ASTM 물성 TEST 시험 항목 쉽게 이해 및 해석하기




“업무 할 때 자주 나오는 용어인데 도대체 개념을 못잡겠네”




astm 항목별 이해




ASTM, ISO 관련 여러 시험 성적서를 보면 너무 헷갈리지 않으신가요? 도대체 인장강도와 파단강도는 무엇이 다른 건지 굴곡 강도와 굴곡 탄성률의 관계는? 개념의 이해 없이는 성적서의 결과도 이해 할 수 없습니다. 제가 쉽게 정리 해 보았으니 함께 보시죠.








ASTM이란?

어렵게 생각할 것도 없습니다. ISO 규격이 전 세계를 대상으로 규정해 놓은 표준이라면 ASTM은 미국에서 재료시험을 할 때 이렇게 저렇게 하라고 정해 놓은 표준 규격입니다. 한 마디로 미국 기준인 것이죠.

ASTM = <ASTM- American Society for Testing Method > – 미국 시험 재료 협회



ASTM 분류기호 및 규격번호






비중 시험


비중은 물의 밀도를 물질의 밀도로 나눈 값 – 이 경우 단위가 별도로 없으며 ‘상대밀도’ 라고도 함.

※ 참고사항 물의 비중은 4℃에서 정확히 비중이 ‘1’이며 이외의 온도에서는 물의 비중이 약간씩 차이가 발생 됨.

만약 비중시험의 결과 값이 1.03이 나왔다면

시험 해석

같은 부피의 물보다 1.03배 무겁다는 의미.




인장시험



인장 테스트는 1회 테스트로 여러가지 값을 얻을 수 있는데요. 대표적으로 인장강도, 신율, 인장탄성률, 파단강도 값을 알 수 있습니다.

재료가 양끝으로 잡아 당기는 힘에 대한 응력 등을 측정 하는 시험으로 하나하나 설명 드리도록 하겠습니다.



인장강도


인장강도는 재료가 얼마나 많은 힘을 견딜 수 있는지 측정하는 값. 

“예를 들어 고무줄을 계속 늘리다 더 이상 늘어나지 않는 최초의 순간까지 견디는 최대 응력.

얼마나 많은 무게를 견딜 수 있는지 알아보는 것과 유사하다고 생각하시면 됩니다.

결과 값이 400kgf라면

경우 잡아 당기는의 힘에 대해서 400kgf까지 견딜 수 있음을 의미. 높으면 높을 수록 견디는 힘은 강하다고 볼 수있습니다.



인장신율


인장신율은  재료가 인장하중에 의해 파단 될 때 최대 늘어난 길이를 의미 한다.

예를 들어 고무줄을 얼마나 늘릴 수 있는지를 측정하는 것과 비슷하다. 고무줄이 끊어질 때 처음보다 얼마나 늘어났는지 측정.

결과 값이 80%라면

재료가 원래 길이의 80%만큼 늘어났음을 의미 합니다.



인장탄성률


인장탄성률은  재료가 인장하중을 받아 변형되었다가 원래대로 돌아가려는 성질을 나타내는 값. (탄성값을 측정)

고무줄A의 인장 탄성률이 15000 kgf/cm²이고, 고무줄B의 인장 탄성률이 17000 kgf/cm²라고 가정한 뒤. 같은 힘을 두 고무줄에 가하면, B는 A보다 덜 늘어납니다. 이유는 고무줄 B의 인장 탄성률 즉 되돌아가려는 성질이 더 높기 때문입니다.

고무줄B는 더 강하고 덜 늘어나는 성질을 가지고 있습니다.

결과 값이 20,000 kgf 라면 20,000 kgf 만큼의 탄성 성질을 가지고 있는 재료이며, 이 값이 클 수록 변형하기 어려운 재료 입니다.



파단강도


파단강도가 무엇인지 또는 인장강도와 개념이 헷갈리는 경우가 많으실 텐데요.

아래 내용을 보시면 쉽게 차이를 아실 수 있습니다.

※ 인장강도와 파단강도의 차이점은?

    인장강도 : 고무줄이 더 이상 늘어나지 않는 순간까지 견디는 최대 응력.

    파단강도 : 고무줄이 더 이상 늘어나지 않고, 마침내 끊어지는 그 순간까지 견디는 최대 응력.

                   (고무줄이 결국 얼마나 견디다가 끊어지지를 나타낸 값.)


결과 값이 550 kgf 라면 재료가 끊어지기 까지 끊어지기 까지 550kgf의 힘을 견딜 수 있음을 의미.




굴곡 시험



굴곡 강도



굴곡강도는 직각 방향의 하중에 대해서 견딜 수 있는 무게에 대한 저항력 입니다.

시험편이 2.8mm/min의 속도로 굴곡될 때 견딜 수 있는 최대 힘을 kgf/cm2 단위로 나타낸 것으로

 이 값이 높을수록 재료의 굴곡강도가 높다고 할 수 있습니다.

결과 값이 300이라면 다리 형태의 면적에서 하중 300kgf를 견딜 수 있다고 해석하시면 됩니다. 이 값은 높을 수록 더 많은 하중을 견딜 수 있는 재료 입니다.




굴곡 탄성률



굴곡탄성률은 재료가 굽힘에 저항하는 정도를 나타내는 값으로 지정된 속도로 재료를 굽혔을 때 해당 결과 값에 해당하는 수치 만큼 수직응력을 버틸 수 있는 것을 의미.

예를 들어, 두개의 봉이 있다고 가정하면 봉 A는 ‘강철봉’ 봉 B는 ‘고무봉‘, 이 두 빔에 동일한 힘을 가하면 강철봉은 고무봉에 비해 거의 굽혀지지 않으므로 강철봉이 고무봉보다 더 높은 굴곡 탄성률을 가지고 있다라고 판단  할 수 있습니다.

본래는 파스칼의 단위를 쓰나 일부는 kgf/cm2 단위를 쓰기도 함.




충격강도 및 경도 시험




Izod 충격강도 시험

Izod 충격강도는  재료의 충격에 대한 저항성을 측정

이해 하기 쉽게 박수치기와 같이 맨손으로 박수를 쳤을 때 피부가 받는 충격과 장갑을 끼고 박수를 쳤을 때의 충격 값이 다르듯이

시편을 피부라고 생각하고 재료특성에 따라 충격을 얼마나 흡수했는지 알 수 있다.

결과값이 10 이라면 수치 10은 이 시험에서  재료가 흡수한 단위 면적당 충격 에너지로 해석할 수 있다.




로크웰 경도 시험


경도는 재료의 단단함과 무른 정도를 측정하는 값으로

강철볼을 예비 부하를 주어 시험표면에 떨어 뜨리고, 게이지를 0을 맞춘 후 본부하를 16초 동안 가한 후 부하를  풀고 예비 부하는 그대로 유지하여  압력을 가했을 때 재료가 얼마나 저항하는지 측정. 시험 조건으로 스케일 볼에 따라 시험을 해석 하는 기준이 변하게 됩니다.

로크웰 경도시험 스케일



열적 성질 시험



열변형 온도 <값이 높을 수록  내열성이 좋음.>


열변형온도는 승온(온도의 상승)에 따라 재료의 변형에 대한 내성을 측정한 값.

☞결과값 해석

만약 시험 조건이 18.56kgf/cm2, 6.4mm에 95도 결과가 나왔다면

시편을 18.56kgf/cm2의 하중을 가한 상태에서, 120℃/h 승온 속도로 가열, 6.4mm 두께의 시험편이, 95도에서 0.25mm 변형이 발생했다는 것을 나타냅니다. (대표값은 시험편이 0.25mm 변형되는 시점에 측정 함.)



연화점 <값이 높을 수록  고체에서 액체로 상변화 되는 시점이 늦음.>


연화점은 재료가 고체 상태에서 액체 상태로 변할 때까지 (흘러내리는 시점) 가열되는 온도를 의미.

☞결과값 해석

만약 시험 조건이 B/50, 95도 결과가 나왔다면

B/50은 50N의 하중을 가한 상태에서, 1mm² 평평한 바늘의 끝부분이 재료의 1mm를 통과하였을 때의 온도가 97도를 의미함.




업무를 보시면서 인장강도 굴곡강도 등 여러가지 시험 성적서를 보시는 경우가 있으신데요. 헷갈리고 어렵게만 느껴지는 것들이 조금은 쉽게 풀어지셨다면 좋겠습니다.