첨단신소재 경도 시험 실험 보고서

본 내용은 " 첨단신소재구조분석 경도 시험 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2025.11.03

문서 내 토픽

• 1. 경도의 정의 및 측정 원리

  경도는 경한 표준물체를 시편에 압입했을 때 시편에 나타나는 변형에 대한 저항력으로 정의된다. 경도값은 압입자로 압입할 때 생기는 변형에 대한 저항력의 크기로 표시되며, 재료의 여러 가지 성질의 복합적인 작용 결과로 나타난다. 압입경도는 압입자에 일정하중을 가하여 시편에 일정시간 동안 누른 뒤 생긴 압입 깊이나 압입 자국의 크기를 숫자로 표시한 것이다. 경도값은 탄성변형에 대한 저항값과 소성변형에서 나타나는 가공경화에 대한 저항값의 합으로 구성된다.

• 2. 브리넬 경도 시험

  1900년 스웨덴의 J.A.Brinell이 제안한 시험으로, steel ball을 시험편에 압입할 때 압입 저항력의 크기로 경도를 측정한다. 브리넬경도값은 작용하중을 압입자국의 표면적으로 나눈 값으로 계산된다. 압입자와 압입하중 선정 시 압흔직경과 압입자직경의 비가 0.25~0.5가 되도록 선택하며, 강철에 대해서는 15~20초, 연한금속은 30초 정도의 하중작용시간을 사용한다. 특징으로는 시편 윗면의 상태에 의한 오차가 적고, 불균일한 재료의 평균적인 경도값을 측정할 수 있으며, 주물제품의 경도측정에 많이 이용된다.

• 3. 로크웰 경도 시험

  1919년 미국의 S.P.Rockwell에 의해 고안되고 Wilson에 의해 실용화된 시험으로, 기준하중 10kgf와 시험하중 60kgf, 100kgf, 150kgf를 사용한다. 측정원리는 기준하중으로 압입한 후 추가하중을 더했다가 제거했을 때의 깊이 변화를 측정하는 방식이다. 특징으로는 초하중 상태에서 시작하므로 시험편의 표면상태를 무시할 수 있고, 측정면이 반드시 평면일 필요가 없으며, 경도치를 눈금판에서 직접 읽을 수 있어 조작이 용이하고 압입자국이 비교적 작다.

• 4. 비커스 경도 시험

  1925년 R.L.Smith와 G.E.Sandland가 제안하고 영국의 비커스 암스트롱에서 상품화한 시험으로, 대면각 136도의 다이아몬드 압입자를 사용한다. 비커스 경도값은 작용하중을 압입된 자국의 표면적으로 나눈 값으로 계산된다. 특징으로는 아주 단단한 재료도 측정 가능하고, 자국이 항상 상사형이므로 하중을 변경해도 경도값이 거의 일정하며, 자국이 작아 직선제품에도 측정 가능하고, 얇은 금속판이나 침탄층, 질화층에도 적용된다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 경도의 정의 및 측정 원리

  경도는 재료의 표면이 외부 힘에 저항하는 능력을 나타내는 중요한 물리적 성질입니다. 경도 측정은 재료의 품질 관리와 성능 평가에 필수적인 역할을 합니다. 경도 측정 원리는 일반적으로 표준화된 압자를 재료 표면에 일정한 하중으로 압입한 후 생성된 자국의 크기를 측정하여 경도값을 산출합니다. 이러한 측정 방식은 재료의 강도, 인성, 내마모성 등 다양한 특성을 간접적으로 평가할 수 있게 해줍니다. 경도 측정은 비파괴 검사로 분류되어 제품의 손상을 최소화하면서 신뢰성 있는 데이터를 얻을 수 있다는 장점이 있습니다.

• 2. 브리넬 경도 시험

  브리넬 경도 시험은 가장 오래되고 널리 사용되는 경도 측정 방법 중 하나입니다. 강철 구형 압자를 사용하여 재료에 압입하고 생성된 압흔의 지름을 측정하는 방식으로, 특히 주철, 비철금속, 합금 등 비교적 부드러운 재료의 경도 측정에 적합합니다. 브리넬 시험의 장점은 측정이 간단하고 재현성이 우수하며, 큰 압흔을 형성하므로 미세한 조직의 영향을 평균화할 수 있다는 점입니다. 다만 경도가 높은 재료나 얇은 시편에는 적용이 제한적이며, 압흔이 크기 때문에 정밀한 측정이 필요한 경우에는 다른 방법이 더 적합할 수 있습니다.

• 3. 로크웰 경도 시험

  로크웰 경도 시험은 브리넬 시험의 단점을 보완하기 위해 개발된 방법으로, 현대 산업에서 가장 광범위하게 사용되는 경도 측정 기법입니다. 다양한 압자와 하중 조합을 통해 여러 경도 척도(A, B, C 등)를 제공하므로 경도가 높은 강철부터 부드러운 알루미늄까지 다양한 재료 측정이 가능합니다. 로크웰 시험의 가장 큰 장점은 측정 속도가 빠르고 자동화가 용이하며, 압흔이 작아 제품 검사에 적합하다는 점입니다. 또한 직접 경도값을 읽을 수 있어 추가 계산이 필요 없습니다. 다만 표면 상태에 민감하고 얇은 시편 측정에 제약이 있다는 한계가 있습니다.

• 4. 비커스 경도 시험

  비커스 경도 시험은 정밀한 경도 측정이 필요한 경우에 가장 우수한 방법입니다. 다이아몬드 정사각뿔 압자를 사용하여 매우 작은 압흔을 형성하므로 미세한 조직 분석, 표면 경화층 측정, 얇은 코팅층 평가 등에 탁월합니다. 비커스 시험의 주요 장점은 넓은 하중 범위(1gf~100kgf)에서 사용 가능하여 다양한 재료와 두께에 적용할 수 있으며, 측정 결과의 정확도와 재현성이 매우 높다는 점입니다. 또한 압흔이 작아 제품 손상을 최소화할 수 있습니다. 단점으로는 측정 장비가 고가이고 측정 과정이 복잡하며, 숙련된 기술자가 필요하다는 점이 있습니다.