강도의 인장 테스트는 주로 스트레칭 공정 동안 금속 재료가 손상에 저항하는 능력을 결정하는 데 주로 사용되며, 재료의 기계적 특성을 평가하는 중요한 지표 중 하나입니다.
1. 인장 테스트
인장 테스트는 재료 역학의 기본 원리를 기반으로합니다. 특정 조건 하에서 재료 샘플에 인장 하중을 적용함으로써 샘플이 파괴 될 때까지 인장 변형을 유발합니다. 시험하는 동안, 상이한 하중 하에서 실험 샘플의 변형 및 샘플 파손이 기록 될 때의 최대 부하가 기록되어, 재료의 항복 강도, 인장 강도 및 기타 성능 지표를 계산한다.
응력 σ = f/a
σ는 인장 강도 (MPA)입니다.
F는 인장 하중 (N)입니다.
A는 시편의 단면적입니다
2. 인장 곡선
스트레칭 과정의 여러 단계 분석 :
에이. 작은 하중이있는 OP 단계에서 신장은 하중과 선형 관계에 있으며 FP는 직선을 유지하는 최대 부하입니다.
비. 하중이 FP를 초과 한 후, 인장 곡선은 비선형 관계를 갖기 시작합니다. 샘플은 초기 변형 단계로 들어가고 하중이 제거되고 샘플은 원래 상태로 돌아와 탄력적으로 변형 될 수 있습니다.
기음. 부하가 Fe를 초과 한 후, 하중이 제거되고, 변형의 일부가 회복되고, 잔류 변형의 일부가 유지되며, 이는 플라스틱 변형이라고합니다. Fe를 탄성 한계라고합니다.
디. 하중이 더 증가하면 인장 곡선은 톱니를 보여줍니다. 하중이 증가하거나 감소하지 않으면 실험 샘플의 연속 신장 현상을 수율이라고합니다. 수율 후, 샘플은 명백한 플라스틱 변형을 겪기 시작한다.
이자형. 수율 후, 샘플은 변형 저항, 작업 경화 및 변형 강화의 증가를 보여준다. 부하가 FB에 도달하면 샘플의 동일한 부분이 급격히 줄어 듭니다. FB는 강도 제한입니다.
에프. 수축 현상은 샘플의 베어링 용량을 감소시킨다. 하중이 FK에 도달하면 샘플이 분해됩니다. 이것을 골절 하중이라고합니다.
항복 강도
항복 강도는 외부 힘에 노출 될 때 금속 재료가 플라스틱 변형의 시작부터 견딜 수있는 최대 응력 값입니다. 이 값은 재료가 탄성 변형 단계에서 플라스틱 변형 단계로 전환되는 임계점을 나타냅니다.
분류
상위 항복 강도 : 수율이 발생할 때 처음으로 힘이 떨어지기 전에 샘플의 최대 응력을 나타냅니다.
낮은 항복 강도 : 초기 과도 효과가 무시 될 때 수율 단계의 최소 응력을 나타냅니다. 낮은 항복점의 값은 상대적으로 안정적이므로 일반적으로 항복점 또는 항복 강도라고하는 재료 저항의 지표로 사용됩니다.
계산 공식
상한 항복 강도의 경우 : r = f / sₒ, 여기서 F는 수율 단계에서 처음으로 힘이 떨어지기 전의 최대 힘이고, S는 샘플의 원래 단면 영역이다.
낮은 항복 강도의 경우 : r = f / sₒ, 여기서 F는 초기 과도 효과를 무시하는 최소 힘 F이고, S 그것은 샘플의 원래 단면 영역이다.
단위
항복 강도의 단위는 일반적으로 MPA (megapascal) 또는 N/mm² (제곱 밀리미터 당 Newton)입니다.
예
저탄수화물 강철을 예를 들어, 수율 한계는 일반적으로 207mpa입니다. 이 한계보다 더 큰 외부 힘에 노출되면 저탄소 강철강은 영구 변형을 생성하며 복원 할 수 없습니다. 이 한계보다 적은 외부 힘이 적용되면 저탄소강은 원래 상태로 돌아갈 수 있습니다.
항복 강도는 금속 재료의 기계적 특성을 평가하는 데 중요한 지표 중 하나입니다. 외부 힘에 노출 될 때 재료가 플라스틱 변형에 저항하는 능력을 반영합니다.
인장 강도
인장 강도는 인장 하중 하에서 손상에 저항하는 재료의 능력이며, 이는 인장 공정 동안 재료가 견딜 수있는 최대 응력 값으로 구체적으로 표현된다. 재료의 인장 응력이 인장 강도를 초과하면 재료는 소성 변형 또는 골절을 겪게됩니다.
계산 공식
인장 강도 (σt)에 대한 계산 공식은 다음과 같습니다.
σt = f / a
여기서 F는 파손되기 전에 시편을 견딜 수있는 최대 인장력 (Newton, N)이며 A는 시편의 원래 단면적 (제곱 밀리미터, mm²)입니다.
단위
인장 강도의 단위는 일반적으로 MPA (megapascal) 또는 N/mm² (제곱 밀리미터 당 뉴턴)입니다. 1 MPa는 평방 미터당 1,000,000 뉴턴과 같으며 이는 1 N/mm² 와도 같습니다.
영향 요인
인장 강도는 화학 조성, 미세 구조, 열처리 공정, 가공 방법 등을 포함한 많은 요인에 의해 영향을받습니다. 다른 재료가 다른 인장 강도를 가지므로 실제 응용 분야에서는 재료.
실용적인 응용
인장 강도는 재료 과학 및 공학 분야에서 매우 중요한 매개 변수이며, 종종 재료의 기계적 특성을 평가하는 데 사용됩니다. 구조 설계, 재료 선택, 안전 평가 등의 측면에서 인장 강도는 고려해야 할 요소입니다. 예를 들어, 건설 공학에서 강철의 인장 강도는 하중을 견딜 수 있는지 여부를 결정하는 데 중요한 요소입니다. 항공 우주 분야에서는 경량 및 고강도 재료의 인장 강도가 항공기의 안전을 보장하는 열쇠입니다.
피로 강도 :
금속 피로는 재료와 성분이 주기적 스트레스 또는 주기적 변형하에 하나 또는 여러 곳에서 지역적으로 영구적 인 누적 손상을 점차적으로 생성하는 과정을 말하며, 특정 수의 사이클 후 균열 또는 갑작스런 골절이 발생합니다.
특징
시간의 갑작스도 : 금속 피로 실패는 종종 명백한 징후없이 짧은 시간에 갑자기 발생합니다.
위치의 위치 : 피로 실패는 일반적으로 스트레스가 집중된 지역에서 발생합니다.
환경 및 결함에 대한 민감도 : 금속 피로는 환경에 매우 민감하며 재료 내부의 작은 결함이있어 피로 과정을 가속화 할 수 있습니다.
영향 요인
응력 진폭 : 응력의 크기는 금속의 피로 수명에 직접적인 영향을 미칩니다.
평균 응력 크기 : 평균 응력이 클수록 금속의 피로 수명이 짧습니다.
사이클 수 : 금속이 주기적 스트레스 또는 변형률이 높을수록 피로 손상의 축적이 더 심각합니다.
예방 조치
재료 선택 최적화 : 피로 한계가 높은 재료를 선택하십시오.
응력 집중 감소 : 구조 설계 또는 둥근 코너 전환 사용, 단면 치수 증가 등과 같은 구조 설계 또는 처리 방법을 통해 응력 집중을 줄입니다.
표면 처리 : 금속 표면의 연마, 스프레이 등. 표면 결함을 줄이고 피로 강도를 향상시킵니다.
검사 및 유지 보수 : 금속 구성 요소를 정기적으로 검사하여 균열과 같은 결함을 즉시 감지하고 수리합니다. 마모 된 부품 교체 및 약한 링크 강화와 같은 피로가 발생하기 쉬운 부품을 유지하십시오.
금속 피로는 일반적인 금속 고장 모드로, 갑작스런, 지역 및 환경에 대한 민감도가 특징입니다. 응력 진폭, 평균 응력 크기 및 사이클 수는 금속 피로에 영향을 미치는 주요 요인입니다.
SN 곡선 : 다른 응력 수준에서 재료의 피로 수명을 설명합니다. 여기서 S는 응력을 나타내고 N은 응력주기 수를 나타냅니다.
피로 강도 계수 공식 :
(KF = KA \ CDOT KB \ CDOT KC \ CDOT KD \ CDOT KE)
여기서 (ka)는 하중 계수, (kb)는 크기 계수, (kc)는 온도 계수, (kd)는 표면 품질 계수이며 (ke)는 신뢰성 계수입니다.
SN 곡선 수학적 표현 :
(\ sigma^m n = c)
여기서 (\ sigma)는 응력이고 N은 응력주기 수이고 M과 C는 재료 상수입니다.
계산 단계
재료 상수를 결정하십시오.
실험을 통해 또는 관련 문헌을 참조하여 M 및 C의 값을 결정하십시오.
응력 농도 계수 결정 : 부품의 실제 모양과 크기, 필레, 키웨이 등으로 인한 응력 농도 등을 고려하여 응력 농도 인 K. 부품의 설계 수명 및 작업 응력 수준과 결합 된 농도 계수는 피로 강도를 계산합니다.
2. 가소성 :
가소성은 외부 힘이 적용될 때 외부 힘이 탄성 한계를 초과 할 때 파손되지 않고 영구 변형을 생성하는 재료의 특성을 말합니다. 이 변형은 돌이킬 수 없으며 외부 힘을 제거하더라도 재료는 원래 모양으로 돌아 가지 않습니다.
가소성 지수 및 계산 공식
신장 (δ)
정의 : 신장은 시편이 원래 게이지 길이에 인장이 파괴 된 후 게이지 섹션의 총 변형의 백분율입니다.
공식 : δ = (l1 - l0) / l0 × 100%
여기서 L0은 시편의 원래 게이지 길이입니다.
L1은 시편이 파손 된 후에 게이지 길이입니다.
세그먼트 감소 (ψ)
정의 : 세그먼트 감소는 시편이 원래의 단면적으로 고장난 후 넥킹 포인트의 단면 영역의 최대 감소의 백분율입니다.
공식 : ψ = (f0 - f1) / f0 × 100%
여기서 F0은 시편의 원래 단면 영역입니다.
F1은 시편이 파손 된 후 넥킹 포인트의 단면 영역입니다.
3. 경도
금속 경도는 금속 재료의 경도를 측정하기위한 기계적 특성 지수입니다. 금속 표면의 국소 부피의 변형에 저항하는 능력을 나타냅니다.
금속 경도의 분류 및 표현
금속 경도는 다른 테스트 방법에 따라 다양한 분류 및 표현 방법을 가지고 있습니다. 주로 다음을 포함합니다.
브리넬 경도 (HB) :
적용 범위 : 일반적으로 비철 금속, 열처리 전 또는 어닐링 후 재료가 더 부드러워 질 때 사용됩니다.
테스트 원칙 : 특정 크기의 테스트 하중, 특정 직경의 강화 된 강철 공 또는 카바이드 볼을 테스트 할 금속의 표면으로 누르고 지정된 시간 후에 하중이 내려집니다. 테스트 할 표면에서 측정됩니다.
계산 공식 : Brinell 경도 값은 하중을 들여 쓰기의 구형 표면적으로 나누어 얻은 몫입니다.
로크웰 경도 (HR) :
적용 범위 : 일반적으로 열처리 후 경도와 같은 경도가 높은 재료에 일반적으로 사용됩니다.
테스트 원칙 : Brinell 경도와 유사하지만 다른 프로브 (다이아몬드) 및 다른 계산 방법을 사용합니다.
유형 : 응용 프로그램에 따라 HRC (높은 경도 재료), HRA, HRB 및 기타 유형이 있습니다.
Vickers 경도 (HV) :
적용 범위 : 현미경 분석에 적합합니다.
테스트 원칙 : 120kg 미만의 하중과 정점 각도가 136 ° 인 다이아몬드 사각형 원뿔 인테이너로 재료 표면을 누르고, 재료 압입 구덩이의 표면적을 하중 값으로 나누어 Vickers 경도 값을 얻습니다.
Leeb 경도 (HL) :
특징 : 휴대용 경도 테스터, 측정하기 쉬운.
테스트 원칙 : 경도 표면에 영향을 미친 후 충격 볼 헤드로 생성 된 바운스를 사용하고 샘플 표면에서 충격 속도로의 1mm에서 펀치 속도의 비율로 경도를 계산하십시오.
후 시간 : 9 월 25-25 일
