각될 때, 응고점 이하로 온도가 내려가면 용융금속 중의 소수의 원자가 규칙적인 배열을 하여 매우 작은 결정핵을 만든다. 생성된 결정핵이 성장하여 수지상 결정을 형성하고 중심부로 향하여 성장하여 주상 결정을 만들며 응고된다.
 

[2] 결정 격자

결정이란 3차원 공간에서 규칙적으로 배열된 원자의 집합체를 말한다.

① 체심입방격자(BBC): 기계적인 강도가 매우 우수한 결정 격자이다.(a)
           [예] Cr, δ – Fe, Mo, W, V
② 면심입방격자(FCC): 전성, 연성이 우수하여 가공성이 좋은 결정격자이다.(b)         
           [예] Al, r-Fe, Ni, Cu, Ag, Pb
③ 조밀육방격자(HCP): 강도 및 전영성, 점성이 조금 떨어지는 결정 격자이다.(c)      
           [예] Cd, Co, Mg, Zn, Ti, Ce
 

 [3] 고용체

다른 성분의 금속이 융합 상태로 되어 각 성분 금속을 기계적인 방법으로 구분할 수 없을 때 이것을 고용체라 한다.

① 침임형 고용체: Fe-C (a)
② 치환형 고용체: Ag-Cu, Cu-Zn (b)
③ 규칙 격자형 고용체: Ni₃- Fe, Cu₃- Au, Fe₃- Al (c)
 

[4] 금속간 화합물

서로 다른 금속이 화학적으로 결합하여 다른 성질을 가지는 독립된 화합물로 특징은 강하고 경도가 높고 내마멸성이 우수하다.
(Fe₃C, Cu₄Sn, CuAl₂, Mg₂Si)