재료공학 실험 - 마모 시험 열처리

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재료공학 실험 - 마모 시험 열처리 에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목표
3. 실험 장비
4. 실험 이론
5. 실험 방법
6. 실험 결과
7. 비고 및 고찰
8. 참고 문헌

본문내용

두께를 바꾸었을 때의 마모량을 조사한 결과이며, 이 때는 가공경화량이 클수록 마모량이 커지는 것을 알 수 있다. 단 항복점이 낮고, 가공에 의해 크게 경화하여 높은 인장강도를 나타내는 스테인리스강이나 고C 고Mn강(Hadfeld강)에서는 가공에 의해 내마모성이 증가한다.
그림12. 강의 쇼어 강도와 마모량의 관계
그림13. 강의 마모량에 대한 가공응력에 의한 가공층 두께의 영향
그림14는 연삭 마모량과 재료의 경도의 관계를 나타낸 것이다.
그림14. 금속의 연삭마모와 경도의 관계 그림중의 식은 양자의 관련성을 나타낸다.
그림15. 연강의 마모량에 미치는 온도의 영향
▶온도의 영향
그림15는 연강의 마모에 미치는 온도의 영향을 나타낸 것이다. 이 경향은 그림 9-8에 나타낸 마찰속도의 영향과 유사하고, 어떤 온도에서 극대값을 나타낸다. 즉 저온에서는 산호마모, 중정도의 온도에서는 연삭마모 또는 응착마모가 진행된다. 그리고 고온에서는 용융마모상태가 된다.
영목식과 같이 양시험편 마찰면이 전면에 걸쳐 연속하여 접촉하는 경우는 위와 같이 이해되는 것이 대부분이지만, 대시험편상을 소시험편이 움직이는 경우는 고온으로 되면, 용융부가 차가운 대시험편 마찰면에 씻기는 상태로써 소시험편의 마찰온도가 일방적으로 뜨겁게 진행하는 것이 있다.
마모거리 ℓ, 압력 P, 마찰면적 S, 마찰면 온도 θ, 비마모량을 Ws(θ), 마모량을 W라고 하면, 마모량이 극대로 되는 온도를 θo라고 하고, 온도 눈금을 θ/θo의 무차원량으로 하였을 때 θ/θo와 Ws의 관계를 그림 9-14에 나타내었다.
마찰속도를 크게 해도 시험온도를 높게 해도 마찰면의 진실 온도가 상승하는 점에서는 같은 효과를 나타내므로 양인자에는 적어도 정성적인 호환성이 있다. 그리고 마찰면의 진실온도가 매우 높아지면, 급속히 마모량이 증가하여 소착을 일으킨다. 그림 9-15는 마찰면의 온도
와 비마모량의 관계를 나타내지만, 철강에서는 마찰면 온도가 약 700℃ 이상으로 되면 소착이 일어나지 않는다.
　
그림16. 비마모량의 온도측정
그림17. 베어링 강의 달굼 상태에서
마찰면 온도와 비마모량의 관계
⇒재료의 조합 및 분위기의 영향
마모현상 중 접촉부분의 응착은 가장 중요한 것의 하나이지만, 서로 응착하기 쉬운 조합의 경우에 응착마모량이 커진다. 응착은 서로 합금화하기 쉬운 조합의 경우에 일어나기 쉽다. 즉 (1) 동종금속 , (2) 고용체를 만들기 쉬운 합금계는 마모가 커진다. 반대로 용융해도 융합하지 않는 합금계는 서로 마모하기 어렵고, 또한 주기율표에서 A그룹의 금속과 B그룹의 금속을 조합시켜도 마모하기 어렵다. 저속마찰에서 산화물의 막이 형성되는 경우에는 응착이 일어나기 어렵고, 윤활제가 존재하는 경우도 계면에 서 합금화가 일어나는 것을 억제한다. 계면에 산화막이 형성되는 것은 응착마모의 제어에는 효과가 있지만 마모분의 마찰면으로의 재응착을 억제하는 효과도 있으므로 산화마모 그 자체는 산화성 분위기에 의해 촉진되기 때문에 분위기의 영향은 복잡하다.
⇒접촉시간
접촉면이 항상 마모상태에 있는 연속마모와 단속적인 마모상태로 되어지는 단속마모가 있다. 이와 같이 마모상태가 다종에 걸쳐 있기 때문에 마모의 특성을 측정하는 마모시험기도 각종의 것이 있고 거칠음 마모시험에서는 Tober식 마모 시험기가 널리 사용되고 있다.
▶마모 방지
물체가 서로 접촉하여 운동하면 반드시 마찰이 일어난다. 마찰은 마모를 동반한다. 이러한 마모를 줄이기 위해서는 액체 윤활 또는 유체역학적 윤활을 하여야 하고, 이는 운동하는 두 물체 사이에 유막을 형성함으로써 두 물체를 완전히 분리시키는 것이다.
그리하여 마모를 방지하기 위해서는 활성 윤활제를 사용하거나 응착 마모로 인한 미소용점을 감소시키는 방향으로 상대진동을 이용하여 마모를 방지한다.
▶마찰의 영향
마찰은 수직하중에서 서로 접촉하고 있는 물체들 사이의 상대 미끄럼 운동에 대한 저항으로 정의된다. 마찰 현상은 두 물체간의 접촉에 기인하여 에너지 손실 및 재료 손실을 유발시키는 과정이며, 마찰연구에 대한 궁극적인 목표는 공학적인 측면으로는 정밀 부품의 고품질화, 고정밀도, 수명 연장 및 신뢰성 보장이며, 경제적인 측면으로는 기계 및 장치의 보수 유지비 절감, 생산 손질 감소, 에너지 소비 절감 등으로 들 수 있다.
가장 큰 마찰의 원인은 표면과 표면의 직접적인 접촉에서 비롯되는 건조 마찰이다. 주로 금속과 금속의 마찰에서 나타난다. 윤활유에 의하여 완전히 접촉표면이 분리되는 것은 유체역학적 윤활유로 알려져있다. 이로 인하여 마모는 최소화된다.
윤활유는 액체나 고체의 형태로 마찰, 마찰열, 마모를 감소시키고 부식에 대하여 보호의 기능을 제공한다.
마찰의 영향으로는 ①불균일 변형에 의해 마찰이 생김.
②표면 상태에 큰 영향을 미침
③금형, 공구의 마멸을 초래. 등이 된다.
▶마찰의 원인
마찰력은 두 물체가 접촉되어 있을 때 접촉된 부분에서 두 물체를 구성하는 분자들 사이의 전기적인 인력 때문에 발생합니다. 마찰력을 일으키는 근본적인 힘은 전기력이다. 마찰력의 크기는 미시적으로 접촉하는 면적에 비례하는데, 물체를 눕혀놓으면 물체끼리 접하는 면적이 커지는 반면 미시적 접촉 면적이 작아지고, 물체를 세워놓으면 물체끼리 접하는 면적이 작아지는 대신 미시적 접촉면적이 커져서 물체를 세워놓으나 눕혀놓으나 마찰력의 크기는 변하지 않는다.
마찰 계수 μ = F/P (Coulomb의 마찰 법칙)
여기서 F는 접선방향의 하중을 말하고, P는 수직방향의 하중을 말한다.
<조건 : 미끄럽고 깨끗하고 깨끗해야함.>
5. 실험 방법
1) 실험하기 전 가공된 디스크 표면을 세척한다.
2) 세척된 디스크를 모터 축과 연결된 회전판에 고정시킨다
3) 오일 베스(Oil bath)를 모터축의 회전판에 끼우고 소량의 윤활유를 뿌려준다
4) 600℃에서 10분, 20분, 1시간 동안 템퍼링한 각 시편을 실험장치에 장치한다.
5) 설정 값을 실험 장치에 입력한다.
6) 실험을 통해 수직력, 마찰력, 속도, 마찰계수, 마멸량, 접촉 면적등의 값을 획득한다.
6. 실험 결과
<템퍼링시간에 따른 마모 시험 결과>
1,2 조 : 0.2% 탄소강

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