충격시험

1. 실험 제목 : 충격시험

2. 실험 목적

구조물이나 기계 장치를 개발하는 경우, 개발자들은 이들 장치가 받게 될 하중의 형태에 대한 고려를 해야 한다. 하중은 통상적으로 정적하중과 동적하중으로 구분할 수 있다. 그 중에서 동적하중의 대표적인 예로 충격하중을 꼽을 수 있다. 충격시험의 목적은 어떤 재료가 충격하중 내에서 취성으로 인해 파괴하는지 연성으로 인해 파괴하는지 즉, 인성(toughness)정도를 확인하고자 하는 것이다.

3. 실험 이론

* 연성

연성이란, 탄성한계를 넘는 힘을 가함으로써 물체가 파괴되지 않고 늘어나는 성질이다. 전성과 함께 물체를 가공하는 데 있어 아주 중요한 성질이다. 연성의 정도는 연신율이나 수축률로 표시하는데, 같은 물체일지라도 온도나 습도 등에 영향을 받는다. 백금, 금, 은, 구리 등의 금속이 연성이 좋으며, 백금의 경우 지름 0.1㎛정도의 가느다란 선으로 늘릴 수가 있다. 일반적으로 경도가 큰 물질은 연성이 작으며, 경도가 작은 물질은 연성이 크다.

* 취성

취성이란, 물체에 탄성한계 이상의 힘을 가했을 때, 영구변형을 하지 않고 파괴되거나 또는 극히 일부만 영구변형을 일으키는 성질을 말한다. 취성을 나타내는 대표적인 예로 유리를 들 수 있는데, 온도가 높아지면 취성을 상실한다. 대체로 고분자 물질은 저온이 될수록 유리상태가 되므로 취성을 나타내는 경향이 있다. 재료의 취성 정도는 보통 충격시험에 의해 비교, 측정된다. 취성의 측정은 구조물의 붕괴 등 위험을 예측할 수 있게 해주기에 중요하다.

- 첨가 원소가 취성에 미치는 영향

인(P)을 첨가 : 인이 높아지면 상온취성을 나타낸다.
황(S)을 첨가 : 황은 FeS를 만들어 입계에 망상으로 분포되기 쉬우며 이 FeS는 융점(섭씨1193도)이 낮아 고온취성을 나타낸다.
규소(Si)를 첨가 : 규소는 Ferrite조직을 강화시켜 경도를 증가시키는데, 특히 Annealing한 경우는 규소 함량을 증가시키면 경도 상승이 크게 나타난다.

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