강도(strength, 强度)는 물체의 강한 정도를 말한다. 재료에 하중이 걸린 경우 재료가 파괴되기까지의 변형 저항을 그 재료의 강도라고 한다. 물체의 강도는 물체의 고유한 성질로 물체마다 다르게 나타나며 인장강도, 압축강도, 굽힘강도, 전단강도, 비틀림 강도 등이 있다. 보통 인장강도로써 재료의 강도의 표준으로 삼는다.[1][2]
강도는 공학에서 어떤 재료가 파괴 시까지 받을 수 있는 응력을 말한다. 강도의 단위는 단위 면적 당 받는 힘으로 응력의 단위와 동일게 MPa, kN/m² 등 단위를 사용한다. 재료의 저항력에 대해 알려주는 개념이 강도인데 단위에서 보면 알 수 있듯이 단순히 재료가 받을 수 있는 힘만을 의미하지는 않는다. 재료가 받을 수 있는 면적 당 힘이다. 인장강도는 시험편을 서서히 잡아당기는 인장시험으로 측정하며 압축강도는 짧은 기둥 모양의 시료에 축 방향으로 압축하중을 가하여 측정한다. 비틀림 강도는 둥근 기둥 모양의 시료가 비틀림에 의해 파괴되었을 때 가해진 비틀림 모멘트로부터 계산에 의해 구한다. 금속 재료는 어떤 재료든 간에 강도가 증가하면 잘 늘어나는 성질인 연성과 전기전도도 등은 반대급부로 떨어진다.[3]
인장강도(Tensile Strengnth)[편집]
물체에 인장하중이 가해 졌을 때 즉 물체를 당기는 힘이 가해졌을 때 물체가 파손에 이르기까지의 최대 응력을 의미한다. 인장강도를 측정하기 위한 인장강도 시험을 진행 할 때에는 인장시험기에서 시편을 놓고 하중을 가해 시편이 견딜 수 있는 최대의 응력값을 나타낸다. 인장강도 시험기에는 물체에 가해지는 힘의 속도와 시험 환경에 따라서 시험값이 달라질 수 있다.
압축강도(Compressive Strength)[편집]
물체에 압축하중이 가해 졌을 때 물체가 파손에 이르기까지의 최대 응력을 의미한다. 일반적인 소재에서 세라믹-고분자 복합재료는 인장강도보다 압축강도가 큰 특성을 나타내며 금속의 경우 압축강도를 측정하기가 매우 어렵다.
굽힘강도(Bending Strength)[편집]
물체에 구부리는 힘이 가해졌을 때 물체는 하중에 따라서 휨값이 커지게 되며 파손이 되었을 때 물체의 최대 응력을 의미한다. 굽힘력이 가해 졌을 때 굽힘면의 안쪽에 있는 물체의 가장자리에서의 응력은 최대 압축응력 값이 되며 굽힘면 바깥쪽에서의 응력은 최대 인장응력 값이다.
전단강도(Shear Strength)[편집]
물체에 전단하중이 가해졌을 때 물체가 구조적으로 파괴되지 않은 상태의 최대 응력을 의미한다.
비틀림 강도(Torsional Strenth)[편집]
물체를 비트는 하중이 작용하였을 때 물체가 구조적으로 파괴되지 않은 상태의 최대 응력을 의미한다.[4]
일반 금속 강도[편집]
- 탄소강 - 철과 탄소의 공통적인 합금은 수 세기동안 생산되어 왔으며 강도를 정의하는 4가지 특성 모두에 대해 높은 점수를 받으며 260Mpa의 항복강도와 580Mpa의 인장강도를 가지고 있다.
- 강철-철-니켈 합금 -이 합금에는 몇 가지 변형이 있지만 일반적으로 니켈과 탄소강을 합금하면 1,420MPa의 항복 강도와 1,460Mpa의 인장 강도가 증가한다.
- 스테인레스 스틸 - 강철, 크롬 및 망간의 합금은 최대 1,560Mpa의 항복 강도와 1,600Mpa의 인장 강도를 갖는 내식 금속을 생산한다. 모든 유형의 강철과 마찬가지로 이 합금은 내 충격성이 뛰어나고 모스 척도에서 중간 범위를 기록한다.
- 텅스텐 - 자연적으로 발생하는 금속의 인장강도가 가장 높기 때문에 텅스텐은 종종 강철 및 기타 금속과 결합되어 더욱 강력한 합금을 만든다. 그러나 텅스텐은 부서지기 쉬우며 충격을 받으면 부서진다.
- 텅스텐 카바이드 - 텅스텐과 탄소의 합금 인이 재료는 나이프, 원형 톱날 및 드릴 비트와 같은 칼날이 있는 공구에 일반적으로 사용된다. 텅스텐 및 그 합금은 전형적인 항복 강도가 300 ~ 1,000 Mpa이고 인장강도가 500 ~ 1,050 Mpa이다.
- 티탄 -이 자연 발생 금속은 모든 금속의 인장강도 대 밀도비가 가장 높기 때문에 텅스텐보다 파운드 화가 더 강하다. 티타늄 합금은 강하고 가벼우며 항공 우주 산업에서 종종 사용된다.
- 티타늄 알루미나이드 - 티타늄, 알루미늄 및 바나듐의 합금은 항복 강도가 800Mpa이고 인장 강도가 880Mpa이다.
- 인코넬 - 오스테 나이트, 니켈 및 크롬의 초합금 인코넬은 극한 조건 및 고온에서 강도를 유지하므로 고속 터빈 및 원자로 응용 분야에 적합하다.
- 크롬 - 자체적으로 항복강도와 인장강도 측면에서 다른 금속만큼 강하지는 않지만 합금을 만들기 위해 종종 합금에 첨가된다.[5]
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
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