1. 누프(Knoop) 경도 시험
누프 경도(Knoop hardness)는 미국의 누프가 고안한 시험 방법으로, 다이아몬드 압자를 이용해 경도를 측정하는 시험입니다. 누프 경도 시험은 미소경도 시험으로, 가벼운 하중을 사용합니다. 따라서 시편의 크기가 매우 작거나 얇은 경우와 보석, 카바이드, 유리 등의 취성재료들에 대한 시험에 적합합니다.
누프 경도 시험은 재료의 경도를 측정하는 방법 중 하나입니다. 압입 경도 시험의 한 종류로, 능형의 대각선의 비가 7:11:1인 다이아몬드 압자를 사용하여 정하중을 가해 재료의 표면에 압입하는 시험입니다.
탄성에 의해 회복력이 있는 재료의 경도 측정이 가능하고, 연성이 큰 재료로부터 상당히 단단한 재료에 이르기까지 광범위하게 적용됩니다. 압자에 의한 내부 깊이가 작기 때문에 경화층의 단면 경도 측정과 무른 재료의 경도 측정에 적합합니다.
누프 경도 시험은 ISO 4545, ASTM E92, ASTM E384에 표준화되어 있습니다.
누프 경도 시험방법
누프 경도 시험은 비커스 시험기에 누프 압자를 장착하여 시험하며 HK로 표시합니다.
누프 경도 시험은 다음과 같은 규격에 따라 진행됩니다.
| 규격명 | 적용 대상 | 내용 |
|---|---|---|
| KS L ISO 9385 | 유리 및 도자기 | 유리 및 도자기의 누프 경도 시험방법 |
| KS B ISO 4545 | 금속재료 | 금속재료의 누프 경도시험방법 |
누프 경도 시험 장단점
| 구분 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|
| 누프 경도 시험 | 1. 얇은 시료도 시험이 가능합니다. 2. 시료의 표면 경도를 정량적으로 측정할 수 있습니다. | 1. 시험력을 바꿔도 같은 결과를 얻을 수 없습니다. 2. 시료의 형태나 조건에 따라 결과가 변동할 수 있습니다. |
2. 쇼어(Shore) 경도 시험
쇼어 경도(Shore hardness)는 다양한 재료의 견고성을 측정하는 척도입니다. 쇼어 경도 테스트는 재료가 충격과 마모에 어떻게 반응하는지 빠르게 확인하는 방법입니다. 쇼어 D 경도계는 코팅이 충분히 경화되었는지 확인하는 데에도 사용됩니다.
쇼어 경도 시험은 1906년 쇼어에 의해 고안되었습니다. 쇼어 경도 시험은 ISO 7619-1 및 ASTM D2240에 따른 표준화된 시험법 중 하나입니다. 이 시험법은 3.924-50N의 시험 하중으로 매크로 범위에서 경도를 측정하는 데 사용합니다.
쇼어 경도 측정: 해머가 시료 표면에 낙하하여 다시 튀어오르는 반발을 측정하는 반발경도입니다.
쇼어 경도 측정기(Model D)는 낙하용 해머와 0 ~ 140까지 눈금이 매겨져있는 눈금자가 부착된 해머 이송용 수직통, 다이아몬드가 부착된 해머를 특정 높이에서 낙하시킬 수 있는 장치 등으로 구성되어 있습니다.
쇼어 경도 시험 방법
| 순서 | 쇼어 경도 시험 방법의 절차 |
|---|---|
| 1 | 작업 교대 전후에 포함된 테스트 블록으로 경도계의 정확도를 확인합니다. |
| 2 | 테스트 블록을 단단하고 평평한 표면에 놓습니다. |
| 3 | 3-5개의 판독값을 얻기 위해 5회 이상 경도를 측정합니다. |
| 4 | 측량추나 수준기를 이용하여 측정기를 수직으로 정확하게 맞춥니다. |
| 5 | 타격 위치가 서로 너무 가까울 경우 측정 오류가 발생할 수 있으므로 타격 간격은 5mm 이상이 되어야 합니다. |
| 6 | 측정한 지점에서 다시 측정하지 않습니다. |
| 7 | 한 시험편에 대해 최소한 20회 이상 시험을 실시합니다. |
| 8 | 15초 동안 3.92~50N의 접촉력으로 압자를 시편위로 누릅니다. |
| 9 | 압흔 간 중심 거리는 시편 가장자리까지 5mm 이상 및 12mm 이상이어야 합니다. |
| 10 | 힘이 가해지는 시간이 15초를 초과하거나 미달한다면 경도값에 표시해야 합니다. |
| 11 | 시간이 길어질 수록 쇼어 경도값은 줄어듭니다. |
쇼어 경도 장단점
| 구분 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|
| 1 | 소형으로 휴대 가능 | 시료의 무게나 고정방법에 의해 영향을 받기 쉽다 |
| 2 | 사용이 간단 | 시험기를 세운 상태에서의 경도 시험만 가능 |
| 3 | 작은 가공물부터 큰 가공물까지 측정 가능 | |
| 4 | 연한 가공물부터 딱딱한 가공물까지 측정 가능 | |
| 5 | 철에서 열처리 철재까지 측정 가능 |
쇼어 경도시험의 한계
쇼어 경도 시험기는 비교적 탄성률에 큰 차이가 없는 재료를 시험할 때에는 경도치의 신뢰성이 크지만, 고무와 같이 탄성률의 차이가 큰 재료에서는 부적합합니다.
| 구분 | 쇼어 경도 시험의 한계 |
|---|---|
| 1 | 측정 하중이 작아지면 압흔도 작아지기 때문에 압흔의 대각선의 길이를 현미경으로 측정하는 방법으로는 불가능합니다. |
| 2 | 시료의 무게나 고정방법에 의해 영향을 받기 쉽습니다. |
| 3 | 시험기를 세운 상태에서의 경도 시험만 가능합니다. |
| 4 | 쇼어 경도 경도계는 단단하고 얇은 표면에 사용해야 합니다. |
| 5 | 재료가 얇거나 변형될 가능성이 있는 경우 테스트 기간 동안 단단한 표면에 놓으십시오. |
| 6 | 측정 지점은 최소 6mm(0.24인치) 떨어져 있어야 합니다. |
마무리
오늘은 누프(Knoop) 경도시험과 쇼어(Shore) 경도시험법에 대해 알아보았습니다.
누프 경도 시험은 미국의 누프가 고안한 미소경도 시험 방법으로, 다이아몬드 압자를 사용해 가벼운 하중을 가하여 경도를 측정합니다. 이 시험은 작거나 얇은 시료, 그리고 취성 재료에 적합하며, ISO 4545, ASTM E92, ASTM E384에 따라 표준화되어 있습니다. 장점으로는 얇은 시료에도 적용 가능하고 표면 경도를 정량적으로 측정할 수 있으나, 시험력 변경 시 같은 결과를 얻을 수 없고 시료의 형태나 조건에 따라 결과가 변동할 수 있다는 단점이 있습니다.
쇼어 경도 시험은 1906년 쇼어에 의해 고안된 방법으로, 다양한 재료의 견고성을 측정합니다. 이 시험은 ISO 7619-1 및 ASTM D2240에 따라 표준화되어 있으며, 반발 경도를 측정하는 방식입니다. 장점으로는 휴대가 용이하고 사용이 간단하며 다양한 크기와 경도의 가공물에 적용 가능하지만, 시료의 무게나 고정방법에 의한 영향, 세운 상태에서의 시험만 가능한 한계가 있습니다. 또한, 탄성률 차이가 큰 재료에는 부적합하다는 한계도 있습니다.
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