인장 강도

Q: 인장 강도란 무엇인가요?

인장 강도는 영구 변형 또는 파괴가 발생하기 전에 재료가 버틸 수 있는 최대 인장 응력을 말합니다. 따라서 인장 강도는 재료의 강도 거동을 평가하는 데 중요한 재료 물성값입니다. 재료의 인장 강도가 높을수록 인장 하중에 대한 저항은 커집니다. 인장 강도 측정값은 일반적으로 Mpa(메가파스칼) 또는 N/mm²(제곱밀리미터당 뉴턴) 단위로 나타냅니다. 이는 재료를 늘리거나 찢는 데 필요한 단위 면적당 힘의 양을 말합니다.

Q: 인장 강도는 어떻게 계산하나요?

인장 강도는 최대 달성 인장 하중 Fm과 시험 시작 시의 시편 단면적을 가지고 계산합니다. 인장 강도 Rm = 최대 인장 하중 Fm / 시편 단면적 S0 인장 강도는 MPa(메가파스칼) 또는 N/mm²로 표시합니다.

인장 강도 R_m(인열 강도라고도 함)은 강도 거동의 평가를 위한 재료 물성값입니다. 인장 강도는 시편에 가할 수 있는 최대 기계적 인장 응력입니다. 이 인장 강도를 초과하면 재료가 손상됩니다. 즉, 재료 시편이 최종적으로 파손될 때까지 힘의 흡수력이 감소됩니다. 그러나 재료는 실제 인장 강도값에 도달하기 전에 플라스틱 변형(잔류)을 겪습니다.

계산 다양한 재료 경화 수준 추가 물성값 예시 시험기 인장 시험 항복점

인장 강도란?

인장 강도 R_m은 인장 시험(예: ISO 6892 표준 규격[금속 재료] 또는 ISO 527 표준 규격[플라스틱 및 복합재료] 준수)을 통해 결정됩니다.

인장 강도는 최대 달성 인장 하중 F_m과 시험 시작 시의 시편 단면적을 가지고 계산합니다.
인장 강도 R_m = 최대 인장 하중 F_m / 시편 단면적 S₀

인장 강도는 MPa(메가파스칼) 또는 N/mm²로 표시합니다.

응력-변형 다이어그램(응력-변형 곡선이라고도 함)에서 시편의 인장 강도는 인장 시험의 상대적 길이 변화에 따라 표시합니다.

이 곡선을 통해 시험 재료의 여러 가지 물성값(예: 탄성 거동이나 인장 강도)을 파악할 수 있습니다. 응력-변형 다이어그램에서 인장 강도는 인장 시험에서 인장 응력을 새로 높인 후에 도달한 최대 응력값입니다.

응력 변형 곡선에 표시된 인장 강도 Rm

여러 가지 재료의 인장 강도

오른쪽 그림은 여러 가지 재료의 다양한 곡선과 인장 강도 R_m을 응력-변형 다이어그램으로 나타낸 것입니다.

재료 경화의 다양한 수준에 따른 인장 강도

항복점이 두드러진 금속 재료의 경우, 최대 인장 하중은 상부 항복 강도 이후에 가장 높이 도달한 힘으로 정의됩니다. 가공 경화가 약하게 된 재료의 경우, 항복 강도를 초과한 이후의 최대 인장 하중이 항복점을 밑돌 수 있으므로, 이때 인장 강도는 상부 항복 강도 값보다 더 낮습니다.

오른쪽 응력-변형 곡선은 고수준 가공 경화 곡선(1)과 항복점 이후의 초저수준 가공 경화 곡선(2)을 나타낸 것입니다.

반면, 항복점이 있는 플라스틱과 그 이후에 가한 응력의 경우, 인장 강도가 항복점에서의 응력과 일치합니다.

고수준 가공 경화에 해당하는 인장 강도(1)와 항복 강도 이후의 최저수준 가공 경화에 해당하는 인장 강도(2)

강도 성질의 평가를 위한 기타 물성값

강도 성질을 평가하기 위해서는 인장 강도 외에도 상부 및 하부 항복점과 파단 강도 또는 인열 강도를 측정해야 합니다.

항복점은 일반적으로 탄성 변형에서 소성 변형으로 전환될 때의 응력으로 정의됩니다. 이것은 탄성 한도, 상부 및 하부 항복 강도(인장 시험), 압축 항복 강도(압축 시험), 굴곡 항복 강도(굴곡 시험), 토션 항복 강도(토션 시험)를 총칭하는 말입니다.

오프셋 항복점은 반면에 특정 잔류 연장 또는 총연장이 이미 포함되어 있는 응력입니다. 이것은 금속 재료의 탄성 범위에서 소성 범위로의 지속적인 전환을 표시하는 데 사용합니다.

항복점(항복 응력이라고도 함)이라는 용어는 보통 유동학에서 사용되며, 재료(특히 플라스틱)가 유동하기 시작하는 응력값을 말합니다. 이 유동은 항복점을 초과할 때 재료가 소성 또는 비가역적 변형되는 특징이 있습니다.

많은 재료의 경우 최대 하중 F_m에 도달한 후에는 하중과 그에 의한 공칭 인장 응력은 시편이 파손되거나 찢어질 때까지 연장율이 증가함에 따라 감소합니다. 최초 단면적과 관련한 절단 하중을 파단 강도 또는 인열 강도라고도 부릅니다. 이는 특히 플라스틱에서 중요한 매개변수입니다. 항복점이 없는 취성 금속 재료, 고무류, 강한 플라스틱은 일반적으로 인열 강도가 인장 강도와 일치합니다.

금속 재료의 인장 강도값 예시

금속 재료의 인장 강도 - 예시 값
재료명	재료 번호	기존 명칭	R_m	R_p0.2
S235JR	1.0037	St37-2	360	235
S275JR	1.0044	St44-2	430	275
S355J2G3	1.0570	St52 -3N	510	355
C22E	1.1151	Ck22	500	340
28Mn6	1.1170	28Mn6	800	590
C60E	1.1221		850	580
X20Cr13	1.4021		750	550
X17CrNi16-2	1.4057		750	550
X5CrNi18-10	1.4301	V2A	520	210
X2CrNiMo17-12-2	1.4404	V4A	520	220
X2CrNiMoN17-13-3	1.4429		580	295
30CrNiMo8	1.6580		1250	1050
34CrMo4	1.7220	34CrMo4	1,000	800
42CrMo4	1.7225		1100	900
S420N	1.8902	StE420	520	420