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경도(hardeness)와 강도(strength) , 인성(toughness)과 취성(brittleness)의 차이점
보통사람들이 일상 생활에서도 자주 사용하는 단어지만 이중 많은 사람들이 거의 비슷한 의미로 사용하는 경우가 많다. 하지만 경도와 강도의 의미는 많이 다르다. 경도(hardness)는 물체의 굳기 즉 표면강도를 말하며 다이아몬드 주로 시험 물체를 압입했을때 생기는 저항의 값으로 계산한다. 반면에 강도(strength)는 재료에 주로 압축 또는 인장 하중을 가했을때 생기는 파괴에대한 전체적인 물체의 저항값을 나타낸다.
예를들면 유리는 나무보다 높은 경도를 가진다.(유리조각으로 나무를 긁으면 나무가 긁히죠) 반면에 나무는 유리보다 더 높은 강도를 가진다.(유리막대와 나무막대를 서로 충돌시키면 유리막대가 부러집니다)
그리고 인성(toughness)은 재료를 소성변형 시켰을때 생기는 저항으로 물체가 잘 늘어나고 퍼지는 성질이다. 이와 반대되는 의미는 취성(brittleness)으로 물체에 충격을 가할때 잘 깨지는 성질을 가리킨다. 구조용강은 인성이 높은 재료인 반면에 탄소 함유량이 많은 주철은 취성이 높은 재료로 분류된다. 그리고 우리가 잘 아는 보석인 루비, 사파이어, 다이아몬드는 모든 금속에 흠집을 낼수있을 만큼 경도가 높기 때문에 금속을 절삭, 연마하는 기구에 사용된다. 하지만 취성은 높아서 갑자기 강한 힘을 가하면 그냥 부스러진다. 다시 말하자면 망치로 다이아몬드를 세게 치면 인성이 많은 철로 만들어진 망치머리는 그냥 흠집만 나지만 취성이 많은 다이아몬드는 산산조각이 날것이다
1. 경도(硬度) : 물체의 단단한 정도(특히 금속이나 광물 등에 많이 사용하는 말)
2. 강도(剛度) : 쇠붙이 따위가 끊어지지 않고 버티는 힘의 정도. 허용치를 벗어나면 끊어짐.
3. 인성(靭性) : 물리학에서, 재료가 지닌 점성의 강도. (다른 힘에 의해서 파괴하기 어려운 성질을 말함)
4. 소성(燒成) : 소성(Plasticity)
-외력제거후 원형으로 회복되지 않고 변형이 잔류
5. 탄ː성(彈性) : 외부로부터 힘을 받아 모양이 달라진 물체가, 그 힘이 없어지면 다시 본디의 모양으로 되돌아가려 하는 성질. 2번의 강도가 강한 제품은 탄성이 약하겠죠.
6. 취성 : 재료가 급작스레 파괴하는 현상. 예를 들어 설명하자면 취성 재료인 콘크리트는 조금의 균열이나 외부 힘에 의해서 갑자기 붕괴되죠. 이때 이러한 단점을 보완하기 위해 콘크리트 속에 철근을 집어넣는 겁니다. 철근은 갑자기 파괴되지 않고 서서히 늘어나거나 끊어지니까요.
기계 재료에 인장력, 압축력, 전단력, 굽힘, 비틀림 등을 가하면 재료는 크던 작던 변형이 발생하게 되고, 여러 가지 성질들이 나타나게 됩니다. 그 성질들을 기계적 성질(mechanical property)이라고 하고, 강도, 경도, 인성, 취성, 연성, 전성, 크리프, 연신율, 피로, 항복점 등이 있죠. 그중에서 강도와 경도에 대해 알아보고 그 차이점을 비교해봅니다.
강도와 경도의 차이점은?
∇ 강도(strength)는 외부에서 하중이 주어졌을 때, 재료가 파단이 되기까지 견디는 정도를 뜻하는 말입니다. 여기서 파단이란, 재료가 파괴되어 두 부분 이상으로 나뉘는 것을 말하는데요. 즉, 강도는 재료가 파괴되기까지 버티는 변형 저항이자 저항력을 나타냅니다. 외부 힘이 어떤 형태로 가해지느냐에 따라 강도는 여러 종류로 구분됩니다. 인장력이 가해지면 인장강도(tensile strength), 압축력이 가해지면 압축강도(compressive strength), 굽힘 하중이 가해지면 굽힘강도(flexural strengh, bending strength), 비틀림이 가해지면 비틀림 강도(torsional strength)가 되죠. 인장강도는 인장력이 가해지게 재료를 서서히 잡아당겨서 측정하고, 압축강도는 반대로 재료에 압축하중을 주어 측정합니다. 비틀림 강도 역시 재료를 비틀어 비틀림을 가하여 측정합니다.
∇ 경도(hardness)는 재료 표면의 무르고 단단한 정도를 나타냅니다.경도는 측정 방법에 따라서 브리넬(Brinell) 경도, 로크웰(Rockwell) 경도, 비커스(Vickers) 경도가 있는데요. 세 가지 경도 모두 측정하고자 하는 재료보다 훨씬 단단한 다른 물질로 만든 압자(penetrator)나 강철 구(강구)를 사용하여 재료가 얼마나 자국이 났는가 또는 얼마나 깊게 들어갔는가를 계산하게 됩니다. 일반적으로 가장 경도가 높다고 알려진 것은 다이아몬드이며, 때문에 경도 측정 시 압자로 사용하기도 합니다.
∇ 강도와 경도는 비슷해 보이는 성질이지만 항상 강도가 높다고 해서 경도가 높은 것은 아닙니다. 그 대표적인 예로 유리와 손톱을 많이 비교하는데요. 유리와 손톱의 경도를 쉽게 비교해 보는 방법은 유리를 손톱으로 긁어보고, 또 반대로 손톱을 유리로 긁어보는 것입니다. 이때 일반적으로 유리에 의해서 손톱이 긁히게 되죠? 반대로 유리는 손톱으로 흠집을 내기 어렵습니다. 즉, 유리가 손톱보다 더 단단하기 때문에 유리의 경도가 손톱의 경도보다 높습니다.그렇지만 만약 손톱과 유리에 압축력을 가하거나 비틀림을 가한다면 어떨까요? 유리가 손톱보다 먼저 깨집니다. 이는 곧 파괴되기까지 버티는 힘은 손톱이 더 좋은 것이죠. 즉, 손톱이 유리보다 강도가 높습니다.정리하자면, 상대적으로 경도는 유리가 높고, 강도는 손톱이 높은 것입니다. 이것이 곧 경도와 강도가 항상 비례한다고 볼 수 없는 사례가 됩니다.
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∇ 취성과 인성의 차이점 비교 (기계 재료의 기계적 성질) : 추후 업데이트 예정
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| 탄성 : | 외력을 받으면 재료가 변형이 생기고, 외력을 제거하면 원래 상태로 되돌아가는 성질 |
| 소성 : | 외력을 받으면 재료가 변형이 생겼다가 외력을 제거해도 원래 상태로 되돌아가지 않고 변형된 상태로 남는 성질 |
| 강성 : | 재료가 외력을 받으면 변형도 생기지 않고 파괴도 되지 않는 성질 |
| 취성(brittle) : | 재료의 역학적 성질의 일종. 여림. 부스러지기 쉬운 성질. |
| 인성(toughness) : | 잡아당기는 힘에 견디는 성질. 재료가 외력을 받으면 변형은 생기나 파괴가 되지 않는 성질 |
| 연성(ductile) : | 가소성의 일종으로 탄성한계를 넘는 변형력으로도 물체가 파괴되지 않고 늘어나는 성질. 금속 1g을 선으로 만들어서 얼마나 가는선으로 만들수 있느냐를 말한다. |
| 전성(malleability) : | 두드리거나 압착하면 넓고 얇게 펴지는 금속의 성질, 금.주석 등의 금속은 전성이 많아 얇은 박(박)으로 만들 수 있다. 금속 1g 을 판으로 만들어서 얼마나 얇게 만들수있느냐를 말한다.
|
| 경도(hardness) : | 굳기. 단단한 정도 |
-출처 : 인터넷-
(a) 취성(brittle)
(b) 연성(ductile)
(c) 완전한 연성
-출처- 위키피디아 //en.wikipedia.org/wiki/Ductility
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