샤르피 충격 시험

Charpy impact test
최신 충격 테스트 기계입니다.

재료 과학에서 샤르피 V 노치 테스트라고도 하는 샤르피 충격 테스트는 파단 시 물질이 흡수하는 에너지의 양을 결정하는 표준화된 높은 변형률 테스트입니다.흡수된 에너지는 재료의 노치 인성을 나타내는 척도입니다.그것은 준비와 수행이 쉽고 결과를 빠르고 저렴하게 얻을 수 있기 때문에 업계에서 널리 사용되고 있다.단점은 일부 결과가 [1]비교에 불과하다는 것입니다.그 실험은 [2][3]제2차 세계대전 중 선박의 파손 문제를 이해하는 데 중추적이었다.

이 테스트는 1900년경 S. B. 러셀과 [4]조르주 샤피에 의해 개발되었다.이 테스트는 Charpy의 기술적 기여와 표준화 노력 때문에 1900년대 초에 Charpy 테스트로 알려지게 되었다.

역사

1896년, S. B. 러셀은 잔류 파괴 에너지의 개념을 도입했고 진자 파괴 시험을 고안했다.러셀의 초기 테스트는 절단되지 않은 샘플을 측정했다.1897년 Frémont는 스프링 장착 기계를 사용하여 동일한 현상을 측정하는 테스트를 도입했습니다.1901년, 조르주 샤피는 다시 디자인된 진자와 노치 표본을 도입하여 러셀의 것을 개선하는 표준화된 방법을 제안했고,[5] 정확한 사양을 제공했습니다.

정의.

빈티지 충격 시험기.좌측의 노란색 케이지가 진자 흔들림 시 사고를 방지하기 위한 것이며, 하단에는 진자가 정지해 있음

이 장치는 알려진 질량과 길이의 추로 구성되어 있으며, 알려진 높이에서 떨어져 절단된 재료 표본에 충격을 줍니다.물질로 전달되는 에너지는 파단 전후의 해머 높이 차이(파단 이벤트에 의해 흡수되는 에너지)를 비교하여 추정할 수 있다.

표본의 노치는 충격 [6]시험 결과에 영향을 미치므로 노치는 일정한 치수와 기하학적 형태여야 한다.치수에 따라 재료가 평면 변형률에 있는지 여부가 결정되기 때문에 표본의 크기도 결과에 영향을 미칠 수 있습니다.이러한 차이는 [7]결론에 큰 영향을 미칠 수 있다.

금속 재료의 노치 바 충격 시험을 위한 표준 방법은 ASTM E23,[8] ISO 148-1[9] 또는 EN 10045-1([10]ISO 148-1로 폐기 및 대체)에서 찾을 수 있으며, 여기에서 테스트와 사용된 장비의 모든 측면이 상세하게 설명되어 있습니다.

정량적 결과

충격의 정량적 결과는 재료를 파괴하는 데 필요한 에너지를 테스트하고 재료의 인성을 측정하는 데 사용할 수 있습니다.항복 강도에는 연관성이 있지만 표준 공식으로는 표현할 수 없습니다.또한 변형률을 연구하여 파단에 미치는 영향을 분석해도 된다.

연성층 전이 온도(DBTT)는 재료를 파괴하는 데 필요한 에너지가 급격하게 변화하는 온도에서 도출될 수 있습니다.그러나 실제로는 급격한 천이가 없으며 정확한 천이 온도를 얻기가 어렵습니다(실제로 천이 영역입니다).정확한 DBTT는 다양한 방법으로 경험적으로 도출될 수 있다. 특정 흡수 에너지, 골절 측면의 변화(예: 면적의 50%가 균열) 등.[1]

정성적 결과

충격 시험의 정성적 결과는 재료의 [11]연성을 결정하는 데 사용할 수 있다.소재가 평면에서 깨지면 깨지기 쉽고, 소재가 들쭉날쭉한 모서리나 전단 입술로 깨지면 연성이었다.일반적으로 재료는 어떤 방식으로든 파손되지 않으므로 파단의 평평한 표면적과 들쭉날쭉한 부분을 비교하여 연성 및 메짐성 [1]파단의 비율을 추정할 수 있습니다.

샘플 사이즈

ASTM A370에 [12]따르면 Charpy 충격 시험을 위한 표준 시료 크기는 10 mm × 10 mm × 55 mm이다.표본 크기는 10 mm × 7.5 mm × 55 mm, 10 mm × 6.7 mm × 55 mm, 10 mm × 5 mm × 55 mm, 10 mm × 3.3 mm × 55 mm, 10 mm × 2.5 mm × 55 mm이다.ASTM A370에 따른 시료 상세(철강제품의 기계적 시험을 위한 표준 시험방법 및 정의)

EN 10045-1(ISO [10]148로 폐기 및 교체)에 따르면 표준 시료 크기는 10mm × 10mm × 55mm이다.서브사이즈 시료는 10mm × 7.5mm × 55mm 및 10mm × 5mm × 55mm이다.

ISO [9]148에 따르면 표준 시료의 크기는 10mm×10mm×55mm이다.서브사이즈 표본은 10 mm × 7.5 mm × 55 mm, 10 mm × 5 mm × 55 mm 및 10 mm × 2.5 mm × 55 mm이다.

MPIF 표준 [13]40에 따르면 노치되지 않은 표준 시료의 크기는 10mm(±0.125mm) x 10mm(±0.125mm) x 55mm(±2.5mm)이다.

저강도 및 고강도 재료에 대한 충격시험 결과

온도에 따라 파괴 모드의 변화를 보이지 않는 저강도 금속의 충격 에너지는 일반적으로 높으며 온도에 민감하지 않습니다.이러한 이유로 충격시험은 파괴모드가 온도에 따라 변하지 않는 저강도 재료의 파괴저항 평가에 널리 사용되지 않는다.충격 테스트에서는 일반적으로 체심 입방체(BCC) 전이 금속과 같은 온도에 따라 파괴 모드의 변화를 보이는 저강도 재료의 연성-소자 전환이 나타난다.

일반적으로 고강도 재료는 충격 에너지가 낮기 때문에 고강도 재료에서 파열이 쉽게 시작되고 전파된다는 것을 증명한다.강철이나 BCC 전이 금속을 제외한 고강도 재료의 충격 에너지는 일반적으로 온도에 민감하지 않습니다.고강도 BCC강은 미세한 연성-소자 전환을 거치기 때문에 BCC 구조가 없는 고강도 금속보다 충격 에너지의 편차가 크다.그럼에도 불구하고, 고강도 강철의 최대 충격 에너지는 [14]메짐성 때문에 여전히 낮습니다.

「 」를 참조해 주세요.

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메모들

  1. ^ a b c Meyers Marc A; Chawla Krishan Kumar (1998). Mechanical Behaviors of Materials. Prentice Hall. ISBN 978-0-13-262817-4.
  2. ^ The Design and Methods of Construction Of Welded Steel Merchant Vessels: Final Report of a (U.S. Navy) Board of Investigation (July 1947). "Welding Journal". 26 (7). Welding Journal: 569. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  3. ^ Williams, M. L. & Ellinger, G. A (1948). Investigation of Fractured Steel Plates Removed from Welded Ships. National Bureau of Standards Rep.
  4. ^ 쉬에르트
  5. ^ Cedric W. Richards (1968). Engineering materials science. Wadsworth Publishing Company, Inc.
  6. ^ Kurishita H, Kayano H, Narui M, Yamazaki M, Kano Y, Shibahara I (1993). "Effects of V-notch dimensions on Charpy impact test results for differently sized miniature specimens of ferritic steel". Materials Transactions - JIM. Japan Institute of Metals. 34 (11): 1042–52. doi:10.2320/matertrans1989.34.1042. ISSN 0916-1821.
  7. ^ Mills NJ (February 1976). "The mechanism of brittle fracture in notched impact tests on polycarbonate". Journal of Materials Science. 11 (2): 363–75. Bibcode:1976JMatS..11..363M. doi:10.1007/BF00551448. S2CID 136720443.
  8. ^ ASTM E23 금속 재료의 노치바 충격 시험을 위한 표준 시험 방법
  9. ^ a b ISO 148-1 금속 재료 - Charpy 진자 충격 시험 - 제1부: 시험 방법
  10. ^ a b EN 10045-1 금속 재료에 대한 Charpy 충격 시험.시험방법(V노치 및 U노치)
  11. ^ Mathurt KK, Needleman A, Tvergaard V (May 1994). "3D analysis of failure modes in the Charpy impact test". Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. 2 (3A): 617–35. Bibcode:1994MSMSE...2..617M. doi:10.1088/0965-0393/2/3A/014.
  12. ^ ASTM A370 철강제품의 기계적 시험을 위한 표준 시험방법 및 정의
  13. ^ Standard Test Methods for Metal Powders and Powder Metallurgy Products. Princeton, New Jersey: Metal Powder Industries Federation. 2006. pp. 53–54. ISBN 0-9762057-3-4.
  14. ^ Courtney, Thomas H. (2000). Mechanical Behavior of Materials. Waveland Press, Inc. ISBN 978-1-57766-425-3.

외부 링크