금속재료의 인장강도란 무엇이며 그 측정방법

인장은 간단한 기계적 특성 테스트입니다. 테스트 게이지 거리 내에서 응력이 균일하고 응력, 변형률 및 성능 지표의 측정이 안정적이고 안정적이며 이론적 계산에 편리합니다. 인장 시험을 통해 양의 탄성 계수 E 및 항복 강도 σ 0.2와 같은 탄성 변형, 소성 변형 및 파괴 과정에서 가장 기본적인 기계적 물성 지수를 측정할 수 있습니다. 항복점 σ s. 인장 강도 σ b. 파단 후 신장률 δ 및 면적 감소 ψ 등 인장 시험에서 얻은 기계적 물성 지수 e σ 0.2, σ s, σ b, δ, ψ 등은 재료 고유의 기본 물성이며 주요 근거 엔지니어링 디자인에서.

금속 소성변형과 인장강도의 관계

대부분의 금속 재료의 경우 탄성 변형 영역에서 응력과 변형률은 비례하게 됩니다. 응력 또는 변형률이 계속 증가하면 특정 지점에서 변형률은 적용된 응력에 더 이상 비례하지 않습니다.

이 시점에서 인접한 초기 원자와의 결합이 끊어지기 시작하고 새로운 원자 그룹으로 수정됩니다. 이 경우 재료는 응력이 제거된 후 원래 상태로 돌아가지 않습니다. 즉, 변형은 영구적이고 복구할 수 없으며 재료는 소성 변형 영역에 들어갑니다(그림 1).

사실 탄성영역에서 소성영역으로 물질이 변하는 정확한 지점을 결정하기는 어렵다. 그림 2와 같이 변형률이 0.002인 평행선이 그려집니다. 응력-변형률 곡선은 이 선으로 잘리고 항복 응력이 항복 강도로 결정됩니다. 항복 강도는 상당한 소성 변형이 발생하는 응력과 같습니다. 대부분의 재료는 균일하지 않으며 완벽한 이상적인 재료도 아닙니다. 재료의 수율은 일반적으로 가공 경화를 동반하는 과정이므로 특정 포인트가 아닙니다.

대부분의 금속 재료의 경우 응력-변형률 곡선은 그림 3에 표시된 것과 유사합니다. 하중이 시작되면 응력이 0에서 증가하고 변형률이 선형적으로 증가합니다. 재료가 산출될 때까지 곡선은 선형에서 벗어나기 시작합니다.

계속해서 응력을 증가시키면 곡선이 최대값에 도달합니다. 최대값은 그림에서 m으로 표시되는 곡선의 최대 응력값인 인장강도에 해당합니다. 파단점은 재료가 최종적으로 파단되는 지점이며 그림에서 F로 표시됩니다.

일반적인 응력-변형 시험 장치와 시험 시편의 형상은 그림 4와 같다. 인장 시험 중 시편을 천천히 잡아당기고 길이와 가해진 힘의 변화를 기록한다. 힘 변위 곡선이 기록됩니다. 응력-변형률 곡선은 샘플의 원래 길이, 게이지 길이 및 단면적을 사용하여 그릴 수 있습니다.

그림 4 응력 변형 시험

인장 소성 변형을 겪을 수 있는 재료의 경우 엔지니어링 응력-공학 변형률 곡선과 실제 응력-변형률 곡선의 두 가지 곡선이 가장 일반적으로 사용됩니다. 이들의 차이점은 응력을 계산하는 데 사용되는 영역이 다르다는 것입니다. 전자는 샘플의 초기 면적을 사용하고 후자는 인장 과정 중 실시간 단면적을 사용합니다. 따라서 응력-변형률 곡선에서 실제 응력은 일반적으로 엔지니어링 응력보다 높습니다.

그림 6 다양한 실제 금속 재료의 실제 응력 및 실제 변형률 곡선

가장 일반적인 인장 곡선에는 두 가지 종류가 있습니다. 하나는 명백한 항복점이 있는 인장 곡선입니다. 둘째, 명백한 항복점이 없는 인장 곡선. 항복점은 초기 소성 변형에 대한 금속의 저항을 나타냅니다. 이것은 엔지니어링 기술에서 가장 중요한 기계적 특성 중 하나입니다.

금속 소성 변형에서 인장 강도를 측정하는 방법은 무엇입니까?

잔류 소성 변형은 중요한 기초입니다. 일반적으로 어떤 잔류 소성 변형을 인위적으로 항복 강도로 취할 때 엔지니어링 금속에 해당하는 저항을 조건부 항복 강도라고도 합니다. 즉, 명백한 소성 항복점이 없고 명백한 항복 강도가 없습니다. 실제 금속의 항복강도를 알고 싶다면 판단조건이 필요하기 때문에 조건부항복강도가 존재한다. 금속성분에 따라 조건부항복강도에 해당하는 잔류변형이 다르다. 일부 거친 금속 부품의 경우 잔류 변형이 작아야 하는 반면 일반 금속 부품의 해당 잔류 변형은 조건에서 항복할 때 커야 합니다. 일반적으로 사용되는 잔류 변형은 0.01%, 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.5% 및 1.0%입니다.

금속의 항복은 전위 이동의 결과이므로 금속의 항복은 전위 이동의 저항에 의해 결정됩니다. 순수 금속의 경우 격자 저항, 전위 상호 작용 저항 및 다른 결함 또는 구조와의 전위 상호 작용 저항이 포함됩니다.

인장 곡선에서 직선 부분에 해당하는 면적, 즉 탄성 부분이 탄성 특성입니다. 탄성 변형의 시작부터 파단 과정까지 시료가 흡수한 총 에너지를 파단 일이라고 하고, 파단 전에 금속이 흡수한 에너지를 파단 인성이라고 합니다. 실제 금속의 기계적 성질은 일반적으로 인장 과정에서 변화하며 가장 두드러진 현상은 가공 경화입니다. 금속의 가공 경화는 과부하 시 실제 엔지니어링 구성 요소의 갑작스러운 파손을 방지하는 데 도움이 되어 치명적인 결과를 초래합니다.

금속 소성 변형 및 변형 경화는 금속의 균일한 소성 변형을 보장하기 위한 전제 조건입니다. 즉, 다결정 금속은 소성변형이 일어나는 부위를 강화한 후 소성변형을 억제하여 변형이 다른 곳으로 쉽게 전이될 수 있도록 한다.

실제 인장 곡선에 따르면 대부분의 금속은 실온에서 항복한 후 항복 응력의 작용으로 변형이 계속되지 않으며 변형을 계속하려면 저항을 높여야 합니다. 진응력-변형률 곡선에서는 유변학적 응력이 상승하여 가공경화 현상이 나타난다. 이러한 곡선을 가공 경화 곡선이라고 합니다. 가공 경화 지수 n은 지속적인 변형에 저항하는 재료의 능력을 나타내는 중요한 가소성 지수입니다.

마지막으로 변형률에 대해 알아보겠습니다. 일반적으로 금속 재료의 인장 곡선은 낮은 변형률에서 테스트하여 얻습니다. 일부 특수 금속 부품만 높은 변형률, 즉 고속 변형이 있는 부품에서 기계적 특성을 테스트해야 합니다. 정상적인 실온에서 재료의 변형은 주로 전위 슬립 또는 쌍정입니다.

인장곡선의 최대 공학적 응력, 즉 공학적 변형률 곡선을 극한 인장응력, 즉 인장강도라고 한다.