금속 재료의 기본 기계적 특성

금속 재료의 특성은 일반적으로 공정 성능과 사용 성능의 두 가지 범주로 나뉩니다. 소위 공정 성능은 기계 부품 제조 공정 중 지정된 냉간 및 열간 가공 조건에서 금속 재료의 성능을 나타냅니다. 금속 재료의 공정 성능 품질은 제조 공정 중 가공 및 성형에 대한 적응성을 결정합니다. 가공 조건이 다르기 때문에 주조 성능, 용접성, 단조성, 열처리 성능, 절삭 가공성 등과 같은 필요한 공정 특성도 다릅니다. 소위 성능은 기계 부품의 사용 조건에서 금속 재료의 성능을 나타내며 여기에는 기계적 특성, 물리적 특성, 화학적 특성 등이 포함됩니다. 금속 재료의 성능은 사용 범위와 수명을 결정합니다.

기계 제조 산업에서 일반적인 기계 부품은 상온, 상압, 비강부식성 매체에서 사용되며, 사용 중 각 기계 부품은 서로 다른 하중을 견뎌야 합니다. 금속 재료가 하중을 받을 때 손상에 저항하는 능력을 기계적 성질(또는 기계적 특성)이라고 합니다. 금속 재료의 기계적 성질은 부품 설계 및 재료 선정의 주요 기준입니다. 가해지는 하중의 종류(인장, 압축, 비틀림, 충격, 반복 하중 등)에 따라 금속 재료에 요구되는 기계적 성질도 달라집니다. 일반적으로 사용되는 기계적 성질에는 강도, 소성, 경도, 인성, 다중 충격 저항, 피로 한계 등이 있습니다. 각 기계적 성질은 아래에서 별도로 설명합니다.

1. 힘

강도는 정적 하중 하에서 금속 재료가 손상(과도한 소성 변형 또는 파괴)에 저항하는 능력을 나타냅니다. 하중은 인장, 압축, 굽힘, 전단 등의 형태로 작용하기 때문에 강도는 인장 강도, 압축 강도, 굽힘 강도, 전단 강도 등으로 구분됩니다. 다양한 강도 사이에는 일정한 상관관계가 있는 경우가 많습니다. 일반적으로 인장 강도는 가장 기본적인 강도 지표로 사용됩니다.

2. 가소성

가소성은 하중을 받을 때 파괴 없이 소성 변형(영구 변형)을 일으킬 수 있는 금속 재료의 능력을 말합니다.

3.경도

경도는 금속 재료의 단단함이나 부드러움을 측정하는 척도입니다. 현재 생산 공정에서 경도를 측정하는 가장 널리 사용되는 방법은 압입 경도법입니다. 압입 경도는 특정 기하학적 모양의 압입자를 사용하여 시험 대상 금속 재료 표면에 일정 하중을 가하여 누르는 방식으로, 압입 정도를 기준으로 경도를 측정합니다.
일반적으로 사용되는 방법으로는 브리넬 경도(HB), 로크웰 경도(HRA, HRB, HRC) 및 비커스 경도(HV)가 있습니다.

4. 피로

앞서 논의된 강도, 가소성, 경도는 모두 정적 하중 하에서 금속의 기계적 성능을 나타내는 지표입니다. 실제로 많은 기계 부품은 반복 하중 하에서 작동하며, 이러한 조건에서 부품에 피로가 발생합니다.

5. 충격 인성

매우 빠른 속도로 기계 부분에 작용하는 하중을 충격 하중이라고 하며, 충격 하중 하에서 금속이 손상에 저항하는 능력을 충격 인성이라고 합니다.