-목차-1. 실험목적2. 이론 및 원리3. 실험장치 및 준비물4. 실험 & 실험방법5. 결과6. 결론7. 참고문헌1. 실험목적① 재료의 다른 기계적 성질과 밀접한 관계를 갖고 있는 경도는 변형에 대한 저항의 정도로 정의되지만, 경도값을 측정하는 시험범위에는 그 측정원리에 따라 압입 경도 시험(Brinell Hardness, Rockwell Hardness, Vickers Hardness 등)과 반발 경도 시험(Shore Hardness 등)이 널리 이용되고 있으므로, 이들 각 시험법의 측정원리를 이해하고, 그 경도 시험법을 익혀, 재료의 재질별 각종 경도값을 구한다.② 각종 경도 시험법에 의하여 일정 조건의 변형이나 파단에 대한 저항력의 대소를 측정하여 재료의 기계적 성질을 평가한다.③ 재료의 경도 값을 알고자 하는 경우, 경도 값으로부터 강도를 추정하고 싶은 경우, 또는 경도 값으로부터 시편의 가공 상태나 열처리상태를 비교하고 싶은 경우에 경도 시험을 한다.2. 이론 및 원리① 경도(Hardness)란?→ 경도라고 함은 볼 또는 콘 모양의 소형 압입자를 사용하여 일정한 하중으로 재료의 표면을 가압할 때 재료에 나타나는 국부적인 저항치를 말한다. 쉽게 말하자면 물체의 기계적 성질 중 무르고 단단한 정도를 나타내는 수치를 경도라고 하며, 재료의 기계적 성질을 알아내는 가장 간단한 방법으로 재료 시험에서 중요한 역할을 한다. 그러나 경도의 본질적인 물리적 의의는 현재까지 확립되어 있지 않다. 일반적인 경도에 대한 개념은 경험에 바탕을 둔 것으로서 가장 일반적인 정의는 압입에 대한 저항으로 표현되나 정확한 것은 아니다. 그 이유는 경도가 재료의 물리적 성질에 직접 연관이 되는 물리상수가 아니라 인위적으로 정한 공업상수이기 때문이다.② 경도 시험 (Hardness Test)→ 경도의 측정에는 다음과 같은 방법들이 이용되고 있다.1) 압입 경도 시험 (Indentation hardness test)→ 압입자를 시험체의 시험면에 압입하여 자국을 내고, 그 자국의 압입 하Temperling 뜨임→ 강철을 담금질하면 경도는 커지나 메지기 쉬우므로 이를 적당한 온도로 재가열했다가 공기 속에서 냉각, 조직을 연화 ·안정시켜 내부 응력을 없애는 조작인데 소려라고도 한다. 강철을 담금질한 후, 온도가 내려감에 따라 일어날 변화를 급랭함으로써 일부 또는 전부를 저지하고, 다시 비교적 낮은 온도로 적당한 시간 가열하여 저지해 놓은 변화를 임의의 상태까지 진행시키는 일을 말한다.⑤ sub-zero treatment 심랭처리→ 주로 철강재료의 특성향상을 위해 실시되는 열처리 방법으로 잔류 오스테나이트를 0℃ 이하의 온도로 냉각하여 마텐자이트로 변태시키는 처리 방법을 말한다. 적정한 처리온도를 얻기 위해 드라이아이스(－62℃) ·액체질소(－184℃) 등을 사용한다.열처리 종류승온시간(300℃/h)유지시간(h)열처리온도(℃)냉각방법저탄소강(S20C)중탄소강(S45C)Annealing3001880850로냉Normalizing880880공냉Quenching880850수냉Tempering & Quenching880/550850/550수냉/공냉4.2. 미세조직관찰 시험법(Microstructures Observation)① 미세조직 관찰 시험법이란?→ 금속 및 합금의 내부조직과 조성을 명료하게 하기 위하여 그 표면을 적당한 방법을 사용하여 관찰하는 시험. 좁은 의미로는 현미경 시험을 뜻한다.② 시험 목적→ 미세조직 관찰을 위한 시편 전처리 과정을 이해하고, 미세조직을 관찰한다.→ 인장시험을 통하여 미세구조가 서로 다른 재료의 기계적 특성을 통하여 재료의 구조와 기계적 특성과의 관계를 이해한다.→ 미세조직 변화(결정립 미세화)를 통하여 재료의 물성변화와 그 원리를 이해한다.③ 시험 방법1) 시편 채취(Sectioning)→ 탄소강의 시편 필요부분을 적당한 크기로 절단하여 시편을 채취한다. 평면유지 및 Marking 필요.2) Mounting 작업→ 소형시편은 마운팅기 및 마운트로서 열간 및 냉간 마운팅 작업을 실시. 마운트로 할 경우 상온에서 에폭시지수 its) 수를 헤아리면 된다. 이와 같이 구역 내의 총 교점 수를 헤아려 곱하면 면적이 바로 산출되며 일명 점묘도(dot-distribution)라고 한다.→ 화면 상의 측정대상자 내의 화소수를 카운터하여 측정면의 전체 화소수와의 비로 나타내면 그 값은 대상입자의 면적율을 나타냄과 동시에 체적율과도 같다.① 이론 및 원리기본 관계식{V} _{V}= A_{ A}= L_L{=P _{P } }P _{P } }대상입자내의 화소수 / 측정 전체면의 화소수L_L{대상입자의 측정선에 점유되는 선분율A_{ A}대상입자의 측정면에 점유되는 면분율{V} _{V}대상입자의 추정 체적율아래의 그림에서 측정면은 8?12 포인트 계 96포인트이고, 한편 선으로 둘러싸인 부분(대상입자) 내의 점의 수는 합계 포인트 24포인트가 된다. 따라서 이부분의 측정면에 대한 면적률은A= {24} over {96} TIMES 100% image 25% 이다. 이 값이 3차원 입자이면 계량 형태학의 기본 관계식에 의하여{V} _{V} 도 25%로 추정된다.출처- 금속현미경 조직한 김정근 외 p.580② 점산법에 의한 시편의 상 측정피크랄 부식 500배 사진상에 따른 픽셀수총 픽셀 수25?17=425흰색상(페라이트)382개검은상(펄라이트)43개→ 페라이트{382} over {425} TIMES 100%=0.8988 TIMES 100%=89.88%→ 펄라이트{43} over {425} TIMES 100%=0.1011 TIMES 100%=10.11%③ 지렛대 법칙의 이용→ 만약 시편이 FeC상태도의 공석조성 이상의 탄소를 함량하고 오스테나이트 영역의 950℃부터 냉각되었다면, Acm변태선과 만나면서 초석 시멘타이트가 석출되고 공석온도에 다다르면 남아있던 오스테나이트가 공석반응 하여 pearlite로 바뀌고 결국 관찰하는 상은⇒ 초석 시멘타이트 + pearlite ( ferrite + 시멘타이트 )가 관찰되었을 것이며 탄소의 함량이 높은 시멘타이트도 많아 현미경 관찰시 어두운 색이 많았을 것이다. 하지만 본이용한다.① 시험편을 테이블 위에 놓고 핸들을 돌려서 강구누르개를 시험편에 접촉시킨다.② 유압펌프를 작동시켜 소정의 압력에 이르면 중추가 부상하게 된다.③ 이 상태에서 30초간 유지한다.④ Release valve를 열어 하중을 제거한다.⑤ 시험면의 오목부 지름 d를 계측 현미경으로 읽는다.⑥ HB의 값을 계산한다.볼직경D(㎜)하중 P(㎏)시험편 최소두께(㎜)k=30(철강)k=10(구리와동합금)k=5(연한금속)k=2.5(연한금속)*************250*************.56～32.5187.562.531.215.66～3하중 P와 D의 기준치4.2.2. Rockwell Hardness Testing→ 시험이 간단하고 특별한 기술이 필요하지 않으므로 가장 널리 쓰이는 경도 시험법이다.→ 이 시험법에는 여러 가지의 누름자(indenter)와 하중을 조합함으로써 사실상 가장 단단한 것에 서부터 가장 무른 것까지 모든 금속과 합금을 시험할 수 있는 스케일(scale)이 있다. 누름자 로는 지름이 1/16, 1/8, 1/4, 1/2in.(1.588, 3.175, 6.350, 12.70mm)인 경화 강구(steel ball)와 아주 단단한 재료의 시험을 위한 원추형 다이아몬드(Brale, 브레일) 누름자가 있다.1) 시험 목적→ 로크웰경도 시험의 원리와 방법을 이해한다.2) 경도 원리→ 로크웰 경도 시험의 원리는 C스케일의 경우를 예를 들어로크웰 경도 시험의 원리는 C스케일의 경우를 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 우선 규정된 형상의 압자를 기준하중(10kgf)으로 시편표면에 압입하고 여기에 다시 시험하중(10kgf+140kgf=150kgf)을 가하면 시편을 압자의 형상으로 변형을 일으킨다. 이 때의 변형은 탄성 변형과 소성 변형이 동시에 일어난 상태이다. 이 상태에서 시험 하중 (140kgf)만을 제거하면 처음의 기준 하중만을 받는 상태로 되어 탄성 변형은 회복되고 소성 변형만 남게 된다. 이때의 깊이 (즉, 시험하중시의 깊이 기준 하중시의 깊이)는 소성변형 영구압입자국의 대각선의 길이로부터 구한 표면적으로 나눈 값을 말한다.→ 대면각이 136?로 되어있는 Diamond제의 4각추 압자를 사용한다. 시험 면에 압흔을 만들 때의 시험하중을, 압흔의 대각선 길이로 구한 압흔의 표면적으로 나눈 값이 비커스경도이다.1) 시험 목적→ 비커스 경도 시험의 원리와 시험방법을 이해한다.2) 경도 원리H_V = P over A = {2P sin theta /2} over d^2 [kg/mm^2 ]&H_V~ :~ 비커스 ~경도 [kg/mm^2 ]&P~ :~ 시험하중 [kg]##&A~ :~ 압입자국의~ 표면적 [mm^2 ]##&d~ : ~피라미드~ 자국의~대각선의~ 길이[mm]##&theta~:~피라미드~꼭지각의~각도3) 시험 방법① 오목부의 대각선길이를 정확하게 측정하기 위해 현미경시야에서 0점 조정한다.② 재료별 부하하는 하중을 선택. (시험하중으로 변환)③ 시험편의 선명한 시야를 가지도록 초점 조절 후 하중을 적용, 누르개가 시험면에 맞닿게 되는지 확인, Lamp가 켜지면 누르개를 원위치 하여 시험면을 관찰한다.④ 오목부의 대각선 길이(d)를 측정하여 경도값을 계산함.4.2.4 Shore Hardness Testing→ 쇼어 경도는 1906년 A.F.Shore가 퀜칭처리한 강에 대해서는 브리넬구는 스트레인을 일으 킨다는 것을 알게 되었으므로 충격법으로 경도를 규정할 것을 제안하였다.→ 쇼어 경도 시험은 일정한 높이에서 시험편에 해머를 수직으로 낙하 충동시켜 그 반발높이를 기준으로 하여 경도값을 나타낸다. 이 시험기는 선단에 구형의 다이아몬드 팁(tip)이 박힌 무게 약 2.4gf의 해머를 254mm의 높이에서 낙하시켰을 때 퀜칭한 고탄소강에서의 평균 반발높이를 눈금판 에서 100으로 하였고, 연한 황동에서의 높이를 10으로 나타내도록 하였다.→ 이 장치는 스크레로스코프(scleroscope)이라고도 하며 정적 압입시험과는 달리 하중이 동적으로 작용한다.→ 일반적인 특징으로는 시험기가 적고 중량이 가벼워서 휴대하기가 용이하며, 0)
![[경도 시험 보고서] / 열처리, 브리넬, 로크웰, 비커스, 쇼어](https://image4.happycampus.com/Production/thumbnail/2016/11/23/data16922909-0001.jpg)
