ISO 6507/ASTM E384에 따른 비커스 경도 시험

비커스 경도 시험은 모든 금속 시험에 매우 적합해 적용 범위가 가장 넓은 시험 방법입니다. 비커스 시험법에 따른 경도 시험법은 ISO 6507 (금속 재료 – 비커스 경도 시험 -1부: 시험법)과 ASTM E384 (비커스 시험법과 누우프 시험법에 따른 재료의 마이크로압흔 경도의 규격 시험법) 규격에 기술되어 있습니다.

비커스 경도 시험 절차 비커스 경도 계산 시험 하중 적용 최소 거리 시험 압흔 장단점 비커스 경도 시험기

비커스 시험법 소개(비커스 경도 HV 측정)

비커스 경도 시험에 대한 일반 정보

비커스 시험 방법에 사용되는 압자는 다이아몬드 모양에 밑면이 사각형인 피라미드 형상으로, 서로 마주보는 면들이 정점에서 α = 136°의 각도로 만납니다. 이것이 특정 시험 하중(표준에 따르면 10g으로 시작)으로 시편에 적용되어 압력유지기간 동안 유지됩니다.

잔여 시험 압흔의 양쪽 대각선 길이가 광학적으로 측정됩니다. 그 다음, 대각선의 평균과 적용된 시험 하중을 통해 비커스 경도를 계산합니다.

ISO 6507에 따른 비커스 경도 시험 절차

비커스 경도 시험에서는 광학 시험법으로 압자에 의해 발생하는 압흔의 크기(대각선)를 측정합니다. 반면, 압자에 의해 발생하는 압흔의 깊이는 깊이 측정법으로 측정합니다(로크웰만 표준화되었음).

압자로 정해진 시험 하중을 공작물(시편) 표면에 가해 생긴 압입부가 클수록 시험 대상 재료가 부드러운 것입니다.

ISO 6507에 따른 비커스 경도(HV)를 측정하려면, 피라미드형 압자(면각 136°)를 1gf부터 정의된 시험 하중으로 시편(공작물)에 누릅니다.

비커스 경도 계산

비커스 경도(HV)는 가해진 시험 하중(뉴튼 N으로 표시한 F)의 몫과 시편의 잔류 압입의 표면적에서 결과를 얻습니다(아래 공식 참조). 잔류 피라미드형 압흔의 표면적을 계산하기 위해서는 2개의 대각선 d1과 d2(단위: mm)의 평균을 사용합니다. 왜냐하면 비커스 압입의 기본 면적이 정확히 정사각형이 아닌 경우가 많기 때문입니다.
권장 비커스 경도 범위는 표준(ISO 6507)에서 확인할 수 있습니다. 사용되는 시험 하중과 시편 재료에 따라 시편 경도값은 1~3,000HV입니다.

시험 하중의 적용

시험 하중은 7초 이내에 0부터 최종 값까지 증가하는 것이 이상적입니다. 표준에 있는 적용 시간의 최대 허용 간격은 2~8초입니다(공칭 시간 7초 지속).
일반적으로 시험 하중의 체류 시간은 10~15초입니다(공칭 시간 14초 지속). 체류 시간이 더 길 경우는 경도값에 시간(단위: 초)도 명시해야 합니다(예: 610 HV 10/30 (체류 시간 30초)).
비커스 시험법에서 매크로 범위에 사용되는 시험 하중은 대부분 브리넬 시험법에서 사용되는 시험 하중보다 훨씬 작습니다. 매크로 범위에서 선호하는 하중은 49N, 98N, 196N, 294N, 490N 또는 980N이며, 실제 시험에 가장 많이 사용되는 하중은 294N입니다.

비커스 시험법 ISO 6507에서 시험 지점의 최소 거리

비커스 시험법에 사용되는 시험 지점 사이와 시편 가장자리까지의 최소 거리는 표준 ISO 6507에 정의되어 있습니다. 이러한 최소 거리가 정해진 이유는 재료 구조의 변형으로 인해 발생할 수 있는 경도 시험 결과의 왜곡을 방지하기 위해서입니다.

표준에 따라 준수해야 하는 최솟값은 왼쪽 다이어그램에서 확인할 수 있습니다.

비커스 시험법을 이용하는 경도 시험의 장단점

비커스 시험법의 장점:

비커스 시험법은 전체 경도 범위를 아우르기 때문에 연질 재료부터 경질 재료까지 모든 재료 및 시험 시편에 사용할 수 있습니다.
모든 비커스 시험법에 사용할 수 있는 압자의 종류는 단 한 가지입니다.
비파괴 시험이 가능하기 때문에 시험 시편은 다른 용도로 사용할 수 있습니다.

비커스 시험법의 단점:

압흔을 광학적으로 측정하기 때문에 시편의 표면 품질이 좋아야 합니다. 즉, 시험 위치를 준비(연삭 및 연마)하지 않으면 정확한 측정이 어려울 수 있습니다.
(로크웰 시험법에 비해) 절차가 다소 느리게 진행됩니다. 시험 시간은 시편 준비 시간을 제외하고 30초~60초 정도 소요됩니다.
광학 압흔 평가를 수행해야 하기 때문에 비커스 경도 시험기에는 광학 장치가 장착되어야 합니다. 그래서 로크웰 시험기보다 구매 비용이 더 비쌉니다.
일반적으로 비커스 시험법은 시편에 준비 절차가 필요하고 경도값을 평가하기가 까다롭지만, 다양하게 적용할 수 있기 때문에 실제로 가장 일반적인 시험법으로 자리매김했다 할 수 있습니다.