재료시험 및 검사

금속의 기계적성질 강도 (Strength), 연성 (Ductility) 경도 (Hardness), 인성 (Toughness) 피로강도 (Fatigue Resistance) 파괴시험 금속조직 특성시험 결정입도,비금속개재물,조직 화학적 성질시험 성분분석 금속재료시험 인장,압축,충격,경도,피로,굽힘 마모,에릭션,비틀림,전단시험등 기계적 성질시험 비파괴시험 관능시험 자분탐상,액체침투,초음파, 방사선투과시험 등

강도(Strength) 강도: 재료가 외부에서 가해지는 힘(하중) 에 견디는 능력 금속의 인장강도 : 금속의 인장력 또는 잡아   강도: 재료가 외부에서 가해지는 힘(하중) 에 견디는 능력   금속의 인장강도 : 금속의 인장력 또는 잡아 당기는 하중에 견디다가 재료가 끊기는 시 점에서 작용한 인장력으로 표현된다.   최대 인장강도(ultimate strength) : 금속재 료가 감당할 수 있는 최대하중과 관련되며 금속재료가 파단되는 시점에서의 인장하중  

항복강도 : 금속재료의 외부 인장력에 의한 변형 이 탄성한계를 벗어나는 시점에서의 인장력 일반적으로 강재 의 인장강도와 변형량의 곡선 상에서 0.2% 편심 항복강도로 정한다. 구조물 설계시 금속재료가 감당할 수 있는 최대강도를 결정하는 기준으로서 금속재료의 항복강도를 사용한다.   탄소강에서 강재의 경도가 증가하면 인장강도 또한 증가한다. 금속재료의 온도가 증가됨에 따라 인장강도는 감소되는 경향이 있다.

강재의 연성(Ductility)   강재가 하중에 의해 파괴되지 않는 범위내에서 변형 또는 길이가 늘어나는 성질. 연성이 좋은 강재 : 점진적으로 변형되면서 파손 연성이 나쁜 강재 : 과도한 하중하에서 강재는 갑자기 파손된다. 취성(brittle) 파괴   높은 연성을 갖는 금속 : ductile  연성이 나쁜 금속 : brittle  

강재의 온도가 증가됨에 따라, 대부분의 강재는 연성이 증가되는 성향이 있다 압연된 강재는 압연된 방향으로 금속조직이 방향성을 가지고 늘어나기 때문에, 압연방향과 직각방향 또는 두께방향의 인장강도, 연성 등은 압연방향의 물성과는 차이가 난다. 강판의 두께방향의 강도 및 연성은 이보다 훨씬 더 떨어진다. 연신률(% elongation) 단면수축률(% reduction of area)

인장 시험 preparation of specimen, surface condition  UTS, YS, E1, RA, ductility, E, toughness preparation of specimen, surface condition transverse specimen → to show if weld zone will perform as well as the base metal     → API 1104 (procedure and welder qualification test) reduced section(all weld metal/base metal) specimen → actual amounts of strength and other properties → circular or reactangular cross section stress-strain diagram E(steel) = 30,000,000 psi, E(Al) = 10,500,000 psi 'drop beam' for yield strength → ductile metal 'offset technique' → less ductile metal Eㅣ, RA → ductility, area of stress-strain curve → toughness

P : 비례 한도 E : 탄성 한도 Yu : 상 항복점 YL : 하 항복점 M : 인장강도 B : 파단점

인장시험 결과해석 인장강도=최대하중/시험편 초기단면적 변형률 = (시험후 표점거리-표점거리) /표점거리 변형률 = (시험후 표점거리-표점거리) /표점거리 수축률 = (시험편 단면적-시험후 단면적)/시험편 단면적 인장시험곡선

Effect of Temperature 1 Carbon steel 2 Low alloy steel

재료별 인장시험 결과 2

4. 실험 완료 / 분석 조건

5. 실험 결과 (유동 곡선 포함)

경도(Hardness) 침투(penetration)에 대한 탄소강 또는 저합금강에서는 강도가 증가됨에   금속이 표면에서의 흠집(indention) 또는 침투(penetration)에 대한 탄소강 또는 저합금강에서는 강도가 증가됨에 따라 강도도 증가되고, 강도가 낮아지면 경도도 낮아지는 상관관계를 갖는다.

경도 시험 Brinell, Rockel, microhardness Brinell : metal stock of large area. 10mm hardened ball, 3000kg load hold time : 10～15 sec(steel), 30 sec(soft metal) BHN × 500 = UTS (carbon and low alloy steel) Rockel : localized testing of small metal area,     'superficial → thin metal, wire   B scale → soft alloys, C scale → harder alloys,     A scale → "B" and "C" scale midrohardness : metal microstructure, Vickers/Knoop, 100～500g         

경도기 살펴보기 1 브리넬 경도기 록크웰 경도기 (디지털 방식) 마이크로 비커스 경도기

내충격성(Toughness) 능력. 내충격성 : 강재의 표면에 노치가 없는 상태에서 외부 충격에너지를 흡수할 수 있는 정도   강재가 외부의 충격에너지를 흡수할 수 있는 능력.   내충격성 : 강재의 표면에 노치가 없는 상태에서 외부 충격에너지를 흡수할 수 있는 정도  노치 내충격성 : 강재의 표면에 노치가 있는 상태 에서 외부 충격에너지를 흡수할 수 있는 정도   내충격성이 낮은 강재 : 취성(brittle) 파단   내충격성이 높은 강재 : 연성(ductile) 파단

일반적으로, 강재의 경도가 증가함에 따라, 사용 온도가 낮아짐에 따라 노치 내충격성은 낮아진다. . 강재의 내충격성 : 일반적으로, 온도가 낮아질 수록 강재의 내충격성도 떨어진다. 특히 낮은 특정온도에서는 강재의 충격성이 급격히 떨어진다. 강재의 표면에 흠집이 있 는 경우,  특정 낮은 온도에서 강재가 매우 쉽게 취성파괴 된다. 일반적으로, 강재의 경도가 증가함에 따라, 사용 온도가 낮아짐에 따라 노치 내충격성은 낮아진다.   천이온도(Nilductility transition temperature) : 강재의 연성이 취성으로 변화하는 온도

충격인성 배경 : 2차대전중 연합군 표준선의 용접부에서 취성파괴 충격인성 : 시험편에 노치를 만들어 일회의 충격 를 일으켜 파손되면서 부터, 기존의 다른 기계적시 험방법으로서는 충격저항에 대한 측정이 불완전하 다는 점을 착안하여, 미국의 연방표준국(NBS)를 중 심으로한 다수의 연구기관에 의해 제정. 충격인성 : 시험편에 노치를 만들어 일회의 충격 력을 가하여 재료가 파괴될 때의 흡 수 되는 에너지 2

충격시험기 2

충격인성 시험 subsize -→ 5.0 × 2.5 × 7.5 (mm) Charpy V notch test : 10 × 10 × 55 (mm)     subsize -→ 5.0 × 2.5 × 7.5  (mm) absorbed energy(breaking energy), lateral expansion, percent shear, transition temp drop weight nil-ductility, explosion bulge, dynamic tear, CTOD

V-notch 충격시험편 2

연성-취성전이 온도 구하기

인성에 미치는 합금의 영향

건전성시험 freedom of imperfections (slag inclusion, porosity, incomplete fusion) bend, nick-break, fillet break bend specimen : face, root, side bend guided bend, roller equipped guided bend, wrap- around guided bend nick-break : pipeline industry filet break : weld having satisfactory surface appearance

destructive tests for chemical properties chemical composition : spectrographic, combustion, wet chemical analysis corrosion test : environment, stress, temperature metallogrphic testing macroscopic : magnification ≤ 10X microscopic : magnification ≥ 10X, usually ≥100X

피로강도(Fatigue Strength) 반복적으로 작용되는 하중에 대하여 강재가 파괴되지 않는 강재의 강도. 강재의 피로강도는 부재의 표면형상과 밀접한 관계가 있다. 용접부 : 언더컷, 겹침,과도한 덧살 등은 피로 강도에 악영향을 준다. 용접 표면결함이 내부결함보다 훻씬 빠르게 피로균열로 진행된다

피로시험 preparation if specimen : extremely critical planar bending, rotational bending, torsion, axial tension, axial compression .