굳기
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
굳기는 재료가 변형에 저항하는 정도를 나타내는 물성으로, 긁힘, 압입, 반발의 세 가지 주요 측정 방법이 존재하며, 각 방법 내에서 다양한 척도가 사용된다. 굳기 시험은 금속, 세라믹, 고무 등 재료의 특성에 따라 다르게 적용되며, 압입 굳기 시험이 금속에, 고무에는 변형량을 측정하는 시험이 주로 사용된다. 굳기 측정법에는 브리넬, 비커스, 록웰, 쇼어 경도 등이 있으며, 긁힘 경도, 압입 경도, 반발 경도 등 다양한 유형이 존재한다. 경도는 재료의 미세 구조, 특히 전위와 같은 결함의 존재에 따라 달라지며, 경화 처리와 밀접한 관련이 있다. 굳기 값과 응력-변형률 곡선 사이에는 관련성이 있지만, 굳기 값으로부터 응력-변형률 관계를 추론하는 것은 쉽지 않다.
더 읽어볼만한 페이지
- 물질 - 절연체
절연체는 전기 전도성을 막아 전기의 흐름을 제어하고 안전을 확보하며, 밴드 이론에 따라 큰 띠틈을 가져 외부 전압이 띠틈을 넘어서면 절연 파괴가 발생하며, 유리에서 세라믹, 고분자 복합 재료 등으로 제작되어 전선, 케이블 등 다양한 분야에 사용된다. - 물질 - 물질파
물질파는 모든 물질이 파동의 성질을 가진다는 드브로이 가설에서 시작되어, 운동량을 가진 물질은 특정 파장을 가지며, 실험적 증거와 이론적 설명을 통해 확립되어 전자현미경 등 다양한 분야에 응용되는 미시세계의 필수 개념이다. - 고체역학 - 소성 (물리학)
소성(塑性)은 물리학에서 외부 응력에 의해 재료가 영구적으로 변형되는 현상이며, 금속, 결정성 및 비정질 재료, 세포 재료 등 다양한 물질에서 발생하고 변형 이론과 흐름 소성 이론으로 설명된다. - 고체역학 - 파괴
파괴는 재료가 하중이나 응력으로 인해 손상되는 현상으로, 취성 파괴와 연성 파괴로 구분되며, 파괴 강도와 같은 역학적 특성을 통해 분석하고, 부실 시공 및 유지보수의 중요성을 시사한다. - 재료과학 - 전자 이동도
전자 이동도는 전기장 내에서 전자의 평균 이동 속도를 나타내는 물리량으로, 재료의 불순물 농도와 온도에 의존하며, 다양한 산란 메커니즘과 측정 방법을 통해 연구되고 반도체 소자 성능에 중요한 영향을 미친다. - 재료과학 - 이온 주입
이온 주입은 원하는 원소를 이온화하여 고체 표면에 주입하는 기술로, 반도체 도핑, 금속 표면 처리 등 다양한 분야에 활용되며, 결정학적 손상, 스퍼터링, 안전 문제 등의 문제점을 야기한다.
굳기 | |
---|---|
서론 | |
정의 | 재료의 국부적인 영구 변형에 대한 저항을 측정하는 것 |
관련 속성 | 경직도 인성 탄성 가소성 점탄성 |
개요 | |
설명 | 경도는 단일 재료의 긁힘, 마모, 절단 또는 영구 변형에 대한 저항을 측정한 것 경도는 재료의 경직도, 가소성, 연성, 변형률, 강도, 인성, 점탄성 및 점성을 나타내는 복잡한 속성 |
경도 측정 | |
방법 | 압입 경도 시험 긁힘 경도 시험 반발 경도 시험 |
경도 척도 | |
압입 경도 | 브리넬 경도 비커스 경도 로크웰 경도 마이어 경도 누프 경도 |
긁힘 경도 | 모스 경도 모스 광물 경도 척도 |
반발 경도 | 쇼어 경도 |
응용 | |
사용 분야 | 재료 과학 공학 야금 건설 |
관련 용어 | |
관련 용어 | 경직도 강도 탄성 가소성 점탄성 |
주의사항 | |
설명 | 경도와 경성은 다른 개념임 경도는 재료 표면의 영구 변형에 대한 저항을 나타내고, 경성은 재료의 탄성 변형에 대한 저항을 나타냄 |
2. 경도 측정 방법
경도 측정에는 크게 긁힘, 압입, 반발의 세 가지 유형이 있다. 각 측정 유형에는 고유한 척도가 있으며, 실용적인 목적으로 변환 표를 사용하여 척도 간 변환을 수행한다.[1]
굳기는 정의하는 방법에 따라 다양한 값을 가질 수 있다. 이는 금속, 세라믹, 고무 등 재료의 특성에 따라 미세한 변형을 주는 힘에 대한 반응이 다르기 때문이다. 또한, 굳기 시험을 통해 평가하려는 재료의 성능 항목이 다양하므로, 여러 측정법이 개발되었다.
금속의 경우, 주로 압입 경도 시험법이 사용된다. 이는 일정 하중으로 생긴 압흔(움푹 들어간 자국)의 면적이나 깊이를 통해 변형의 어려움, 즉 굳기를 평가하는 방식이다. 하중, 압자 끝의 형상, 굳기 값 계산 방법은 각각 정의되어 있다.
고무의 경우, 일정 하중을 가했을 때의 변형량을 굳기 값으로 사용하는 측정법이 주로 사용된다.
굳기는 다양한 측정 수단(정의)과 그에 따른 값(굳기 척도)을 가진다. 대표적인 굳기 측정법 사이에는 상관 관계가 존재하지만, 이는 제한된 재료에서 얻어진 것이므로 대략적인 기준으로 사용된다.
시험법명 | 분류 | 압자 형상 | 경도 산출법 | 해설 |
---|---|---|---|---|
마르텐스 경도 | 긁기 경도 | 대면각 90° 피라미드 | 0.01 mm 폭의 긁기 폭의 하중 | |
쇼어 경도(HS) | 반발 경도 | 선단에 다이아몬드 반구를 부착한 해머 | 해머를 떨어뜨렸을 때의 튕겨져 나오는 높이를 원래 높이로 나누어 산출 | 계측은 간단하며, 대부분의 계측기는 소형 경량으로 휴대 가능 |
모스 경도 | 긁기 경도 | 10단계의 경도를 가진 다양한 광물 | 기준이 되는 광물로 긁었을 때 흠집이 생기는지 여부 | 절대적인 수치는 측정할 수 없으며, 주로 야외에서 광물의 동정에(광물 및 지질 관련 예비 지식과 함께) 사용 |
2. 1. 긁힘 경도 (Scratch hardness)
''긁힘 경도''는 날카로운 물체와의 마찰로 인해 시료가 파괴 또는 영구적인 소성 변형에 얼마나 저항하는지를 측정하는 것이다.[1] 더 단단한 재료로 만들어진 물체가 더 무른 재료로 만들어진 물체를 긁는다는 것이 그 원리이다. 코팅을 테스트할 때, 긁힘 경도는 필름을 기판까지 절단하는 데 필요한 힘을 의미한다. 가장 일반적인 테스트는 모스 굳기계이며, 이는 광물학에 사용된다. 이 측정을 수행하는 한 가지 도구는 경도계이다.이러한 테스트를 수행하는 데 사용되는 또 다른 도구는 '''포켓 경도 시험기'''이다. 이 도구는 눈금이 있는 팔과 4륜 캐리지에 부착되어 있다. 날카로운 가장자리가 있는 긁힘 도구가 테스트 표면에 미리 정해진 각도로 장착된다. 이 도구를 사용하려면 알려진 질량의 추를 눈금이 있는 표시 중 하나에 있는 스케일 암에 추가한 다음 도구를 테스트 표면을 가로질러 긋는다. 무게와 눈금 표시를 사용하면 복잡한 기계 없이도 알려진 압력을 가할 수 있다.[2]
2. 2. 압입 경도 (Indentation hardness)
HR* = 100 - 500 h (HRA, HRD, HRC)HR* = 100 - 1000 h
HM = W /A