재료의 경도 이해

압입과 같은 국부적인 영구 변형을 견디는 재료의 능력은 경도가 특징입니다. 절단, 마모, 관통 및 긁힘으로 인해 재료가 왜곡될 수 있으므로 경도를 사용하여 재료의 변형 저항을 정의할 수도 있습니다.

국부적인 영구 변형에 대한 물질의 저항은 경도로 측정됩니다. 소성 변형은 영구 변형의 또 다른 용어입니다. 탄성변형은 물질이 힘을 가했을 때만 형태가 변할 때 발생하는 반면, 소성변형은 물질이 원래의 형태로 돌아가지 않을 때 발생합니다.

이 기사에서는 다음 질문에 대해 논의할 것입니다.

• 재료의 경도는 얼마입니까?
• 경도의 종류는 무엇입니까?

뛰어들어봅시다!

재료의 경도는 얼마입니까?

경도는 기계적 압입 또는 마모로 인한 국부적 소성 변형에 대한 재료의 내성을 결정하는 데 사용되는 방법입니다. 경도는 재료에 따라 다릅니다. 예를 들어, 티타늄 및 베릴륨과 같은 경금속은 목재 및 일반 중합체뿐만 아니라 나트륨 및 금속 주석과 같은 연금속보다 더 단단합니다.

강한 분자간 연결은 거시적 경도를 설명하지만 힘을 받는 고체 재료의 거동은 복잡하므로 스크래치 경도, 압입 경도 및 반발 경도는 모두 경도의 다른 척도입니다. 연성, 탄성 강성, 가소성, 변형률, 강도, 인성, 점탄성 및 점도는 모두 경도에 영향을 미치는 요소입니다. 세라믹, 콘크리트, 특정 금속 및 초경질 재료는 연질 물질과 비교할 수 있는 경질 물질의 예입니다.

일부 재료는 자연 경도가 높습니다. 예를 들어, 텅스텐은 공구강의 합금 원소로 사용되는 매우 단단한 금속입니다. 이렇게 하면 이 강철 그룹이 고온에서 절단할 때도 마모를 견딜 수 있습니다. 텅스텐은 밀링 커터에 일반적으로 사용되는 초경합금에 자주 포함됩니다. 이 교체 가능한 절삭 공구 비트는 절삭 공구의 수명을 크게 연장합니다.

반면에 금속과 같은 다른 재료는 다양한 응용 분야에서 사용할 수 없을 정도로 부드럽습니다. 순금은 매우 섬세하기 때문에 긁거나 구부리는 데 약간의 노력이 필요합니다. 경도를 높이려면 은, 구리, 알루미늄과 같은 다른 금속을 첨가해야 합니다.

일부 재료의 경우 열처리를 통해 금속의 다른 특성을 유지하면서 표면 경도를 높일 수 있습니다. 이것은 더 긴 수명을 보장하기 위해 기계 샤프트에 대한 일반적인 작업입니다. 제품 설계 개념을 개발할 때 엔지니어는 경도 비율도 고려해야 합니다. 예를 들어 베어링과 샤프트 끼워맞춤에서 베어링은 교체가 더 쉽기 때문에 더 부드러워야 합니다. 빈번한 움직임으로 인해 한 부품은 마모되어야 하며, 엔지니어가 최종 결정권을 갖습니다.

경도의 종류는 무엇입니까?

변형에 저항하는 재료의 능력은 압흔에 대한 표면의 저항을 측정하는 표준 테스트에 의해 테스트됩니다. 압흔의 모양이나 종류, 크기, 가해지는 하중의 양은 가장 빈번한 경도시험이다.

스크래치, 압입 및 반발은 경도 테스트의 세 가지 기본 유형입니다. 개별 측정 척도는 이러한 각 측정 등급 내에 존재합니다. 변환표는 실용적인 목적을 위해 한 척도에서 다른 척도로 변환하는 데 사용됩니다. 다양한 경도 유형은 다음과 같습니다.

• 스크래치 경도
• 압입 경도
• 반동 경도

스크래치 경도

스크래치 유형의 경도는 날카로운 물건과의 마찰로 인한 파손 또는 지속적인 소성 변형에 대한 샘플의 저항을 나타냅니다. 더 단단한 물질로 만들어진 물체는 원리에 따라 더 부드러운 물질로 만들어진 물체를 긁을 것입니다.

스크래치 경도는 코팅을 테스트하는 동안 필름을 기판까지 절단하는 데 필요한 힘을 나타냅니다. 광물학에서 사용되는 모스 척도가 가장 널리 사용되는 테스트입니다. 경화계는 이 측정을 수행하는 데 사용할 수 있는 도구 중 하나입니다.

포켓 경도 시험기는 유사한 시험을 수행하는 데 사용되는 또 다른 도구입니다. 눈금이 표시된 눈금 암이 이 장치의 4륜 캐리지에 연결되어 있습니다. 날카로운 테두리가 있는 스크래치 도구가 미리 정의된 각도로 테스트 표면에 부착됩니다. 그것을 사용하려면 눈금 표시 중 하나의 눈금 암에 알려진 질량 무게를 놓고 테스트 표면을 가로 질러 도구를 그립니다. 값비싼 기계를 사용하지 않고 무게와 표시를 사용하여 알려진 압력을 가할 수 있습니다.

압입 경도

날카로운 물체의 지속적인 압축 하중으로 인한 재료 변형에 대한 샘플의 저항은 압입 경도로 측정됩니다. 압입 경도 시험은 엔지니어링 및 야금 분야에서 가장 일반적으로 사용됩니다. 테스트는 특별히 치수가 정해져 있고 하중이 가해지는 압입자에 의해 생성된 압흔의 임계 치수를 결정하는 원리를 기반으로 합니다. Rockwell, Vickers, Shore 및 Brinell은 가장 일반적인 압입 경도 척도입니다.

반동 경도

고정된 높이에서 재료로 떨어지는 다이아몬드 팁 해머의 "바운스" 높이는 동적 경도라고도 하는 반발 경도로 측정됩니다. 탄성은 이러한 유형의 경도와 관련이 있습니다. 입체경은 이 측정을 수행하는 데 사용되는 장치입니다.

Leeb 반발 경도 시험과 Bennett 경도 척도는 반발 경도를 정량화하는 두 가지 척도입니다.

진동 막대의 주파수를 측정하여 UCI(초음파 접촉 임피던스) 접근 방식은 경도를 평가합니다. 진동 요소가 있는 금속 샤프트와 한쪽 끝에 부착된 피라미드 모양의 다이아몬드가 막대를 구성합니다.

요약

재료 경도는 엔지니어링 프로젝트를 설계할 때 고려해야 할 매우 중요한 사항입니다. 이것이 프로젝트의 안정성과 기능을 결정합니다. 즉, 재료 경도는 엔지니어링 설계의 핵심 요소입니다. 이것이 재료 경도에 대한 이 짧은 기사의 전부입니다.

독서를 통해 많은 것을 배우기를 바랍니다. 그렇다면 다른 사람들과도 공유해 주시기 바랍니다. 읽어주셔서 감사합니다. 다음에 뵙겠습니다!