건설기계기술사_금속재료의 성질(강도,강성,인성,연성,전성)
1. 강도(Strength)
파단되기까지 저항하는 힘, 파단을 이겨낼 수 있는 응력을 뜻한다.
단위는 N/m2 (압력단위)을 사용하는데 이는 단위면적당
받는 힘 즉 응력의 단위와 동일하다. 단위에서 보면 알수 있듯이
단순히 재료가 받는 '힘'이 아닌 재료가 감당할 수 있는 '면적 당 힘'
이다. 강도는 하중이 어떻게 가해지는지에 따라 압축강도,
전단강도, 인장강도로 분류된다.
압축강도에 뛰어난 저항을 발휘하는 대표적인 재료는 콘크리트
인데 이는 물, 시멘트, 골재 등을 섞어서 만든다.
그리고 구조물은 재료의 위로부터 지면 방향으로 수직응력이 가해지는
압축강도만 존재하는게 아니라 측면에서 가해지는 응력도 존재
하는데 이를 전단강도라고 한다.
아울러 압축강도와 정 반대로 재료이 끝과 끝을 잡아 당기는
인장강도도 존재한다. 콘크리트재료는 압축강도에는 강하지만,
인장강도와 전단강도에는 압축강도에 비해 취약하므로
콘크리트 타설시 철근을 섞어 인장 및 전단강도를 높이는 작업을
하는 것이다.
2. 강성(Stiffness)
재료가 변형에 저항하는 힘으로 본 모양을 잃지 않으려는 성질이다.
단위는 N/m(탄성계수단위)를 사용한다.
강성이 큰 물체일수록 큰 힘을 가해도 잘 변하지 않는다. 강성이
너무 커서 변형이 없는 이상적인 물체를 강체(rigid body)라고 한다.
3. 인성(Toughness)
재료의 변형에너지를 흡수할 수 있는 능력으로 탄성한계를 초과
(항복이후)하여도 파괴되기 어려운 성질을 의미한다.
재료의 '응력-변형률' 관계곡선에서 에너지를 흡수하는 면적에
해당되는데 이는 파괴되지 않고 끈질기게 버티는 재료의 특성을
뜻한다.
4. 연성(Ductility)
탄성한도 이상의 인장력을 가할시 탄성한계를 넘는 힘을 받아도
파괴되지 않고 계속 늘어나는 성질을 의미한다.
금속재료로서 연성이 큰 금속으로는 백금, 금, 은, 구리, 알루미늄
등이 있다.(전성과 동일)
5. 전성
압축을 가할 때 계속 얇게 펴지는 성질인데 대부분의 금속이 전성이
강한 편이며 특히 무른 금속일수록 전성의 성질을 잘 나타낸다.
금속재료로서 전성이 큰 금속에는 금>은>알루미늄>구리>주석
등이 있다.