인장 시험(引張試驗)

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인장 시험(引張試驗)에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

에 의한 것이며 상항복점에서 시작된다. 이들은 또한 하항복점의 연실률이 실온의 luders band의 퍼짐에 의한 것이고 상항복점에서 일어난다. 이들은 또한 하항복점의 연실률이 실온의 0.1%에서 이산화탄소 승화 온도의 5 - 15%까지 온도 저하에 따라 증가함을 보였다.
만일 실온에서 인장시험중에 하항복점 연신을 지나 응력 - 변형률 곡선의 증가 부분에 이를 때 하중을 제거하였다가 즉시 재차 하중을 가하면 압축은 새로운 항복 현상을 나타내지 않고 원래 변형이 끝난 곳에서 아주 가까운 곳에서 시작 될 것이다. 그러나 시편을 10분 정도 끓는 물에 담그는 정도로 하중의 제거와 재하중 사이에 약간 열처리가 되어도 그 항복현상은 다시 나타날 것이다.
더구나 100℃에서 일분만 처리하더라도 항복현상을 일으킨다. 약한 시효열처리는 보통 유동 응력 곡선에서 거의 영향을 주지 않고 단지 항복현상과 새로운 luders line만을 생기게 한다.
(3) 쌍 정
쌍정립계는 두 격자가 정확한 대칭을 이루고 있는 결정립 사이의 계면으로 결정립계의 특별한 유형이다. 입계 한쪽 면의 원자는 반대편 원자와 거울면과 같은 대칭적인 위치에 존재한다. 이들 입계사이의 재료 영역을 쌍정(twin)이라고 한다. 쌍정은 기계적인 전단응력에 의해 발생되는 원자 이동에 의해 일어난다. 또한 소성 변형후의 어닐링 열처리에 의해서도 만들어진다. 쌍정은 특정한 결정학적 면과 방향에서 발생하며 , 이러한 면과 방향은 결정구조에 따라 다르다. 어닐링 쌍정은 특히 FCC 결정구조 를 갖는 재료에서 흔히 발견되며, 반면에 기계적인 쌍정은 BCC 와 HCP금속에서 관찰된다.
(4) 응력이 최대 점을 지나면 재료가 약해지는 것처럼 보인다. 하지만 이것은 사실이 아니며 단지 변형이 집중되는 네킹 부분의 단면적이 감소됨으로써 시편의 하중지지력이 감소하기 때문에 일어나는 현상이다. 실질적으로 강도는 증가한다. 공칭응력은 소성전의 초기 단면적을 기준으로 하고 있으며, 네킹 부분의 면적 감소는 고려하지 않았다.
진응력은 하중을 소성이 일어나고 있는 순간적인 단면적으로 나누어준 것으로 정의된다.
10)인장 시험기 (Testing machine)
인장 시험기로서는 인장 외에 압축, 굽힘의 시험 등도 겸할 수 있는 만능 시험기(universal tester, <그림 1>)를 주로 사용하며 힘을 가하는 방법에 따라 유압식, 지렛대식, 펜들럼(Pen-dulum)식 등이 있고, 기계의 용량은 그 최대 응력으로 표시되는데 주로 쓰이는 것은 30-50t 정도이고 대표적인 것에는 암슬러(Amsler)형 만능 재료 시험기가 있다.
5. 방 법
① 황동과 강철, 알루미늄 시편을 준비한다. 앞의 내용에서의 기본 시편과는 모양이
좀 차이가 났다. 실험시간을 줄이기 위해서이다.
② 시편의 중각 넥(neck)부분에 우리가 임의로 위치를 정하여 길이를 버니어캘리퍼스로 잰다. 넥 부분의 두께와 너비의 길이도 같이 잰다 .
③ 예비용으로 넥과 손잡이 같은 부분이 이어지는 부분의 길이도 재 어둔다.
④ 그리고 나서 시편을 인장 시험기에 건다. 이 때 양시편의 끝이 비슷하게 잡히도록 한다. 그래야 같은 힘이 양쪽에서 잡아당기는 힘이 들어가기 때문이다.
⑤ 시편이 기울어질 경우 파단면이 비스듬하게 나올수 있으므로 시편의 기울기를 본다
⑥ 시편이 잘 잡혔는지 기계를 작동해본다. 하중이 제대로 들어가고 있으면 수치가 다 같이 올라갈 것이고 제대로 잡히지 않고 시편이 빠지고 있다면 Position의 수치만 올라갈 것이다. 이럴 경우 하중을 그만 주고 다시 시편을 꼭 잡도록 한다.
⑦ 시편이 끊어지면 시편을 빼서 처음에 쟀던 그 넥 부분의 길이를 다시 재고 두께와 너비도 다시 잰다.
⑨ 깨어진 시편의 단면적도 관찰한다.
항복점 σy , 인장강도 σB , 신연율 ε 및 단면수축율 φ ,탄성계수 E은 다음과 같이 계산 한다.
항복점
인장 강도
연신율
단면 수축율
=
6. 결 과
<탄소강 인장시험 그래프>
<동 인장시험 그래프>
① Engineering stress
◇ STEEL
◇ 황 동
② Engineering strain
◆ STEEL
L0 = 35mm
L = 44.2mm
L - L0 = 9.2mm
◆ 황 동
L0 = 35
L = 43.3
L - L0 = 8.3
◆ steel
e=0.2628
◆ 황동
e=0.237
◎ 계 산 결 과
① STEEL
Engineering stress 11.16 ㎏/㎡
Engineering strain 26.28 %
True strain 23.3 %
② 황 동
Engineering stress 51.55 ㎏/㎡
Engineering strain 23.7 %
True strain 21.27%
7. 비고 및 고찰
이 번 시험은 인장시험으로 재료강도에 관한 기초적인 자료를 얻을 목적으로 수행되는 공업시험 중에서 가장 기본적인 시험으로 , 보통 환봉이나 판 등의 평행부를 갖는 시험편을 축 방향으로 인장하중을 가해 하중과 변형을 측정한다.
시험기를 사용하여 시험편을 서서히 인장하여 항복점, 항복강도, 인장강도, 연신율, 단면수축율 등을 측정하는데 목적이 있다. 재료의 인장에서 강성적 성질, 소성변형저항 및 파단 강도를 측정하는 것을 주목적으로 하는 시험을 인장시험 (tensile test)이라고 한다.
시험 결과 모든 실험에서 이론과는 정확히 같은 결과를 얻지는 못하였지만 비슷한 값을 얻을 수 있었다.
실험시 처음에 하중을 서서히 주지 못하여서인지, 시편이 자꾸 인장시험기에서 빠져서 인지 그래프 상에 구하고자 하였던 변형률, 인장강도, 파단응력 등이 명확하게 나타나지 못한 점이 아쉬웠다.
이번 실험으로 시편이 항복점을 지나 늘어지다가 끊어지는 과정을 직접 눈으로 봄으로서 실질적 응력과 변형량에 대한 관계를 알 수 있게 되었다.
시편의 길이나 두께등을 측정할 때 정확히 측정되지 않았던 점도 오차의 원인이라고 생각된다.
또한 시편에 들어가 있을수 있는 이물질로 인해서 정확한 값이 나오지 않았을 것이라는 생각도 해볼수 있다. 시편 중간에 이물질이 들어가 있거나 흠집이 있었다면 인장하면서 하중을 버티지 못하고 일찍 파단이 될 수 도 있기 때문이다.

키워드

인장시험,   시편,   연신율,   인장강도,   항복점