개념 한 쪽
침투비파괴검사기사 기타시험 — 재료시험의 기본 원리와 계산
재료시험에는 인장시험, 경도시험, 조직관찰, 표면처리·열처리 구분, 용접 순서와 감쇄능 등 여러 기본 개념이 포함된다. 각 시험법의 정의와 계산식, 장비의 특징을 명확히 이해하여 문제에서 요구하는 값을 빠르게 도출할 수 있다.
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뜻
연신율은 재료가 늘어난 비율을 백분율로 나타낸 값이며 공식은 '연신율 = (파단 후 길이 - 원래 표점거리) ÷ 원래 표점거리 × 100'이다. 연신율을 이용하면 늘어난 길이나 파단 후 길이를 구할 수 있고, 계산 과정에서 '증가량'과 '최종 길이'의 구분을 명확히 해야 실수를 방지한다.
인장강도는 시험에서 얻은 최대하중을 시편의 원래 단면적으로 나눈 값으로 정의한다. 원형 단면적은 지름의 제곱에 π를 곱해 4로 나누어 구하며, 계산을 단순화할 때는 d²×0.785 공식을 사용할 수 있다. 파단 후 치수는 인장강도 계산에 사용하지 않으므로 구별해야 한다.
탄성률(Young's modulus)은 비례한도 내에서 응력과 변형률의 비로 정의되며 수식은 E = σ/ε로 표현된다. 후크의 법칙이 적용되는 범위에서는 응력을 변형률로 나눈 값이 탄성률이므로 분자와 분모의 물리적 의미를 혼동하지 말아야 한다.
경도 시험은 사용되는 압입자 형태와 하중에 따라 시험 명칭과 규격이 달라진다. 로크웰 C스케일에서는 다이아몬드 원추형 압입자를 사용하며 그 꼭지점 각도는 120도이다. 다른 경도법과의 차이를 장비 사양으로 구분해야 한다.
금속의 조직 관찰을 위해 연마 후 부식 처리를 할 때 부식 속도는 부식제의 종류와 결정 방향에 따라 달라지는 이방성을 보인다. 스테인리스강의 국부적 구멍 부식 방지 대책으로는 탄소 함량을 낮추거나 Ni·Cr·Mo 등의 합금 원소를 증가시켜 부동태 피막을 안정화하는 방법이 효과적이다.
용접 공정에서는 열 입력을 분산시키는 방법이 잔류응력과 변형을 줄이는 핵심이다. 비석법은 용접 길이를 짧게 나누어 간격을 두며 진행하여 잔류응력을 줄이고, 서브머지드 아크용접은 플럭스에 의해 아크가 가려져 보이지 않고 대전류로 용입이 깊어 연속용접에 적합하다. 감쇄능은 재료가 진동 에너지를 열로 변환하여 소멸시키는 능력이며 회주철의 흑연 조직이 높은 감쇄능을 제공한다.
예제
대표 계산 1 — 연신율에서 파단 후 길이 구하기: 원래 표점거리가 110mm이고 연신율이 15%이면 늘어난 길이는 110 × 0.15 = 16.5mm이다. 따라서 파단 후 길이는 110 + 16.5 = 126.5mm가 된다.
대표 계산 2 — 원형 단면의 인장강도 계산: 지름 5cm인 원형 단면의 넓이는 π × (2.5cm)² ≈ 19.63cm²이다. 최대하중 500kgf를 이 면적으로 나누면 인장강도 ≈ 500 ÷ 19.63 ≈ 25.5kgf/cm²가 된다.
자주 묻는 물음
- 연신율 계산에서 무엇을 먼저 구해야 하나?
- 먼저 늘어난 길이(원래 길이 × 연신율)를 계산한 후 원래 길이에 더하여 파단 후 길이를 구해야 실수를 줄인다.
- 인장강도 계산에 파단 후 지름을 사용해야 하나?
- 아니다. 인장강도는 최대하중을 원래 단면적으로 나누어 구하므로 파단 후 지름은 사용하지 않는다.
- 로크웰 경도 시험의 C침 특징과 구분 포인트는 무엇인가?
- 로크웰 C침은 다이아몬드 원추형 압입자를 사용하며 꼭지점 각도가 120도라는 점으로 다른 스케일과 구별한다.
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