재료의 품질에 대해 얘기할 때 재료의 경도는 품질 관리, 새 합금 개발, 재료 관련 작업을 위한 중요한 척도입니다.

이 게시물에서는 재료 경도에 대한 몇 가지 주요 질문에 답해 보고 매크로 경도 및 마이크로 경도 테스트를 통해 경도를 측정하는 방법을 알아 보겠습니다. 그리고 Vickers 및 Knoop 방법에 따라 더 쉽게 마이크로 경도 테스트를 수행하도록 지원하는 간편한 소프트웨어 워크플로에 대해서 알아볼 수 있으니 계속 읽어 보세요.

경도란 무엇인가요?

경도는 샘플의 변형,즉 물리적 힘에 의한 크기 또는 형태의 변화에 대한 저항성을 말합니다. 응용 분야에 맞는 재료를 선택하려면 재료의 경도를 객관적으로 측정하고 비교할 수 있어야 합니다.

경도는 어떻게 테스트하나요?

경도는 표준화된 시간 동안 특정 힘을 가하여 압자를 재료 표면에 밀어넣는 테스트를 통해 측정합니다. 이 테스트는 금속 및 합금, 세라믹, 폴리머 및 필름 등 다양한 재료에 적용할 수 있습니다.

매크로 경도 및 마이크로 경도 테스트의 차이점은 무엇인가요?

일반적으로 큰 샘플은 매크로 경도 테스트를 통해 테스트하고 작은 샘플은 마이크로 경도 테스트를 통해 측정합니다. 두 테스트 모두 국제표준화기구(ISO) 및 미국재료시험협회(American Society for Testing and Materials, ASTM)와 같은 국제 표준에 따라 수행됩니다.

이 두 방법을 간략히 설명해 드리겠습니다.

1. 매크로 경도 테스트

매크로 경도 테스트는 일반적으로 1kg 또는 약 10뉴턴을 넘는 무거운 하중에서 대규모로 재료의 경도를 측정합니다. 이 테스트는 테스트 프로세스 도중 무거운 하중이 가해져도 견딜 수 있는 크고 튼튼한 재료와 샘플에 사용됩니다.

그 예로는 자동차, 항공우주, 건설, 제조, 금속세공 산업에서 사용되는 재료와 장비가 있습니다.

2. 마이크로 경도 테스트

마이크로 경도 테스트는 일반적으로 10뉴턴 미만의 가벼운 하중에서 소규모로 재료의 경도를 측정합니다. 이 테스트는 소규모로 정밀한 측정을 요하거나 매크로 경도 테스트를 견딜 수 없는 작고 얇은 재료와 샘플에 사용됩니다.

그 예로는 얇은 필름과 코팅, 작은 구성 요소, 도금된 표면 등이 있습니다. 이 방법은 재료 내 미세구조의 특징에 대한 중요한 정보를 제공하므로 결함 분석, 재료 과학 연구, 제조 분야의 품질 관리에 사용되는 경우가 많습니다.

마이크로 경도 테스트 비교: Vickers 및 Knoop

마이크로 경도 테스트 동안에는 정해진 시간 동안 일정한 함을 가하여 샘플의 표면에 다이아몬드 압자를 밀어넣습니다. 이 테스트는 Vickers 또는 Knoop 방법에 따라 수행합니다. 이 두 테스트 방법의 주요 차이는 다음과 같습니다.

1. Vickers 마이크로 경도 테스트

Vickers에 따른 마이크로 경도 테스트의 경우 압자는 136도 각도의 정사각형-기반 피라미드 형태의 다이아몬드입니다. 형태가 사각형이기 때문에 Vickers 경도 테스트는 작고 둥근 샘플에 더 적합합니다.

Vickers에 따른 마이크로 경도 테스트

2. Knoop 마이크로 경도 테스트

Knoop에 따른 마이크로 경도 테스트의 경우, 압자는 확장된 피라미드 모양을 하고 있습니다.. 길이 대 너비의 비율은 7:1이고 긴 변의 각도는 172도, 짧은 변의 각도는 130도입니다. 형태가 장방형이기 때문에 Knoop 방법은 작고 긴 샘플에 더 적합합니다.

Knoop 방법은 또한 작고 얕은 자국을 만듭니다. 따라서 포일과 같은 얇은 샘플에 권장됩니다. 그리고 이 방법은 간격이 가까운 자국 또는 샘플의 가장자리 근처의 자국을 남깁니다. 또한 손상되기 쉬운 샘플을 테스트하기 위해 Vickers보다 일반적으로 더 가벼운 하중이 적용됩니다.

Knoop에 따른 마이크로 경도 테스트

현미경을 사용한 자국 관찰 및 측정

마이크로 경도 테스트 도중 자국이 생기면 검사자는 현미경으로 자국을 관찰하고 측정합니다. 이러한 측정을 통해 일정한 압박 하중으로 인한 재료 변형에 관한 샘플의 저항성을 결정하는 경도 수를 얻을 수 있습니다.

경도 수는 샘플 표면의 자국을 측정하여 가해진 힘을 자국의 표면적으로 나눔으로써 계산합니다. 이를 통해 평방 밀리미터당 킬로그램으로 표시한 힘(kgf/mm²)으로 경도 단위를 얻을 수 있습니다.

• Vickers 테스트의 경우 Vickers 경도수를 계산하기 위해 자국의 대각선을 측정하고 평균 값을 사용합니다.
• Knoop 테스트의 경우 경도수를 계산하기 위해 긴 축을 따라 측정한 자국의 길이를 사용합니다.

마이크로 경도 테스트를 위한 맞춤형 소프트웨어 워크플로

이러한 측정 프로세스를 간소화하기 위해 Evident는 특별한 소프트웨어 워크플로를 만들었습니다. 매크로 경도 테스트를 위한 PRECiV™ 맞춤형 솔루션은 Vickers 또는 Knoop 방법에 따라 경도수를 결정합니다.

마이크로 경도 테스트 솔루션을 선택하려면, PRECiV 소프트웨어의 오른쪽 도구 창에서 재료 솔루션 워크플로를 사용합니다. 이 워크플로 영역은 Vickers 또는 Knoop 중 선택한 방법에 따라 측정 절차를 안내합니다.

PRECiV 소프트웨어에서 마이크로 경도 테스트를 위한 맞춤형 솔루션을 사용하여 샘플의 경도와 자국의 깊이를 계산합니다.

측정이 완료되면 결과는 도구 창의 시트 영역에 표시됩니다. 여기에서 경도수, 대각선 길이, 교차점 좌표를 확인할 수 있습니다. 또한 측정 통계가 오른쪽 워크플로 영역에 표시됩니다.

결과 저장 버튼을 누르면 데이터와 샘플별 매개변수가 Excel 워크북 또는 Excel 호환 파일로 내보내기됩니다.

다음 동영상을 통해 프로세스 전체를 확인하세요! 질문이 있으시거나 이 측정 워크플로에 관한 데모를 예약하시려면 Evident 팀에 문의해 주세요.