경도
Hardness경도(antonym: softness)는 기계적 함몰 또는 마모에 의해 유발되는 국소적 소성 변형에 대한 저항성의 측정값이다.일반적으로 재료마다 경도가 다릅니다. 예를 들어 티타늄과 베릴륨과 같은 경질 금속은 나트륨과 금속 주석과 같은 연질 금속이나 나무와 일반적인 플라스틱보다 단단합니다.거시적 경도는 일반적으로 분자간 결합이 강한 것이 특징이지만, 힘을 받는 고체 재료의 거동은 복잡하기 때문에 경도의 측정값에는 스크래치 경도, 압입 경도, 반발 경도가 다르다.
경도는 연성, 탄성 강성, 소성, 변형률, 강도, 인성, 점탄성 및 점도에 따라 달라집니다.
경질 물질의 일반적인 예로는 세라믹, 콘크리트, 특정 금속, 그리고 연질 물질과 대조될 수 있는 초경질 물질이 있습니다.
측정경도
경도 측정에는 크게 스크래치, 움푹 패임, 반동의 세 가지 유형이 있습니다.이러한 각 측정 클래스에는 개별 측정 척도가 있습니다.실제적인 이유로 변환표는 한 척도와 다른 척도를 변환하는 데 사용됩니다.
스크래치 경도
스크래치 경도는 날카로운 [1]물체의 마찰로 인해 샘플이 깨지거나 영구적인 소성 변형에 얼마나 강한지를 측정하는 것입니다.그 원리는 더 단단한 물질로 만들어진 물체가 더 부드러운 물질로 만들어진 물체를 긁는 것이다.코팅 테스트 시 스크래치 경도는 필름을 통해 기판까지 절단하는 데 필요한 힘을 말합니다.가장 일반적인 테스트는 광물학에서 사용되는 모스 스케일입니다.이 측정을 위한 한 가지 도구는 강막계입니다.
이러한 테스트에 사용되는 또 다른 도구는 포켓 경도 테스터입니다.이 공구는 4륜 캐리지에 눈금 표시가 부착된 스케일 암으로 구성됩니다.날카로운 테두리를 가진 스크래치 공구를 시험면에 대해 소정의 각도로 설치한다.이를 사용하기 위해 눈금 표시 중 하나에서 알려진 질량의 중량을 체중계 암에 더하고 도구를 테스트 표면을 가로질러 끌어당깁니다.무게와 표시를 사용하면 복잡한 [2]기계 없이도 알려진 압력을 가할 수 있습니다.
압입경도
압입 경도는 날카로운 물체의 일정한 압축 하중에 의한 재료 변형에 대한 샘플의 저항을 측정합니다.움푹 패인 경도 테스트는 주로 엔지니어링 및 야금 분야에서 사용됩니다.테스트는 특별히 치수를 측정하여 적재된 인덴터가 남긴 함몰의 중요 치수를 측정하는 기본 전제 하에 작동합니다.
일반적인 움푹 들어간 경도 척도는 Rockwell, Vickers, Shore 및 Brinell입니다.
반발경도
동적 경도라고도 하는 반발 경도는 고정된 높이에서 물질로 떨어지는 다이아몬드 끝 해머의 "바운스" 높이를 측정합니다.이런 종류의 경도는 탄성과 관련이 있다.이 측정을 위해 사용되는 장치를 경화경이라고 합니다.[3]
반발 경도를 측정하는 척도는 Lib 반발 경도 시험과 Bennett 경도 척도입니다.
UCI(초음파 접촉 임피던스) 방식은 진동봉의 주파수를 측정하여 경도를 결정합니다.로드는 진동 요소가 있는 금속 샤프트와 한쪽 [4]끝에 장착된 피라미드 모양의 다이아몬드로 구성됩니다.
경화
5가지 강화 프로세스가 있습니다.홀-페치 강화, 워크 경화, 고용체 강화, 석출 경화 및 마텐사이트 변환.
물리
고체역학에서 고체는 힘의 양과 재료의 종류에 따라 일반적으로 힘에 대한 세 가지 반응을 가집니다.
- 일시적으로 형태를 바꿀 수 있는 탄력성을 나타내지만 압력이 제거되면 원래 모양으로 돌아갑니다.탄성 범위의 "강성"은 주어진 힘에 대한 작은 일시적인 형상 변화이며, 주어진 물체의 경우 강성, 물질의 경우 고탄성 계수라고 한다.
- 가소성을 발휘합니다. 즉, 힘에 반응하여 영구적으로 형태를 바꿀 수 있지만, 일체적인 상태를 유지할 수 있습니다.항복 강도는 탄성 변형이 소성 변형으로 바뀌는 지점입니다.플라스틱 범위의 변형은 비선형이며 응력-변형 곡선으로 설명된다.이 반응은 재료 과학에서 설명되고 측정된 스크래치 및 함몰 경도의 관측된 특성을 생성합니다.일부 재료는 소성 변형 시 탄성과 점성을 모두 나타내며, 이를 점탄성이라고 합니다.
- 그들은 두 개 이상의 조각으로 쪼개진다.
강도는 물질의 탄성 범위 또는 탄성 범위와 플라스틱 범위를 함께 측정하는 것입니다.이는 관련된 힘의 방향에 따라 압축 강도, 전단 강도, 인장 강도로 계량됩니다.극한 강도는 특정 재료와 기하학이 견딜 수 있는 최대 하중의 엔지니어링 측도입니다.
기술적 용법에서 메짐성은 소재가 사전에 거의 또는 전혀 감지되지 않는 플라스틱 변형 없이 파괴되는 경향이 있습니다.따라서 기술적인 용어로 재료는 부서지기 쉽고 강할 수 있습니다.일상적인 사용에서 "부스러움"은 일반적으로 작은 힘 하에서 부서지는 경향을 의미하며, 이는 (기술적인 의미에서) 취약성과 강도 부족을 모두 나타냅니다.완전히 부서지기 쉬운 재료의 경우, 항복 강도와 극한 강도는 동일하며, 이는 소성 변형이 감지되지 않기 때문입니다.연성의 반대는 연성입니다.
물질의 인성은 파쇄 전에 흡수할 수 있는 최대 에너지량으로, 가해질 수 있는 힘의 양과 다릅니다.탄성 및 플라스틱 변형으로 인해 재료가 대량의 에너지를 흡수할 수 있기 때문에 인성은 약한 재료에 대해 작은 경향이 있습니다.
경도는 입자 크기가 작아짐에 따라 증가합니다.이것은 홀-페치 관계라고 알려져 있다.그러나 임계 입자 크기 이하에서는 입자 크기가 감소함에 따라 경도가 감소합니다.이를 역홀-페치 효과라고 합니다.
변형에 대한 재료의 경도는 부피 계수나 영 계수 같은 강성이나 강성 특성이 아니라 모든 방향의 미세 내구성 또는 소규모 전단률에 따라 달라집니다.뻣뻣함은 [5][6]종종 경도와 혼동된다.일부 재료는 다이아몬드(예: 오스뮴)보다 강하지만 단단하지 않으며, 비늘 모양 또는 침상 습관으로 인해 파열되거나 박리되기 쉽습니다.
메커니즘과 이론
경도 뒤에 있는 메커니즘을 이해하는 열쇠는 금속 미세 구조, 즉 원자 수준에서 원자의 구조와 배치를 이해하는 것입니다.사실, 오늘날 상품의 제조에 중요한 대부분의 중요한 금속 특성은 [7]재료의 미세 구조에 의해 결정됩니다.원자 수준에서 금속의 원자는 결정 격자라고 불리는 질서 있는 3차원 배열로 배열됩니다.그러나 실제로는 금속의 샘플이 일관된 단결정 격자를 포함하지 않을 가능성이 높습니다.금속 샘플에는 많은 알갱이가 포함되어 있으며, 각 알갱이는 상당히 일관된 배열 패턴을 가지고 있습니다.더 작은 규모에서는 각 알갱이마다 요철이 있습니다.
미세 구조의 입자 레벨에는 재료의 경도를 담당하는 두 가지 유형의 요철이 있습니다.이러한 불규칙성은 점 결점과 선 결점입니다.점 결점은 곡립의 전체 3차원 격자 내부의 단일 격자 위치에 위치한 불규칙함입니다.세 가지 주요 결점이 있습니다.어레이에서 원자가 누락되면 공실결함이 생긴다.격자부위에 금속원자가 통상 점유해야 할 다른 형태의 원자가 있으면 치환결함이 생긴다.통상 있어서는 안 되는 장소에 원자가 존재하면 간질성 결함이 형성된다.이것은 결정 격자의 원자 사이에 공간이 존재하기 때문에 가능하다.점 결점은 결정 격자의 단일 부위의 불규칙함인 반면 선 결점은 원자 평면의 불규칙함입니다.전위는 이러한 평면의 정렬 오류와 관련된 선 결점의 한 유형입니다.가장자리 전위의 경우 원자의 반평면이 원자의 두 평면 사이에 끼워진다.나사 전위의 경우 두 원자의 평면이 [8]그 사이를 흐르는 나선 배열로 상쇄된다.
안경에서 경도는 네트워크의 [9]원자 사이에 작용하는 위상 제약의 수에 선형으로 의존합니다.따라서, 강성 이론은 조성에 관한 경도 값을 예측할 수 있게 했다.
전위는 원자의 평면이 미끄러지는 메커니즘을 제공하므로 소성 또는 영구 [7]변형 방법을 제공합니다.원자의 평면은 전위의 한쪽에서 다른 쪽으로 뒤집힐 수 있어 전위가 효과적으로 재료를 통과하여 영구적으로 변형될 수 있다.이러한 전위에 의해 허용되는 이동은 재료의 경도를 감소시킵니다.
원자의 평면의 움직임을 억제하고, 그것을 어렵게 하는 방법은, 서로 및 중간 원자와의 전위의 상호작용을 포함한다.전위가 두 번째 전위와 교차하면 더 이상 결정 격자를 통과할 수 없습니다.전위의 교차점은 고정점을 만들고 원자 평면이 서로[10] 미끄러지는 것을 허용하지 않는다 전위는 또한 간질 원자와의 상호작용에 의해 고정될 수 있다.전위가 두 개 이상의 중간 원자와 접촉하면 평면의 슬립이 다시 중단됩니다.인터스티셜 원자는 교차 전위와 같은 방법으로 앵커 포인트 또는 핀 포인트를 작성합니다.
간질 원자의 존재와 전위 밀도를 변화시킴으로써 특정 금속의 경도를 제어할 수 있다.직관에 반하는 것처럼 보이지만, 전위 밀도가 증가함에 따라 더 많은 교차로가 생성되고 결과적으로 더 많은 고정점이 만들어집니다.마찬가지로, 더 많은 간극 원자가 추가됨에 따라, 전위의 움직임을 방해하는 더 많은 고정점이 형성된다.그 결과 고정점이 더 많이 추가될수록 재료는 더 단단해집니다.
「 」를 참조해 주세요.
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레퍼런스
- ^ Wredenberg, Fredrik; PL Larsson (2009). "Scratch testing of metals and polymers: Experiments and numerics". Wear. 266 (1–2): 76. doi:10.1016/j.wear.2008.05.014.
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- ^ Allen, Robert (2006-12-10). "A guide to rebound hardness and scleroscope test". Archived from the original on 2012-07-18. Retrieved 2008-09-08.
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- ^ Jeandron, Michelle (2005-08-25). "Diamonds are not forever". Physics World. Archived from the original on 2009-02-15.
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추가 정보
- Chinn, R. L. (2009). "Hardness, bearings, and the Rockwells". Advanced Materials & Processes. 167 (10): 29–31.
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- 디터, 조지 E.(1989)기계 야금.SI 메트릭 적응Maidenhead(영국): McGraw-Hill Education.ISBN 0-07-100406-8
- Malzbender, J (2003). "Comment on hardness definitions". Journal of the European Ceramic Society. 23 (9): 9. doi:10.1016/S0955-2219(02)00354-0.
- Revankar, G. (2003)"경도 테스트 입문"기계 테스트 및 평가, ASM Online Vol.8
외부 링크
