재료실험 레포트

문서 내 토픽

1. 인장시험

이번 실험은 스틸, 황동, 알루미늄의 3가지 재료를 사용한 인장 실험으로 각 재료들의 신장률을 측정하여 인장 응력과 비교하고 파단면을 관측하여 각 파단면의 특성을 알아보았다. 연성 재료는 항복점 전에는 비교적 직선에 가까운 기울기를 보이고 있으며, 취성 재료인 황동은 곡선 형태를 보이고 있다. 연성 재료는 항복점이 쉽게 알 수 있었지만, 황동은 일반적으로 항복점이 발생하는 변형률 ε=0.002를 이용하여 항복점을 대략적으로 알 수 있었다. 황동은 취성 재료인 만큼 스틸과 알루미늄보다 탄성 영역이 짧아서 그래프로는 탄성 영역을 쉽게 확인할 수 없었다. 계산값을 보면 취성인 황동은 항복 강도가 가장 작았으며, 알루미늄은 항복 강도가 가장 크다. 그리고 스틸은 파단 강도가 가장 컸다. 파단면 역시 결과값과 비교하였을때 황동은 네킹이 거의 없고, 파단면이 비교적 수평인 모양으로 연성이 적음을 알 수 있고, 알루미늄은 완전연성파괴의 파단면을 가짐으로써 연성이 가장 높다는 것을 알 수 있다.
2. 비틀림실험

이번 실험은 황동과 스틸의 비틀림 거동을 파악하고자 하는 실험이다. 실험 결과는 강이 황동보다 전단강도, 항복강도가 높게 나왔다. 황동의 토크는 계속 증가하였고, 강의 토크는 어느순간부터 정체되었다. 이는 실험 과정 중에서의 실수와 실험 기구의 문제로 보인다. 핸드휠을 돌릴 때 토크미터와 회전각도판을 0으로 맞춰야 하나 공회전을 하여 손으로 각도판을 고정시키는 과정에 외력이 발생해 측정값에 오류가 생긴 것 같다. 오차가 생각보다 크게 나왔지만 스틸이 황동보다 경도가 높은걸 알 수 있다.
3. 경도시험

이번 실험은 황동과 스틸의 경도를 알아보기 위해 Brinell, Rockwell, Vickers의 3종류의 경도 실험을 하였다. 스틸이 대부분 높은 경도 값을 보였으나 브리넬 경도시험에서 황동이 강보다 더 높은 값이 나왔다. 경도는 압력의 단위로 외력에 저항하는 힘이며, 충격치는 물체가 파단될 때까지 단위 면적당 받는 에너지로 일반적으로 경도와 충격치는 반비례 관계에 가깝다. 하지만 경도는 충격치 뿐만 아니라 강도, 연성 등 여러 특성에 의해 바뀌며 어느 특성과도 확실하게 관계를 구분 짓지는 못한다.
4. 충격실험

이번 실험은 Charpy 충격 실험으로 해머를 높은 곳에서 떨어뜨려 시편과 충돌시켰을 때, 시편이 파단되고 난 뒤 해머가 가지는 에너지를 측정하여 시편의 파단에 소모된 에너지를 측정하는 실험이다. 일반적으로 스틸이 황동보다 파단강도, 경도 등이 크므로 충격치 역시 클 것이라고 예상할 수 있었다. 하지만 실제로 실험을 해본 결과 황동의 충격치가 스틸의 충격치보다 크게 측정 되었다. 이는 같은 재료라도 여러 요인, 시편의 온도, 시편의 상태 등에 따라 충격치가 바뀐다는 것을 알 수 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 인장시험

인장시험은 재료의 기계적 성질을 평가하는 대표적인 실험 방법입니다. 이 실험을 통해 재료의 항복강도, 인장강도, 연신율 등의 중요한 기계적 특성을 측정할 수 있습니다. 이러한 데이터는 재료 선택, 설계, 제조 공정 등에서 필수적으로 활용됩니다. 인장시험은 간단하고 표준화된 실험 방법이지만, 시편 준비, 실험 장비 사용, 데이터 분석 등에 세심한 주의가 필요합니다. 또한 실험 결과는 재료의 미세구조, 열처리 이력, 시험 조건 등에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 따라서 인장시험 결과를 해석할 때는 이러한 요인들을 종합적으로 고려해야 합니다.
2. 비틀림실험

비틀림실험은 재료의 전단 특성을 평가하는 중요한 실험 방법입니다. 이 실험을 통해 재료의 전단 탄성계수, 전단 항복강도, 비틀림 강도 등을 측정할 수 있습니다. 이러한 데이터는 기계 부품의 설계, 축 및 샤프트의 강도 계산, 재료의 비틀림 변형 해석 등에 활용됩니다. 비틀림실험은 인장실험에 비해 상대적으로 복잡한 실험 장치와 데이터 분석 방법이 요구됩니다. 또한 시편의 기하학적 형상, 지그 고정 방식, 하중 속도 등 실험 조건에 따라 결과가 크게 달라질 수 있습니다. 따라서 비틀림실험을 수행할 때는 이러한 요인들을 면밀히 고려해야 합니다.
3. 경도시험

경도시험은 재료의 표면 경도를 측정하는 간단하고 빠른 실험 방법입니다. 이 실험을 통해 재료의 강도, 내마모성, 가공성 등을 간접적으로 평가할 수 있습니다. 경도시험은 제품 개발, 품질 관리, 공정 관리 등 다양한 분야에서 널리 활용됩니다. 경도시험은 시편 준비가 간단하고 실험 장비가 비교적 저렴하다는 장점이 있습니다. 하지만 경도 값은 재료의 미세구조, 표면 상태, 시험 방법 등에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 따라서 경도시험 결과를 해석할 때는 이러한 요인들을 고려해야 하며, 필요에 따라 다른 기계적 특성 시험을 병행해야 합니다.
4. 충격실험

충격실험은 재료의 충격 흡수 능력과 파괴 거동을 평가하는 중요한 실험 방법입니다. 이 실험을 통해 재료의 충격 인성, 취성 온도, 파괴 양상 등을 측정할 수 있습니다. 이러한 데이터는 안전성이 중요한 기계 부품, 건설 자재, 운송 장비 등의 설계와 선정에 활용됩니다. 충격실험은 시편 준비와 실험 장비 사용이 까다롭고, 실험 결과가 시편 형상, 시험 온도, 하중 속도 등 다양한 요인에 크게 영향을 받습니다. 따라서 충격실험을 수행할 때는 실험 조건을 엄격히 통제하고, 결과 해석 시 이러한 요인들을 종합적으로 고려해야 합니다.

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