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응력-변형 곡선의 항복강도△

 

항복점(Re) 또는 항복강도는 금속(예: ISO 6892), 플라스틱, 복합재 (예: ISO 527) 등의 재료를 인장 시험을 통해 찾는 물성값 중 하나입니다.

항복점은 재료에서 탄성 거동의 끝과 소성 거동의 시작을 의미합니다.

 

항복점을 초과할 경우 재료가 원래 형태로 돌아올 수 없음을 의미합니다.

부품과 구조물은 항복점이 국소적 또는 부분적으로 초과하면 더 이상 안전하게 사용할 수 없습니다.

 상부 항복점(ReH)은 하중을 해제했을 시에 재료의 영구적인 소성 변형이 일어나지 않는 응력을 가리킵니다.

상부 항복점 이전에 시험을 종료하여 하중을 해제시키면 인장된 재료가 원래 형태로 돌아올 수 있습니다.

상부 항복점 이상 재료를 인장을 하게 되면 하중이 해제된 이후에도 재료는 원래 형태로 돌아올 수 없습니다.

상부 항복점은 초기 인장 그래프가 피크 하중을 찍고 큰 폭으로 떨어지기 시작할 때 피크 값을 뜻합니다. 상부 항복점 이후 소성 변형이 일어나기 시작합니다. 

항복점이 뚜렷할 시 재료가 유동하기 시작하며 응력이 약간 감소하지만, 연신율은 증가합니다. 앞서 설명한 상황들은 합금이 거의/전혀 포함되지 않은 강철에서만 나타나는 현상입니다.

상부 항복점은 ISO 6892-1에서는 다음과 같이 정의합니다.

최대 응력에 도달한 후에는 최소 0.5%의 응력 감소가 있어야 하고, 인장 응력이 항복점을 다시 초과하지 않는 상태에서 후속 유동이 최소 0.05%여야 합니다.

 

하부 항복점(ReL)은 상부 항복점 이후 유동 구간에서 가장 낮은 응력 값입니다.

상부 항복점이 넓은 범위에 걸쳐지거나 파악되지 않으며 일정한 하중에서 항복이 일어날 경우 항복점이라고 합니다.

 

 

항복점 : Re

상부항복점 : ReH

하부 항복점 : ReL

항복비 : Re / Rm

0.2 오프셋 : Rp0.2

항복점  단위 :  MPa or N/mm²

 

 

 

 

오프셋 항복점은 인장 시험 시 재료의 항복점을 확실하게 측정할 수 없는 경우가 사용됩니다.

이런경우 소성연신의 0.2 오프셋 항복점으로 측정합니다.

오프셋 항복은 응력-변형 곡선에 있는 임의의 점으로 주로 항복강도가 뚜렷하지 않은 재료에 사용됩니다.

재료의 탄성 및 소성 범위가 지속적으로 전환되어 항복 강도가 명확하지 않습니다. 오프셋 항복 0.2%가 자주 사용됩니다.

 

0.2 오프셋 항복(Rp0.2)은 단축 인장 시험에서 소성 연신이 신율계 측정 길이 비율(0.2%)과 일치하는 인장 응력입니다.

 냉간 압연 재료나 냉간 성형 재료는 뚜렷한 항복점이 없습니다. 이런 재료에는 오프셋 항복 0.2%로 결정 및 지정됩니다.

0.2% 오프셋 항복은 항상 응력-변형 다이어그램에서 명확하게 확인할 수 있습니다(상부 항복점은 항상 그런 것은 아님).

항복비는 위 내용을 통해 재료의 손상이 시작되는 점을 계산으로 찾는 값이며 사용되는 재료가 어느 정도의 인장 응력을 버틸 수 있는지 볼 수 있습니다.

최소 항복 강도는 적절한 열처리가 이루어지는 특정 재료에서 안정적으로 도달하거나 초과하는 최소 항복 강도 값입니다. 

부품과 지지 구조물의 설계 시, 부품과 지지 구조물을 목적에 맞게 사용했을 때 영구 변형을 안전하게 방지할 수 있도록 기본적으로 다루어야 하는 최소 인장 응력 값입니다.

최소 항복 강도는 재료 공급업체에는 달성해야 하는 최솟값이고, 재료 사용자에게는 설계 시 초과해서는 안 되는 최댓값입니다.

 

 

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