재료공학실습학번 :이름 :제출일 : 2020-06-13목차1. 조직관찰1. 실험이론2. 실험방법3. 결과 및 토의4. 고찰2. 경도시험1. 실험이론2. 실험방법3. 결과 및 토의4. 고찰3. 인장시험1. 실험이론2. 실험방법3. 결과 및 토의4. 고찰4. 충격시험1. 실험이론2. 실험방법3. 결과 및 토의4. 고찰3. 와이어 재료 선정6. 참고문헌1.조직관찰1) 실험목적조직관찰조직을 관찰하는 것을 통해 알 수 있는 것은 금속 입자의 크기, 모양, 배열 뿐만 아니라 조직과 성질과의 상호관계를 통해 관찰하는 금속의 열처리 상태나 공정방법 그리고 해당 조직의 기계적 성질을 알 수 있다. 따라서 조직의 관찰은 생산공적의 적정성을 검사하는 과정이나 기계적 성질에 대한 연구 또는 제품의 파손 분석 등 금속의 문제점을 탐색하는데 사용되고 있다. 이처럼 금속학적 원리를 기술 분야에 적용하는데 조직관찰이 사용된다. 나아가 이런 조직관찰을 하기 위해서는 먼저 재료를 연마와 에칭을 해주어야 하는데 이번 실험을 통해 재료를 폴리싱하는 방법을 배운다.2-1) 실험이론 :-경도 및 조직관찰에 대한 시편의 조성1. STS3 :화학 성분 / Chemical composition % of grade STS3CSiMnPSCrW0.9~1max 0.350.9~1.2max 0.03max 0.030.5 - 10.5 - 12. SM20C :화학 성분 / Chemical composition % of grade SM20CCSiMnPSCr0.18~0.230.15~0.350.3~0.6max 0.03max0.035max 0.23. SM45C :화학 성분 / Chemical composition % of gradeCSiMnPSCr0.42~0.480.15~0.350.6~0.9max 0.03max0.035max 0.24. STC3화학 성분 / Chemical composition % of gradeCSiMnPS1~1.1max0.35max0.5max 0.03max 0.035. SKH51화학 성분 / Chemical라이트가 더 많고 밝은 페라이트의 비율이 줄었다.4. STC3바탕조직은 페라이트고 둥글둥글한 조직은 구상 시멘타이트 조직이다.전체적으로 밝은 바탕조직인 페라이트가 보인다.검은 작은 구상 시펜타이트가 고르게 펴져있다.5.STD11많은 수의 큰 입자가 보인다.탄화물의 크기가 다양하다.작은 동글한 조직은 2차 탄화물 조직이고, 굵고 괴상의 큰 조직인 공정 탄화물이 관찰된다,6. STS3탄화물의 형태가 불규칙형상이고 큰 결정립과 작은 결정립이 마구 분포돼있다. 200배율에서도 장 안보일 정도로 미세하다.5. 고찰밝은부분: 페라이트가 하얗게 보이는 것은 전체적으로 균일하게 부식되어 반사가 잘 되기 때문이다.어두운 부분: 시멘타이트가 화학적 부식이 안되지만 페라이트는 부식이 되어 표면이 울퉁불퉁해 난반사해서 현미경에 들어오는 빛이 적어 어둡게 보인다.폴리싱 후에 조직관찰을 했다. 광학현미경을 통해 재료를 보면서 우리 조는 폴리싱 과정에 문제가 있었음을 알았다. 폴리싱이 제대로 되어있지 않아 조직관찰에 힘이 들었다. 우리 조는 연마지를 바꿔가며 거친 연마를 진행하는 동안 90도 씩 돌려가며 거친연마를 잘 했지만, 미세연마 과정에서 문제가 있었다. 거친 연마를 하면서 연마과정에서 생긴 잔류물을 제거하기 위해 물을 뿌려주듯 미세연마에서 알루미나를 뿌려주었다, 또 그 과정에서 힘이 너무 세게 주어 연마를 한 것도 문제였다, 왜냐하면 너무 많은 알루미늄 가루가 같이 관찰이 되었기 떄문이다. 또 연마 완료 후 에칭 용액을 떨어뜨리고 오랜 시간 부식을 해서 재료의 표면이 과도하게 부식되어 검게 보였다. 다행히 실험이 빨리 끝나 2차 실험을 진행 할 수 있었고 첫 번쨰 실험에서 한 실수를 반복하지 않아 재료의 표면이 잘 관찰 되었다.2.경도시험1) 실험목적경도는 국부 소성변형에 대한 재료의 저항성을 나타낸다. 즉 외부의 힘에 의해 재료의 변형이 얼마나 일어나는지를 알기 위한 실험이고, 변형의 정도를 알아 그것에 맞추어 재료를 사용하기 위한 실험이다. 경도를 측정하게 되면 재료의 단순 중과 시험하중으로 인하여 생긴 압입자국의 깊이의 차로서 경도을 알 수 있다.3) 실험방법1.브리넬 경도 시험① 파워케이블을 체크하고 파워스위치를 켠다.② 시험강도를 선택한다.③ 시험강도의 홀딩타임을 설정한다.(10~15초)④ 간격을 압입자국의 중심에서 시험편의 가장자리까지 최소 압입자 자국 평균지름의 2.5배 이상으로 하여 둔다.⑤ 홈의 직경을 측정한 후 표를 통해 경도를 알아본다.2. 로크웰 경도 시험① 앤빌하부 접촉면은 오물 및 오일이 없도록 깨끗이 닦아서 끼운다.② 시료에 적합한 스케일을 선정하고 스케일에 맞는 누르개(다이아몬드 콘이나 강구)를 끼운 후 추를 맞추어 사용한다.③ 스케일에 적합한 표준시편을 위치 시킨다.④ 시험하중을 가한다.(하중 속도를 8-10초로 맞춘다.)⑤경도치를 읽는다( 다이어몬드콘일 경우 흑색숫자를 읽고, 강구압자일 경우 적색숫자로 경도치를 읽는다.)3. 비커스 경도시험① 시료 조명용 램프를 켜고 시료대의 위에 시험편을 놓는다② 시료대의 테이블을 올린 다음 시험 면에 초점을 맞춘다.③ 현미경을 돌려 좋고 입자가 측정위치에 오도록 한다.④ 하중을 선정한다.⑤ 조작하여 하중을 걸어주고 10~15초 동안 하중을 유지한다⑥ 마이크로미터로 압흔의 두 방향 대각선 길이를 측정하고 이들의 평균 값으로 경도 결과를 산출한다.4, 실험결과경도시험시편브리넬로크웰비커스STS3181H _{B}8.5 HRC190H _{V}SM45C194H _{B}약 12.2 HRC약 205H _{V}STC3약 185.5H _{B}약 9.75 HRC196.3H _{V}SM20C약 204.5H _{B}약 14.55 HRC216.1H _{V}SKH51253.17H _{B}25.03 HRC266.2H _{V}STD11약 223.5H _{B}약 19.15 HRC234.2H _{V}브리넬 실험으로 구한 각 시편의 경도 순위는SKH51 > STD11 > SM20C > SM45C > STC3 > STS3로크웰 실험으로 구한 각 시편의 경도 순위는SKH51 > STD11 > SM20C 형이 지정 값에 달했을 때의 응력한계9. 푸아송비: 재료가 인장력의 작용에 따라 그 방향으로 늘어날 때 가로 방향변형도와 세로 방향 변형도 사이의 비율인장시험을 통해 알 수 있는 데이터응력-변형률 선도를 도출할 수 있다.탄성변형 구간, 항복 구간, 변형 경화 구간, 넥킹(necking) 구간, 비례 한도, 탄성한도, 항복 응력, 극한 강도 더 나아가 공칭 응력과 공칭 변형률, 진응력과 진변형률,푸아송 비, 인장강도, 항복강도, 연신율도 알 수 있다.4) 실험방법① 시험편에 표점거리를 기입하고 만능재료시험기에 고정한다. 이때 시험편은 정확하게S(20mm)가 모두 바이스에 고정되도록 한다.② 기입한 표점거리에 extensometer를 부착하고 0점 핀을 제거한다.③ U.T.M 프로그램에서 시험메뉴를 선택 금속 인장 시험을 선택한다. 만능재료 시험기에 시험편에 대한 데이터를 설정한다④ 설정이 완료된 후, 만능재료시험기와 extensometer를 동시에 작동시킨다.4) 실험결과단위(N/mm ^{2})항복강도(YP)인장강도(TS)연신율(EL, %)SUS304452.643620575.81084059%Al1050108.453833108.43237319.94%SM45C598.085352598.08535213.2%Al6061271.776770313.72793018.16%SM20C314.333203352.00542032.98%SUS430272.818336421.91538134.7%1. 먼저 항복강도와 인장강도의 순위를 보면SM45C > SUS304 > SM20C > SUS430 > Al6061 > Al1050으로 같다.항복강도가 큰 만큼 인장강도도 큰 것을 알 수 있다.1.SUS304화학 성분 / Chemical composition % of gradeCSiMnPSCrWmax 0.08max 1.00max 2.00max0.045max 0.038~10.518~202.AL1050화학 성분 / Chemical composition % of gradeSiFeCuMnMgCrZnGa,V,N composition % of gradeSiFeCuMnMgCrZnTiAl0.4~0.8max0.70.15~0.05max0.150.8~1.20.04~0.35max0.25max0.15therest3) 실험방법① 시험기 주위의 장애물을 치운다.② 시험기의 각종 부품이 정확히 위치하고 안전한가를 확인한다.③ 지침을 돌려서 setting한다.④ 웜기어 손잡이를 돌려서 팬둘럼의 위치를 실험할 각도(30°,60°,90°,120°)에 위치시킨다.⑤ 지침이 상승 각도를 나타내기 위하여 지침을 한바퀴(360도)돌려놓는다.⑥ 고정레버를 눌러 팬둘럼을 낙하시킨다.⑦ β만큼 상승하고 다시 낙하하는 팬둘럼은 브레이크를 작동시켜 정지시킨다.⑧ 상승각도( β)를 측정한다.4) 실험결과SM15C온도(C ^{DEG })각도값(b)충격흡수에너지(J, 측정)충격값(KJ/m{} ^{2})충격흡수에너지(J, 이론)연성파면율(S, %)취성파면율(B, %)에너지오차약 -200C ^{DEG }131.96.76884.66.7640100±0.059약 -100C ^{DEG }132.16.32179.016.3170100±0.063약 0C ^{DEG }126.519.35241.8819.3372575±0.067RT(상온)125.621.539269.2321.52426.6773.33±0.230약 100C ^{DEG }118.838.836485.4538.8185.300±0.067약 200C ^{DEG }12327.998349.9827.981000±0.064SM45C온도(C ^{DEG })각도값(b)충격흡수에너지(J, 측정)충격값(KJ/m{} ^{2})충격흡수에너지(J, 이론)연성파면율(S, %)취성파면율(B, %)에너지오차(%)약 -200C ^{DEG }132.26.09876.226.0943.296.8±0.066약 -100C ^{DEG }132.45.56370.665.659.390.7±1.540약 0C ^{DEG }127.516.948211.8516.93714.1185.89±0.065RT(상온)128.614.342179본다.
