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중앙대학교 고체재료실험 경도 실험 결과 보고서

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최초등록일 2023.10.20 최종저작일 2022.06
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중앙대학교 고체재료실험 경도 실험 결과 보고서
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    목차

    1. 경도 실험 과정
    2. 경도 실험 결과
    3. 경도 실험 고찰 및 결론
    4. 참고 문헌

    본문내용

    1. 경도 실험 과정 (① Rockwell & ② Micro hardness Vickers)
    Furnace로 850℃까지 가열한 두 시편 SM45C(0.45wt%C)을 불림 열처리(Normalizing)와 담금질 열처리(Quenching)를 한다.
    열처리를 한 시편의 측정 표면을 연마지 grit이 낮은 것으로부터 높은 것으로 연마를 실시하여 표면이 매우 매끄러운 상태가 되도록 한다. 이때, 굵은 입자로 인한 연마 스크래치가 남지 않도록 한다.
    측정 표면의 반대편 표면도 낮은 grit의 연마지를 사용하여 연마를 실시한다. 연마 이후 알코올 등을 이용해 표면에 남아있는 이물질을 깨끗이 제거한다.
    두 측정기를 이용하여 실험을 한다. 이때, 하나의 시편에 대하여 측정 위치를 바꾸어 가며 측정한다. 만약, 압흔의 형상이 정상적이지 않으면 추가 측정을 실시하여 정상적인 압흔의 형상을 얻도록 한다.

    참고자료

    · William D. Callister, jr. & David G. Rethwisch. (2020). Callister’s Materials Science and Engineering. 10th ed. Wiley.
    · 고체∙재료 실험. 중앙대학교 기계공학부.
    · 김승한 교수님 고체∙재료 실험 수업 ppt ‘경도 시험’, ‘열처리 시험’
    · https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=hughsfactory&logNo=221362327232
  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. 열처리 방법과 경도의 관계
      열처리는 금속의 미세구조를 변화시켜 경도에 직접적인 영향을 미치는 중요한 공정입니다. 담금질, 뜨임, 정규화 등의 열처리 방법은 결정립 크기, 상의 분포, 전위 밀도 등을 조절하여 경도를 증가시키거나 감소시킵니다. 특히 담금질은 마르텐사이트 변태를 통해 경도를 크게 향상시키며, 뜨임은 과도한 취성을 완화하면서 적절한 경도를 유지합니다. 열처리 조건인 온도, 시간, 냉각 속도 등을 정밀하게 제어하면 원하는 경도 수준을 달성할 수 있어 산업 응용에서 매우 중요합니다.
    • 2. Rockwell 경도 시험
      Rockwell 경도 시험은 산업 현장에서 가장 널리 사용되는 경도 측정 방법으로, 빠른 측정 속도와 간편한 조작이 장점입니다. 다양한 스케일(A, B, C 등)을 제공하여 서로 다른 재료와 경도 범위에 적용할 수 있습니다. 그러나 표면 상태에 민감하고 얇은 시편에는 부적합하며, 측정값의 재현성이 다른 방법에 비해 낮을 수 있습니다. 특히 경도가 매우 높거나 낮은 재료에서는 정확도가 감소하는 한계가 있어, 정밀한 측정이 필요한 경우에는 다른 경도 시험 방법과 병행하는 것이 권장됩니다.
    • 3. Vickers 미세 경도 시험
      Vickers 미세 경도 시험은 매우 작은 하중과 정사각형 압입자를 사용하여 미세한 영역의 경도를 측정할 수 있는 정밀한 방법입니다. 광학 현미경으로 압입 자국을 관찰하여 경도를 계산하므로 높은 정확도를 제공하며, 특정 상이나 결정립의 경도를 개별적으로 측정할 수 있습니다. 다양한 하중 범위에서 사용 가능하여 경도 범위의 제약이 적고, 얇은 코팅층이나 표면 경화층의 경도 측정에 매우 유용합니다. 다만 측정 시간이 길고 숙련된 기술자가 필요하며, 장비 비용이 높다는 단점이 있습니다.
    • 4. 기계적 성질 추론
      경도 시험 결과로부터 인장강도, 항복강도, 연신율 등 다른 기계적 성질을 추론할 수 있으며, 이는 비파괴 평가에서 매우 유용합니다. 경도와 인장강도 사이에는 일반적으로 선형 관계가 존재하여 경험식을 통해 추정이 가능합니다. 그러나 재료의 종류, 열처리 상태, 미세구조에 따라 이 관계가 달라질 수 있으므로 주의가 필요합니다. 정확한 추론을 위해서는 해당 재료에 대한 충분한 데이터베이스와 통계적 분석이 필요하며, 중요한 응용에서는 경도 시험만으로는 부족하고 직접적인 기계적 성질 측정을 병행해야 합니다.
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