KR100367205B1 - Determination of strain-hardening exponent and strength coefficient using continuous indentation test - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속압입시험을 이용하여 특정 금속에 대한 가공경화지수, 진응력-진변형률을 도출하는 방법에 관한 것으로 당해 특정 금속에 대한 가공경화지수, 진응력-진변형률 도출시 압입 주위에 발생하는 파일업/싱크인(pile-up/sink-in)현상을 고려하여 압입자와 당해 특정 금속의 접촉반경 및 변형률에 대해 새로운 정의를 내리는데 그 특징이 있다.The present invention relates to a method of deriving the work hardening index and true stress-strain for a specific metal using a continuous indentation test. Considering the pile-up / sink-in phenomenon, it is characterized by a new definition of the contact radius and strain of the indenter and the specific metal.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 가공경화지수설정단계, 압입자와 당해 특정 금속의 접촉반경을 추정하는 접촉반경추정단계, 압입변형률-응력추정단계, 가공경화지수추정단계, 가공경화지수판단단계, 상기의 가공경화지수설정단계와 접촉반경추정단계와 압입변형률-응력추정단계와 가공경화지수추정단계와 가공경화지수판단단계를 반복하는 반복단계, 가공경화지수결정단계, 응력계수결정단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a work hardening index setting step, a contact radius estimating step of estimating a contact radius between the indenter and the specific metal, an indentation strain-stress estimating step, a work hardening index estimation step, and a work hardening index. The determination step, the above-mentioned work hardening index setting step, contact radius estimating step, indentation strain-stress estimation step, work hardening index estimation step and work hardening index determination step are repeated, work hardening index determination step, stress coefficient determination step It includes.
또한, 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 접촉반경추정단계에서 압입자와 당해 특정 금속의 접촉반경을 추정함에 있어서 당해 특정 금속의 가공경화지수를 고려하고, 압입변형률-응력추정단계에서 압입변형률을 추정함에 있어서 당해 특정 금속의 가공경화지수를 고려하여 추정된 압입자와 당해 특정 금속의 접촉반경을 이용한다.In addition, the present invention, in order to achieve the above object, in estimating the contact radius of the indenter and the specific metal in the contact radius estimation step, considering the work hardening index of the specific metal, indentation in the indentation strain-stress estimation step In estimating the strain rate, the contact radius of the indenter and the specific metal estimated in consideration of the work hardening index of the specific metal is used.
또한, 본 발명은 압입시험을 이용하여 인장시험을 대체함으로써, 인장시험시 소요되는 시간, 비용을 단축하는 효과가 있다.In addition, the present invention by replacing the tensile test by using the indentation test, there is an effect of reducing the time, cost required during the tensile test.
Description
본 발명은 구형의 압입자에 압입하중을 가하고, 압입하중의 증가 및 감소에 따른 압입깊이의 변화를 연속적으로 측정하여 압입하중-변위곡선을 시험결과로 제공함으로써 금속의 가공경화지수 및 유동곡선 등 금속의 기계적 특성을 파악하는방법에 관한 것이다.The present invention applies the indentation load to the spherical indenter, and continuously measures the change of the indentation depth according to the increase and decrease of the indentation load, and provides the indentation load-displacement curve as a test result, such as work hardening index and flow curve of metal. The present invention relates to a method for identifying the mechanical properties of metals.
종래 금속의 기계적 특성을 파악하는 방법으로는 인장시험을 통한 방법 및 경도시험을 통한 방법 등이 있었다.Conventional methods for determining the mechanical properties of metals include a method through a tensile test and a hardness test.
그러나, 인장시험을 통한 방법은 파괴적이고, 시편준비 및 시험에 걸리는 시간 및 비용이 크다는 단점이 있었다.However, the method through the tensile test is destructive, and the time and cost of specimen preparation and testing are high.
한편, 인장시험법의 단점을 극복하고자 경도시험을 통하여 얻어진 경도값을 금속의 상대적 강도를 비교하는 물성으로 사용하는 경도시험법은 경도값이 금속의 기본적인 물성이 아니라는 단점이 있었다. 즉, 경도값은 재료의 탄소성성질, 압입자의 기하학적 형태, 압입실험조건, 표면상태 등에 의해서도 영향을 받게 된다. 일례로 압입자의 면각이 작아질수록 경도값은 커지게 된다. 따라서, 보다 표준화된 물성을 얻고자 하는 시도가 이루어져 왔다.On the other hand, the hardness test method using the hardness value obtained through the hardness test to compare the relative strength of the metal to overcome the disadvantages of the tensile test method had a disadvantage that the hardness value is not the basic physical properties of the metal. In other words, the hardness value is also affected by the carbon properties of the material, the geometry of the indenter, the indentation test conditions, and the surface condition. For example, the smaller the plane angle of the indenter, the larger the hardness value. Thus, attempts have been made to obtain more standardized physical properties.
먼저, Vickers 경도값 H와 항복강도 Y와의 관계를 금속에 대해 단순히 H/Y=3으로 두어 구하는 방법이 있으나, 이 경우 재료의 가공경화특성에 대한 고찰이 없어 오차가 크게 된다.First, the relationship between the Vickers hardness value H and the yield strength Y is obtained by simply placing H / Y = 3 on the metal, but in this case, there is no consideration of the work hardening properties of the material, thereby increasing the error.
다음으로, Hertz 탄성이론이 적용되는 매우 낮은 하중에서의 구형압입의 경우에 있어 초기 소성변형이 일어나는 시점을 감지하여 그때의 평균접촉압력을 이용하는 경우도 있으나, 초기 항복하중이 매우 작아 박막용으로 이용되고 있는단위의 하중감지장치를 부착하고 있는 nano 압입시험법에서만 감지가 가능하다는 단점이 있다.Next, in the case of spherical indentation at very low loads to which the Hertz elastic theory is applied, the average contact pressure at the time is detected by detecting the point of initial plastic deformation, but the initial yield load is very small, so it is used for thin films. Being The disadvantage is that it can be detected only in the nano indentation test method with a unit load sensing device.
마지막으로, 연속압입시험법에서는 미국의 F.M. Haggag에 의한 연구와 M.V.Swain에 의한 연구가 있다. 전자는 표준인장시험과의 비교를 통한 상수 결정이 필요하여 압입시험의 효율성이 떨어지고, 후자는 압입변형률만 계산하여 압입응력에 대한 고찰이 없다는 단점이 있다.Finally, in the continuous indentation test method, F.M. There is a study by Haggag and a study by M.V.Swain. The former has a disadvantage in that the efficiency of the indentation test is inferior because it is necessary to determine the constant through comparison with the standard tensile test, and the latter has no disadvantage in considering the indentation stress only by calculating the indentation strain.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 압입자를 이용한 압입하중의 증가 감소에 따른 압입깊이의 변화를 연속적으로 측정하고 측정된 데이터를 이론적으로 해석하여 금속의 가공경화지수, 압입응력, 압입변형률 등을 파악함으로써 금속의 기계적 특성을 파악하는 방법을 제공한다.An object of the present invention is to solve the above problems, by continuously measuring the change in the indentation depth according to the increase and decrease of the indentation load using the indenter, and theoretically interpret the measured data, the work hardening index, indentation stress, The present invention provides a method for identifying the mechanical properties of metals by identifying indentation strains.
또한, 본 발명은 연속압입시험에 있어서, 압입자와 금속시편의 접촉반경을 구하는데 있어서, 압입주위에 발생하는 파일업/싱크인(pile-up/sink-in)현상을 고려하여 압입자와 금속시편의 접촉반경 및 변형률에 대한 새로운 정의를 내림으로써 인장시험을 통해 얻은 값에 근접하는 결과를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, in the continuous indentation test, in order to obtain the contact radius of the indenter and the metal specimen, the present invention considers the pile-up / sink-in phenomenon occurring around the indentation. Its purpose is to provide new results for the contact radius and strain of metal specimens to provide results close to those obtained through tensile testing.
도1a는 연속압입시험장치의 정면도.Figure 1a is a front view of the continuous indentation test apparatus.
도1b는 연속압입시험장치의 측면도.Figure 1b is a side view of the continuous indentation test apparatus.
도2는 연속압입시험장치의 구동소프트웨어 화면.Figure 2 is a drive software screen of the continuous indentation test apparatus.
도3은 연속압입시험장치의 데이터분석 프로그램의 결과화면.Figure 3 is a result screen of the data analysis program of the continuous indentation test apparatus.
도4는 본 발명에 따른 일반적 실시예의 흐름도.4 is a flow chart of a general embodiment according to the present invention.
도5는 압입하중-변위곡선의 개략도.5 is a schematic diagram of an indentation load-displacement curve.
도6은 함수결정단계를 나타내는 개략도.6 is a function Schematic showing the decision step.
도7은 AISI1025, SA106, SA213 강에 대해 구형압입자를 이용하여 측정된 압입하중-변위곡선.7 is the indentation load-displacement curve measured using spherical indenter particles for AISI1025, SA106, and SA213 steels.
도8은 SA508, SM50, TMCP 강에 대해 구형압입자를 이용하여 측정된 압입하중 -변위곡선.FIG. 8 is the indentation load-displacement curve measured using spherical indenter particles for SA508, SM50, TMCP steels.
도9는 초세립강에 대해 구형압입자를 이용하여 측정된 압입하중-변위곡선.9 is a indentation load-displacement curve measured using spherical indentation particles for ultrafine steel.
도10은 AISI1025강에 대해 본 발명에 따라 얻어진 진응력-진변형률과 일축인장시험에 따라 얻어진 진응력-진변형률을 나타낸 비교도.Fig. 10 is a comparative diagram showing true stress-strain obtained according to the present invention and AI-strain obtained from uniaxial tensile test for AISI1025 steel;
도11은 SA106강에 대해 본 발명에 따라 얻어진 진응력-진변형률과 일축인장시험에 따라 얻어진 진응력-진변형률을 나타낸 비교도.FIG. 11 is a comparison showing true stress-strain obtained in accordance with the present invention and true stress-strain obtained in a uniaxial tensile test for SA106 steel; FIG.
도12는 SA213강에 대해 본 발명에 따라 얻어진 진응력-진변형률과 일축인장시험에 따라 얻어진 진응력-진변형률을 나타낸 비교도.Fig. 12 is a comparison showing true stress-strain obtained according to the present invention and true stress-strain obtained according to the uniaxial tensile test for SA213 steel;
도13은 SA508강에 대해 본 발명에 따라 얻어진 진응력-진변형률과 일축인장시험에 따라 얻어진 진응력-진변형률을 나타낸 비교도.FIG. 13 is a comparison showing true stress-strain obtained in accordance with the present invention for SA508 steel and true stress-strain obtained in uniaxial tensile test; FIG.
도14는 SM50강에 대해 본 발명에 따라 얻어진 진응력-진변형률과 일축인장시험에 따라 얻어진 진응력-진변형률을 나타낸 비교도.Fig. 14 is a comparison showing true stress-strain obtained according to the present invention and true stress-strain obtained by uniaxial tensile test for SM50 steel.
도15는 TMCP강에 대해 본 발명에 따라 얻어진 진응력-진변형률과 일축인장시험에 따라 얻어진 진응력-진변형률을 나타낸 비교도.Fig. 15 is a comparative diagram showing true stress-true strain obtained according to the present invention and true stress-strain obtained according to the uniaxial tensile test for TMCP steel.
도16은 초세립강에 대해 본 발명에 따라 얻어진 진응력-진변형률과 일축인장시험에 따라 얻어진 진응력-진변형률을 나타낸 비교도.Fig. 16 is a comparison diagram showing true stress-strain obtained in accordance with the present invention with respect to ultrafine steel and true-strain obtained in uniaxial tensile test.
도17은 시험재료들에 대해 대해 본 발명에 따라 얻어진 가공경화지수와 인장시험에 따라 얻어진 가공경화지수를 나타낸 비교도.Fig. 17 is a comparative view showing the work hardening index obtained according to the present invention and the work hardening index obtained by the tensile test for the test materials.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 특정 금속에 대해 구형압입자를 이용한회의 연속압입시험에 있어서 당해 특정 금속에 대한 가공경화지수값을 설정하는 가공경화지수설정단계와, 가공경화지수설정단계에서 설정된값을에 대입하여회의 연속압입시험중번째 압입시험시 압입자가 당해 특정 금속과 접촉하는 접촉반경를 추정하는 접촉반경추정단계와, 접촉반경추정단계에서 추정된 접촉반경를 이용하여 당해 특정 금속에 대한번째 압입시험시의 압입변형률및 압입응력를 추정하는 압입변형률-응력추정단계와,개의및를 홀로몬(Hollomon)의 관계식에 대입하여 당해 특정 금속의 가공경화 지수을로 추정하는 가공경화지수추정단계와, 가공경화지수추정단계에서 추정된를 가공경화지수설정단계에서 설정된과 비교하는 가공경화지수판단단계와, 가공경화지수판단단계에서와이 다른 것으로 판단된 경우을로 하여 가공경화지수설정단계, 접촉반경추정단계, 압입변형률-응력추정단계, 가공경화지수추정단계, 가공경화지수판단단계를 반복하는 반복단계와, 가공경화지수판단단계에서와이 같은 것으로 판단된 경우의 최종값를로 결정하여 이를 당해 특정 금속의 가공경화지수로 하는 가공경화지수결정단계와, 가공경화지수결정단계에서 결정된값 및 마지막 반복단계에서 얻은,를 홀로몬(Hollomon)의 관계식에 대입하여 당해 특정 금속의 응력계수값을 결정하는 응력계수결정단계를 갖는 것을 특징으로 하는 연속압입시험을 이용한 응력계수 및 가공경화지수 결정방법을 제공한다.The present invention, in order to achieve the above object, using a spherical pressure particle for a specific metal Work Hardening Index for Specific Metals in Multiple Continuous Press Tests The work hardening index setting step of setting the value and the work hardening index setting step Value In place of During the continuous indentation test Contact radius of indenter contacting the specific metal during the first indentation test Contact radius estimating step of estimating, and contact radius estimated in contact radius estimating step For this particular metal using Indentation strain during the first indentation test And indentation stress Indentation strain-stress estimation step of estimating doggy And Hollomon's Relation Work hardening index of the specific metal by substituting for of Estimated at the work hardening index estimation stage and work hardening index estimation stage Is set in the process hardening index setting step. In the work hardening index judgment step and the work hardening index judgment step Wow Is determined to be different of In the repetition step of repeating the work hardening index setting step, contact radius estimating step, indentation strain-stress estimation step, work hardening index estimation step, work hardening index determination step, and work hardening index determination step, Wow If you think this is the same Final value of To Determined by the work hardening index of the specific metal and the work hardening index determination step. Value and the last iteration , Hollomon's Relation Stress coefficient of this particular metal It provides a method for determining the stress coefficient and work hardening index using the continuous indentation test characterized in that it has a stress coefficient determination step of determining the value.
여기서,, 은에 관한 함수,은 가공경화지수,은 압입자의 반경,,는 당해 특정 금속에 대한번째 압입시험에 있어서 최대압입하중에서의 압입깊이,는 당해 특정 금속에 대한번째 압입시험에 있어서 하중제거곡선의 초기 기울기를 하중 0 까지 외삽한 깊이,,는 상수,는 당해 특정 금속에 대한번째 압입시험에있어서 압입자와 당해 특정 금속의 접촉각,,는 상수,는 당해 특정 금속에 대한번째 압입시험시 압입자에 작용하는 최대하중을 나타낸다.here,, silverFunction on,Silver work hardening index,Is the radius of the indenter,,For that particular metalIndentation depth at maximum indentation load in the second indentation test,For that particular metalIn the first indentation test, the depth obtained by extrapolating the initial slope of the load removal curve to 0 load,,Is a constant,For that particular metalContact angle between the indenter and the particular metal in the first indentation test,,Is a constant,For that particular metalThe maximum load acting on the indenter during the first indentation test.
또한, 본 발명은 상기의 연속압입시험을 이용한 응력계수 및 가공경화지수 결정방법에 있어서,은개의 서로 다른 금속 각각에 대한회의 연속압입시험시번째 금속에 대한개의 응력및 변형률이번째 금속에 대한 인장시험을 통해 얻은 진응력-진변형률곡선에 근접하도록번째 금속의값인값을 특정하는값결정단계와,값결정단계에서 특정된개의값을 이용하여에 관한 함수인을 특정하는결정단계에 의해 특정되는 것을 특징으로 하는 연속압입시험을 이용한 응력계수 및 가공경화지수 결정방법을 제공하기도 한다.In addition, the present invention in the stress coefficient and work hardening index determination method using the continuous indentation test, silver For each of the four different metals In case of continuous continuous indentation test For the second metal Stresses And strain this Approach the true stress-strain curve obtained from the tensile test on the first metal. Of the second metal Value Specifying a value A value determination step, Specified in the value determination step. doggy Using the value Function for To specify It also provides a method for determining the stress coefficient and work hardening index using the continuous indentation test, characterized by the determination step.
여기서,,는 상수,는번째 금속에 대한번째 압입시험시 압입자에 작용하는 최대하중,,는 상수,,는번째 금속의 가공경화지수,은 압입자의 반경,,는번째 금속에 대한번째 압입시험에 있어서 최대압입하중에서의 압입깊이,는번째 금속에 대한번째 압입시험에 있어서 하중제거곡선의 초기 기울기를 하중 0 까지 외삽한 깊이를 나타낸다.here, , Is a constant, Is For the second metal Load acting on the indenter during the first indentation test, , Is a constant, , Is Work hardening index of the first metal, Is the radius of the indenter, , Is For the second metal Indentation depth at maximum indentation load in the second indentation test, Is For the second metal In the first indentation test, the depth obtained by extrapolating the initial slope of the load removal curve to the load 0 is shown.
또한, 본 발명은 상기 연속압입시험을 이용한 응력계수 및 가공경화지수 결정방법에 있어서,인 것을 특징으로 하거나,이고는 0.05~0.15이며는 1/2.8~1/3.2인 것을 특징으로 하거나,이고는 0.05~0.15이고는 1/2.8~1/3.2이며 최초의 가공경화지수설정단계에서의값은 0.3인 것을 특징으로 하기도 한다. 여기서, c는 -0.4 ~ -0.3 이고, d는 1.05 ~ 1.15 이다.In addition, the present invention in the stress coefficient and work hardening index determination method using the continuous indentation test, It is characterized by being ego Is between 0.05 and 0.15 Is 1 / 2.8 to 1 / 3.2, or ego Is between 0.05 and 0.15 Is 1 / 2.8 ~ 1 / 3.2, and the initial work hardening index The value may be characterized as 0.3. Where c is -0.4 to -0.3 and d is 1.05 to 1.15.
실시예1Example 1
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일반적 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a general embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도1a는 연속압입시험장치의 정면도, 도1b는 연속압입시험장치의 측면도, 도2는 연속압입시험장치의 구동소프트웨어 화면, 도3은 연속압입시험장치의 데이터분석 프로그램의 결과화면, 도4는 본 발명에 따른 일반적 실시예의 흐름도, 도5는 압입하중-변위곡선의 개략도를 나타낸다.Figure 1a is a front view of the continuous indentation test apparatus, Figure 1b is a side view of the continuous indentation test apparatus, Figure 2 is a drive software screen of the continuous indentation test apparatus, Figure 3 is a result screen of the data analysis program of the continuous indentation test apparatus, Figure 4 Is a flowchart of a general embodiment according to the present invention, Figure 5 shows a schematic of the indentation load-displacement curve.
도1a, 도1b를 참조하면 본 발명을 위하여, 재현성 있는 강의 압입하중-변위곡선을 측정할 수 있는 연속압입시험장치를 구비한다. 연속압입시험장치는 장치받침대 및 시편지지대(102), 압입자 및 변위측정장치(104), 감속기 및 하중전달장치(106), 장치덮개(108), 장치기본구조(110), 하중발생장치(112)를 갖는다. 연속압입시험장치는 충분히 낮은 압입속도를 얻을 수 있도록 하고, 하중의 경우 0.2kgf, 변위의 경우 0.2㎛ 이하의 분해능을 갖도록 한다. 또한, 도2를 참조하면 연속압입시험장치는 압입실험시 다양한 실험조건을 편리하게 설정하고 편집할 수 있도록 구동소프트웨어를 구축한다.1A and 1B, a continuous indentation test apparatus capable of measuring the indentation load-displacement curve of reproducible steel is provided for the present invention. The continuous indentation test apparatus includes device support and specimen support 102, indenter and displacement measuring device 104, reducer and load transmission device 106, device cover 108, device basic structure 110, load generating device ( 112). The continuous indentation test apparatus is to achieve a sufficiently low indentation speed, and has a resolution of 0.2 kgf for the load and 0.2 µm or less for the displacement. 2, the continuous indentation test apparatus constructs driving software to conveniently set and edit various experimental conditions in the indentation experiment.
도4를 참조하면 연속압입시험을 통하여 금속의 응력계수(홀로몬의 관계식에서를 말한다. 이하 동일.) 및 가공경화지수(홀로몬의 관계식에서을 말한다. 이하 동일.)를 결정하기 위해서는 먼저 당해 금속의 압입하중-변위곡선(L-h curve)을 측정한다.Referring to Figure 4 the stress coefficient of the metal through the continuous indentation test (Holomon relational expression in Say. Same as below) and work hardening index (Holomon's relational formula) in Say In order to determine the same.), First, the indentation load-Lh curve of the metal is measured.
금속의 압입하중-변위곡선(L-h curve) 측정시 압입자는 0.5mm의 구형 압입자를 이용하고, 압입자의 압입속도는 0.1mm/min가 되도록 한다. 구하고자 하는 진응력-진변형률 곡선의 진변형률이 클 수록 작은 반경의 압입자를 이용하고, 구하고자 하는 진응력-진변형률 곡선의 진변형률이 작을 수록 큰 반경의 압입자를 이용하는 것이 좋다. 또한, 시스템의 컴플라이언스(compliance)에 의한 오차를 줄이기 위해 깊이 측정장치인 LVDT(linear variable displacement tranducer)와 압입자를 최대한 가깝게 위치시킨다. 그리고 충분한 실험결과를 얻기 위해 최종 압입깊이는 0.3mm(압입자 반경의 60%)가 되게 하고,회의 부분하중제거를 통해 압입하중-변위곡선 (L-h curve)을 측정한다.When measuring the indentation load-shift curve (Lh curve) of the metal, the indenter should use a spherical indenter of 0.5 mm, and the indentation speed of the indenter should be 0.1 mm / min. The larger the true strain rate of the true stress-strain curve is to be used, the smaller the indenter is. The smaller the true strain rate of the true stress-strain curve is to be used, the larger the indenter is. In addition, the linear variable displacement tranducer (LVDT), a depth measuring device, and the indenter are placed as close as possible to reduce errors caused by the compliance of the system. The final indentation depth is 0.3mm (60% of the indentation radius) to obtain sufficient experimental results. Measure the indentation load-Lh curve by removing the partial partial load.
도4를 참조하면 본 발명에 따라 특정 금속의 응력계수 및 가공경화지수를 결정하기 위해서는 당해 특정 금속에 대한 가공경화지수값을 설정하는 가공경화지수설정단계와, 압입하중-변위곡선(L-h curve)으로부터 특정 압입하중 작용시 압입자와 당해 특정 금속의 접촉반경 a를 추정하는 접촉반경추정단계와, 접촉반경추정단계에서 추정된 접촉반경을 이용하여 당해 특정 금속에 대한 특정 압입하중 작용시의 압입변형률 및 압입응력을 추정하는 압입변형률-응력추정단계와, 당해 특정 금속에 대한 압입변형률-응력추정단계에 추정된개의 압입변형률 및 압입응력을 홀로몬(Hollomon)의 관계식에 대입하여 당해 특정 금속의 가공경화지수을로 추정하는 가공경화지수추정단계와, 가공경화지수추정단계에서 추정된와 가공경화지수설정단계에서 설정된를 비교하는 가공경화지수판단단계와, 가공경화지수판단단계에서와이 다른 것으로 판단된 경우을로 하는 가공경화지수설정단계, 접촉반경추정단계, 압입변형률-응력추정단계, 가공경화지수추정단계를 반복하는 반복단계와, 가공경화지수판단단계에서와이 같은 것으로 판단된 경우 가공경화지수값을로 결정하여 이를 당해 특정 금속의 가공경화지수값으로 하는 가공경지수결정단계와, 가공경화지수결정단계에서 결정된값 및 마지막 반복단계에서 얻은 압입변형률 및 압입응력을 홀로몬(Hollomon)의 관계식에 대입하여 당해 특정 금속에 대한 응력계수값을 결정하는 응력계수결정단계를 수행한다.4, in order to determine the stress coefficient and work hardening index of a specific metal according to the present invention, the work hardening index for the specific metal In the work hardening index setting step of setting the value, the contact radius estimating step of estimating the contact radius a of the indenter and the specific metal at the time of the indentation load from the indentation load-displacement curve (Lh curve), and the contact radius estimating step An indentation strain-stress estimating step for estimating indentation strain and indentation stress under a specific indentation load for a particular metal using the estimated contact radius, and an indentation strain-stress estimating step for the particular metal Relationship between Indentation Strain and Indentation Stress in Dogs Work hardening index of the specific metal by substituting for of Estimated at the work hardening index estimation stage and work hardening index estimation stage And the setting of the work hardening index In the process hardening index judging step and the process hardening index judging step comparing Wow Is determined to be different of In the repetition step of repeating the work hardening index setting step, the contact radius estimating step, the indentation strain-stress estimation step, the work hardening index estimation step, and the work hardening index determination step, Wow Work Hardness Index Value Determined in the work hard index, and the work hard index determined by Value and indentation strain and indentation stress obtained in the last iteration The coefficient of stress for this particular metal Perform the stress coefficient determination step to determine the value.
가공경화지수설정단계Work hardening index setting step
가공경화지수설정단계에서는 특정 금속의 가공경화지수값이 설정된다. 제1회째의 가공경화지수설정단계에서의값은 0.3으로 하고, 제2회째 이상의 가공경화지수설정단계에서의값은 후술하는 가공경화지수추정단계에서 추정되는값으로 한다.In the work hardening index setting step, work hardening index of specific metalThe value is set. In the first work hardening index setting stepThe value is 0.3, and at the second or more work hardening index setting step,The value is estimated at the work hardening index estimation step described later.By value do.
접촉반경추정단계Contact radius estimation step
압입자와 당해 특정 금속의 접촉반경을 추정하기 위해서는 압입하중과 압입하중 작용시의 변위를 나타내는 압입하중-변위곡선(L-h curve)을 측정해야 하며, 압입하중-변위곡선(L-h curve)의 개략적인 그림은 도5에 도시되어 있다. 압입하중-변위곡선(L-h curve)은 도1에 도시된 연속압입시험장치를 통해 얻을 수 있다. 당해 특정 금속에 대한 압입하중-변위곡선(L-h curve)이 구해지면 당해 특정 금속에 대한 압입하중-변위곡선(L-h curve)으로부터번째의 특정한 압입하중 작용시 압입자와 당해 특정 금속의 접촉반경를 수학식1과 같이 추정한다.In order to estimate the contact radius between the indenter and the specific metal, the indentation load-displacement curve (Lh curve) representing the indentation load and the displacement during the indentation load should be measured. The figure is shown in FIG. Indentation load-displacement curve (Lh curve) can be obtained through the continuous indentation test apparatus shown in FIG. When the indentation load-displacement curve (Lh curve) for the specific metal is obtained, the indentation load-displacement curve (Lh curve) for the specific metal is obtained. Contact radius between the indenter and the specified metal during the first specific indentation load Is estimated as in Equation 1.
여기서, here,
수학식1에서은 압입시 압입 주위에 발생하는 pile-up/sink-in에 의한 영향을 보정하기 위한 것으로은 금속의 가공경화지수를 나타내고,인 것으로 한다. 그리고,은 압입자의 반경을 나타낸다.In Equation 1 Is to compensate for the effect of pile-up / sink-in around the indentation during indentation. Represents the work hardening index of the metal, It shall be And, Represents the radius of the indenter.
또한, 도5를 참조하면 수학식1에서는 금속에 대한회의 압입시험중번째의 특정한 압입하중 작용시 최대 압입깊이에서 탄성굴곡에 의한 깊이를 뺀 깊이로서, 이는 압입탄성이론(W.C. Oliver and G.M. Pharr, J.Mater. Res. 7(6), 1564(1992) 참조)으로부터 구해진 것이고,는 하중제거곡선의 초기 기울기를 하중 0 까지 외삽한 깊이로서 하중제거곡선의 초기접선이 압입하중-변위곡선(L-h curve)의 h축과 만나는 지점으로 결정된다.In addition, referring to Figure 5 For the metal Indentation test Maximum indentation depth at the first specific indentation load Depth minus the depth due to elastic bending, which is obtained from indentation elasticity theory (see WC Oliver and GM Pharr, J. Mater. Res. 7 (6), 1564 (1992)), Is the initial slope of the unloading curve Is the depth at which the initial tangent of the unloading curve meets the h axis of the indentation load-displacement curve (Lh curve).
따라서,번째의 특정한 압입하중 작용시 압입자와 금속의 접촉반경를 추정하기 위해서는 압입하중-변위곡선(L-h curve)으로부터,및값을 구해야 한다.therefore, Contact radius between indenter and metal during the first specific indentation load From the indentation load-displacement curve (Lh curve) , And You need to get the value.
및값이 구해지면 수학식1을 이용하여및값을 구한 뒤를 추정한다.값을 구하는데 있어은 가공경화지수설정단계에서 설정된 값으로 한다. 가공경화지수의 함수인의 결정방법은 후술한다. And When the value is obtained, using Equation 1 And After getting the value Estimate To get the value Is the value set in the work hardening index setting step. Work Hardening Index Function of The determination method of will be described later.
한편, 당해 특정 금속에는 압입자를 통해회에 걸쳐 압입하중을 작용시키므로 모두개의값이 추정된다.On the other hand, the specific metal through the indenter Induces indentation load over time doggy The value is estimated.
f(n)결정방법f (n) determination method
은 금속의 물성인 가공경화지수의 함수로서은, 실험을 통하여 여러 금속에 대한값을 구하는값결정단계와,값결정단계에서 구한 여러 금속에 대한값을 이용하여 함수의 상수값을 결정하는 함수결정단계에 의해 특정된다. 이때,은에 관한 일정한 식으로 가정된다. Work Hardening Index of Physical Properties of Silver Metals As a function of Silver, through experiments Get the value A value determination step, For the various metals found in the value determination step Function by value Function to determine constant value of It is specified by the decision step. At this time, silver Is assumed to be a constant equation for.
1.값결정단계One. Value determination step
개의 서로 다른 금속 각각에 대한회의 연속압입시험시번째 금속에 대한회째의 압입시험시의 응력을, 변형률을이라 하면 각각의 금속에 대해개의,을 얻는다. 여기서,,는 상수로서 1/3,는번째 금속에 대한번째 압입시험시 압입자에 작용하는 최대하중,,는 상수로서 0.1,,는번째 금속의 가공경화지수,은 압입자의 반경,,는번째 금속에 대한번째 압입시험에 있어서 최대압입하중에서의 압입깊이,는번째 금속에 대한번째 압입시험에 있어서 하중제거곡선의 초기 기울기를 하중 0 까지 외삽한 깊이를 나타낸다. For each of the four different metals In case of continuous continuous indentation test For the second metal The stress at the time of the first indentation test , Strain So for each metal doggy , Get here, , Is a constant equal to 1/3, Is For the second metal Load acting on the indenter during the first indentation test, , Is a constant of 0.1, , Is Work hardening index of the first metal, Is the radius of the indenter, , Is For the second metal Indentation depth at maximum indentation load in the second indentation test, Is For the second metal In the first indentation test, the depth obtained by extrapolating the initial slope of the load removal curve to the load 0 is shown.
한편, 상기한 바와 같이,은 측정가능하고,는 계산 가능하므로및값은값에 의해 특정된다.On the other hand, as described above , Is measurable, Is computeable And The value is It is specified by a value.
즉,번째 금속에 대한개의,은만의 함수이므로개의,이번째 금속에 대해 인장시험을 통해 얻은 진응력-진변형률곡선에 근접하도록값을 특정하면값결정단계가 완료된다.In other words, For the second metal doggy , silver Only function doggy , this To approach the true stress–strain curve obtained from the tensile test for the first metal. If you specify a value The value determination step is completed.
2.함수결정단계2.function Decision Step
함수결정단계에서는 함수의 형태를 가정한 뒤 상기값결정단계에서 특정된개의 금속에 대한값을 이용하여에 관한 함수인을 특정한다. 따라서, 함수은 금속시편이 다양할수록, 각 시편에 대한 압입실험회수가 많을수록 바람직한 함수로 특정된다.function In the decision phase, the function Assuming the form of the above Specified in the value determination step. For two metals Using the value Function for Specifies. Thus, the function The greater the number of silver metal specimens and the greater the number of indentation tests for each specimen, the more desirable the function.
도6을 참조하면 함수은로 가정하고, 상기값결정단계에서 특정된개의 금속에 대한값을 가장 적합하게 반영하도록 상수 c, d의 값을 특정함으로써 결정된다. 그러나, 함수의 형태는 반드시 가공경화지수에 관한 일차식일 필요는 없고,에 관한 다항식 또는 기타의 함수로 가정할 수 있다.Referring to Figure 6 silver Assume, as above Specified in the value determination step. For two metals It is determined by specifying the values of the constants c and d to best reflect the value. However, the function Form of the work hardening index It doesn't have to be the first equation for Can be assumed to be a polynomial or other function for.
도5 내지 도14를 참조하여 AISI1025, SA106, SA213, SA508, SM50, TMCP 강을 금속시편으로 하여 함수을 결정하면,이 된다.Referring to Figures 5-14, AISI1025, SA106, SA213, SA508, SM50, TMCP steel as a metal specimen If you decide, Becomes
압입변형률-응력추정단계Indentation Strain-Stress Estimation
압입변형률-응력추정단계에서는 접촉반경추정단계에서 추정된 접촉반경를 이용하여 당해 특정 금속에 대한번째 압입시험시의 압입변형률및 압입응력를 추정한다. 압입변형률및 압입응력를 추정하는 방법은 수학식2 및 수학식4와 같다. In the indentation strain-stress estimation step, the contact radius estimated in the contact radius estimation step For this particular metal using Indentation strain during the first indentation test And indentation stress Estimate Indentation Strain And indentation stress The method of estimating is equal to Equation 2 and Equation 4 .
수학식2에서는 금속에 대한번째 압입시험시의 압입변형률,은 압입자의 반경,는 압입자와 금속의 접촉각으로서(D.Tabor,The Hardness of Metals(Clarendon Press, Oxford, 1951) 참조),는 상수로서 0.1이다.In Equation 2 For the metal Indentation strain at the first indentation test, Is the radius of the indenter, Is the contact angle between the indenter and the metal (See D. Tabor, The Hardness of Metals (Clarendon Press, Oxford, 1951)), Is 0.1 as a constant.
수학식2는 다음과 같이 유도된다.Equation 2 is derived as follows.
먼저, 깊이 방향의 변위를,와 같거나 작은 임의의 깊이를, 압입자의 반경을, 깊이에서 압입자와 금속의 접촉반경을이라 하면는 수학식3과 같다.First of all, the displacement in the depth direction , Any depth less than or equal to , The radius of the indenter , depth Contact radius between indenter and metal This Is the same as Equation 3.
다음으로, 수학식3에서 얻은 깊이 방향의 변위를를에 관해 미분하고, 대표적인 변형률을 나타내도록 이 미분식에 상수를 곱하고을로 치환하면 수학식2를 얻는다. 수학식2는 기존의값이로 정의되는 것과 비교된다.Next, the displacement in the depth direction obtained in Equation 3 To Are constant with respect to and represent a constant strain in this differential. Multiply by of Substituting into Equation 2 is obtained. Equation 2 is a conventional Value is Is compared to what is defined as.
수학식4에서는번째 압입시험시의 압입응력,는번째 압입시험시 금속에 작용하는 압입하중,는 상수로서 1/3이다.In Equation 4 Is Indentation stress at the first indentation test, Is Indentation load acting on the metal during the first indentation test, Is 1/3 as a constant.
따라서, 압입변형률를 추정하기 위해서는 수학식2에 상수, 압입자의 반경및 수학식1에서 얻은를 대입하면 된다.Therefore, indentation strain In order to estimate the constant in Equation 2 Radius of indenter And obtained from Equation 1 You can substitute
또한, 압입응력를 추정하기 위해서는 수학식4에 금속에 작용하는 압입하중, 수학식1에서 얻은를 대입하면 된다.Indentation stress In order to estimate, the indentation load acting on the metal , Obtained from Equation 1 You can substitute
가공경화지수추정단계Work hardening index estimation step
가공경화지수추정단계에서는 압입변형률-응력추정단계에서 얻은개의및를 홀로몬(Hollomon)의 관계식에 대입하여 가공경화지수을로 추정한다.In the work hardening index estimation step, the indentation strain-stress estimation step doggy And Hollomon's Relation Work hardening index by substituting for of Estimate as
가공경화지수값을 추정하는 방법은 홀로몬(Hollomon)의 관계식이 압입변형률-응력추정단계에서 추정된개의를 가장 잘 반영하도록 하는값 및값을 구함으로써 수행된다. 즉, 홀로몬(Hollomon)의 관계식에 압입변형률-응력추정단계에서 추정된값을 대입하여 얻은 응력값을라 할 때,개의값이 압입변형률-응력추정단계에서 추정된개의값을 가장 잘 반영하는값 및값을 구함으로써 수행된다.Work Hardening Index The method of estimating the value is the relation of Hollomon Estimated at this indentation strain-stress estimation doggy To best reflect Value and This is done by finding the value. That is, the relationship of Hollomon Indentation Strain-Stress Estimation at The stress value obtained by substituting When we say doggy Value was estimated in the indentation strain-stress estimation step. doggy Which best reflects the value Value and This is done by finding the value.
가공경화지수추정단계의 대표적 방법은 다음과 같다.The typical method for estimating the work hardening index is as follows.
방법1Method 1
1)압입변형률-응력추정단계에서 추정된개의를 홀로몬(Hollomon)의 관계식에 대입하여개의을 얻는다.1) Indentation strain-estimated at the stress estimation stage doggy Hollomon's Relation In place of doggy Get
2)=++ …++ …+인을 구한다.2) = + +… + +… + sign Obtain
3)값이 최소가 되는및을 구하여 이를및로 한다.3) The value is minimal And To get this And Shall be.
방법2Method 2
1)압입변형률-응력추정단계에서 추정된개의를 홀로몬(Hollomon)의 관계식에 대입하여개의을 얻는다.1) Indentation strain-estimated at the stress estimation stage doggy Hollomon's Relation In place of doggy Get
2)=++ …++ …+인을 구한다.2) = + +… + +… + sign Obtain
3)값이 최소가 되는및을 구하여 이를및로 한다.3) The value is minimal And To get this And Shall be.
가공경화지수판단단계Work Hardening Index Determination Step
가공경화지수판단단계에서는 가공경화지수추정단계에서 추정된값이 가공경화지수설정단계에서 설정된값과 같은 값인지 다른 값인지를 판단한다.In the process of hardening index determination, Value is set in the Determines whether the value is the same or different.
반복단계Iteration Step
반복단계에서는, 가공경화지수판단단계에서값과값이 다른 것으로 판단된 경우,값을로 설정하는 가공경화지수설정단계, 접촉반경추정단계, 압입변형률-응력추정단계, 가공경화지수추정단계, 가공경화지수판단단계를 반복하여 수행한다.In the iterative stage, in the process hardening index determination stage, Value and If the value is determined to be different, Value The work hardening index setting step, contact radius estimating step, indentation strain-stress estimating step, work hardening index estimating step, and work hardening index judging step are set.
즉, 최초으로 하여 가공경화지수설정단계, 접촉반경추정단계, 압입변형률-응력추정단계, 가공경화지수추정단계를 수행하여 가공경화지수값을로 추정한다.That is, the first The work hardening index value setting step, the contact radius estimating step, the indentation strain-stress estimating step, and the work hardening index index estimating step are performed. Estimate as
가공경화지수판단단계에서, 첫번째 가공경화지수추정단계에서 추정된값과 첫번째 가공경화지수단계에서 설정된이 서로 다른 값으로 판단되면,값을로 설정하는 가공경화지수설정단계, 접촉반경추정단계, 압입변형률-응력추정단계, 가공경화지수추정단계, 가공경화지수추정단계를 수행하여 다시 가공경화지수추정값가 두번째 가공경화지수설정단계에서 설정된값과 같은 값인지 다른 값인지를 판단한다. 이때,값이값이 다른 것으로 판단되면값을로 설정하는 가공경화지수설정단계, 접촉반경추정단계, 압입변형률-응력추정단계, 가공경화지수추정단계, 가공경화지수판단단계를 수행한다.In the work hardening index determination step, the estimated work hardening index Value and the first work hardening index If is determined to be different values, Value The work hardening index estimation value is set again by performing the work hardening index setting step, contact radius estimating step, indentation strain-stress estimation step, work hardening index estimation step, and work hardening index estimation step. Is set in the second work hardening index setting step. Determines whether the value is the same or different. At this time, Value is If the value is different Value The work hardening index setting step, the contact radius estimating step, the indentation strain-stress estimation step, the work hardening index estimation step, and the work hardening index determination step are set.
이러한 방법으로번째 가공경화지수추정단계에서 추정된 가공경화지수값가번째 가공경화지수설정단계에서 설정된값과 같을 때까지 가공경화지수설정단계,접촉반경추정단계, 압입변형률-응력추정단계, 가공경화지수추정단계, 가공경화지수판단단계를 반복하여 수행한다.In this way Work Hardness Index Values Estimated at the Second Work Hardening Index Estimation end Set in the first machining hardening index The work hardening index setting step, the contact radius estimating step, the indentation strain-stress estimating step, the work hardening index estimation step, and the work hardening index determination step are repeatedly performed until the value is equal to the value.
가공경화지수결정단계Work Hardening Index Determination Step
가공경화지수결정단계에서는,번째 가공경화지수추정단계에서 추정된 가공경화지수값가번째 가공경화지수설정단계에서 설정된값과 같은 것으로 판단되면,의 최종값를번째 가공경화지수추정단계에서 추정된 가공경화지수값또는번째 가공경화지수설정단계에서 설정된값으로 결정한다.In the work hardening index determination step, Work Hardness Index Values Estimated at the Second Work Hardening Index Estimation end Set in the first machining hardening index If it is equal to the value, Final value of To Work Hardness Index Values Estimated at the Second Work Hardening Index Estimation or Set in the first machining hardening index Determined by the value.
응력계수결정단계Stress Coefficient Determination Step
응력계수결정단계에서는,번째 가공경화지수추정단계에서 추정된 가공경화지수값가번째 가공경화지수설정단계에서 설정된값과 같은 것으로 판단된 경우, 가공경화지수결정단계에서 결정된값 및번째 압입변형률-응력추정단계에서 얻은,를 홀로몬(Hollomon)의 관계식에 대입하여 당해 특정 금속의 응력계수값을 결정한다.In the stress coefficient determination step, Work Hardness Index Values Estimated at the Second Work Hardening Index Estimation end Set in the first machining hardening index If it is determined to be the same as the value, Value and Indentation strain-stress estimation , Hollomon's Relation Stress coefficient of this particular metal Determine the value.
한편, 가공경화지수추정단계에서는값 외에값도 추정되므로번째 가공경화지수추정단계에서 추정된 응력계수값를의 최종값으로 결정할 수도 있다.On the other hand, in the processing hardening index estimation stage, Besides the value Value is also estimated Stress Coefficients Estimated at the Second Work Hardening Index Estimation To Can also be determined by the final value of.
이하, 상기한 구성을 갖는 일반적 실시예의 작용에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the general embodiment having the above-described configuration will be described.
가공경화지수설정단계Work hardening index setting step
가공경화지수설정단계에서는 특정 금속의 가공경화지수값이 설정된다. 제1회째의 가공경화지수설정단계에서의값은 0.3으로 하고, 제2회째 이상의 가공경화지수설정단계에서의값은 후술하는 가공경화지수추정단계에서 추정되는값으로 한다.In the work hardening index setting step, work hardening index of specific metalThe value is set. In the first work hardening index setting stepThe value is 0.3, and at the second or more work hardening index setting step,The value is estimated at the work hardening index estimation step described later.By value do.
접촉반경추정단계Contact radius estimation step
먼저, 당해 특정 금속에 대하여 압입하중과 압입하중 작용시의 변위를 나타내는 압입하중-변위곡선(L-h curve)을 측정한다. 압입하중-변위곡선(L-h curve)이 구해지면 압입하중-변위곡선(L-h curve)으로부터번째의 특정한 압입하중 작용시 압입자와 당해 특정 금속의 접촉반경를 수학식1과 같이 추정한다.First, an indentation load-displacement curve (Lh curve) indicating a displacement during indentation load and indentation load action is measured for the specific metal. Once the indentation load-displacement curve (Lh curve) is obtained from the indentation load-displacement curve (Lh curve) Contact radius between the indenter and the specified metal during the first specific indentation load Is estimated as in Equation 1.
번째의 특정한 압입하중 작용시 압입자와 당해 특정 금속의 접촉반경를 추정하기 위해서는 압입하중-변위곡선(L-h curve)으로부터,및값을 구한다.및값이 구해지면 수학식1을 이용하여및값을 구한 뒤를 추정한다.값을 구하는데 있어 함수은 AISI1025, SA106, SA213, SA508, SM50, TMCP 강을 금속시편으로 하여 상기한 f(n)결정방법에 따라 구해진인 것으로 하고,은 가공경화지수설정단계에서 설정된 값으로 한다. Contact radius between the indenter and the specified metal during the first specific indentation load From the indentation load-displacement curve (Lh curve) , And Find the value. And When the value is obtained, using Equation 1 And After getting the value Estimate Function to get a value Is obtained according to the f (n) determination method described above using AISI1025, SA106, SA213, SA508, SM50 and TMCP steel as metal specimens. Let's be Is the value set in the work hardening index setting step.
한편, 당해 특정 금속에는 압입자를 통해회에 걸쳐 압입하중을 작용시키므로 모두개의값이 추정된다.On the other hand, the specific metal through the indenter Induces indentation load over time doggy The value is estimated.
압입변형률-응력추정단계Indentation Strain-Stress Estimation
압입변형률를 추정하기 위해서는 수학식2에 상수, 압입자의 반경및 수학식1에서 얻은를 대입한다.Indentation Strain In order to estimate the constant in Equation 2 Radius of indenter And obtained from Equation 1 Replace with.
또한, 압입응력를 추정하기 위해서는 수학식3에 시편에 작용하는 압입하중, 수학식1에서 얻은를 대입한다.Indentation stress To estimate the indentation load acting on the specimen in equation (3) , Obtained from Equation 1 Replace with.
압입변형률-응력추정단계에서는 모두개의및가 얻어진다.Indentation strain-stress estimation doggy And Is obtained.
가공경화지수추정단계Work hardening index estimation step
가공경화지수추정단계에서는 홀로몬(Hollomon)의 관계식에 압입변형률-응력추정단계에서 얻은개의를 대입하여 얻은 각각의값이 평균적으로 각각 압입변형률-응력추정단계에서 얻은값에 가장 근접하도록값 및값을 추정한다.Hollomon's relational expression in the work hardening index estimation stage Indentation Strain-Stress Estimate at doggy Of each obtained by substituting On average, the values obtained from the indentation strain-stress estimation To the nearest value Value and Estimate the value.
가공경화지수추정단계의 대표적 방법은 상기의 일반적 실시예의 구성에서 설명한 바와 같다.Representative methods of the work hardening index estimation step is as described in the configuration of the general embodiment above.
가공경화지수판단단계Work Hardening Index Determination Step
가공경화지수판단단계에서는 가공경화지수추정단계에서 추정된값이 가공경화지수설정단계에서 설정된값과 같은 값인지 다른 값인지를 판단한다.In the process of hardening index determination, Value is set in the Determines whether the value is the same or different.
반복단계Iteration Step
반복단계에서는, 가공경화지수판단단계에서값이 가공경화지수설정단계에서 설정된값과 다른 것으로 판단된 경우, 가공경화지수판단단계에서값이값과 같은 값으로 판단될 때가지을로 하는 가공경화지수설정단계, 접촉반경추정단계, 압입변형률-응력추정단계, 가공경화지수추정단계, 가공경화지수판단단계를 반복하여 수행한다.In the iterative stage, in the process hardening index determination stage, Value is set in the If it is judged different from the value, Value is Until it is determined to be the same value of The work hardening index setting step, the contact radius estimating step, the indentation strain-stress estimating step, the work hardening index estimation step, and the work hardening index determination step are repeatedly performed.
반복단계의 상세한 내용은 상기의 일반적 실시예의 구성에서 설명한 바와 같다.Details of the repetition step are as described in the configuration of the above general embodiment.
가공경화지수결정단계Work Hardening Index Determination Step
가공경화지수결정단계에서는,번째 가공경화지수추정단계에서 추정된 가공경화지수값가번째 가공경화지수설정단계에서 설정된값과 같은 것으로 판단되면,의 최종값를번째 가공경화지수추정단계에서 추정된 가공경화지수값또는번째 가공경화지수설정단계에서 설정된값으로 결정한다.In the work hardening index determination step, Work Hardness Index Values Estimated at the Second Work Hardening Index Estimation end Set in the first machining hardening index If it is equal to the value, Final value of To Work Hardness Index Values Estimated at the Second Work Hardening Index Estimation or Set in the first machining hardening index Determined by the value.
응력계수결정단계Stress Coefficient Determination Step
응력계수결정단계에서는,번째 가공경화지수추정단계에서 추정된 가공경화지수값가번째 가공경화지수설정단계에서 설정된값과 같은 것으로 판단된 경우, 가공경화지수결정단계에서 결정된값 및번째 압입변형률-응력추정단계에서 얻은,를 홀로몬(Hollomon)의 관계식에 대입하여 당해 특정 금속에 대한 응력계수값을 결정한다.In the stress coefficient determination step, Work Hardness Index Values Estimated at the Second Work Hardening Index Estimation end Set in the first machining hardening index If it is determined to be the same as the value, Value and Indentation strain-stress estimation , Hollomon's Relation The coefficient of stress for this particular metal Determine the value.
한편, 가공경화지수추정단계에서는값 외에값도 추정되므로번째 가공경화지수추정단계에서 추정된 응력계수값를의 최종값으로 결정할 수도 있다.On the other hand, in the processing hardening index estimation stage, Besides the value Value is also estimated Stress Coefficients Estimated at the Second Work Hardening Index Estimation To Can also be determined by the final value of.
이상, 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.As mentioned above, although this invention was demonstrated to the said Example, this invention is not limited to this.
예를 들면, 상기의 일반적 일실시예에서 금속의 압입하중-변위곡선(L-h curve) 측정시 압입자는 0.5mm의 구형 압입자를 이용하고, 압입자의 압입속도는 0.1mm/min가 되도록 하였으나, 다른 실시예에서는 압입자의 반경과 압입속도중의 어느 하나 또는 양자 모두를 달리할 수도 있다.For example, in the general embodiment described above, the indentation load of the metal was measured using a spherical indenter of 0.5 mm, and the indentation speed of the indenter was 0.1 mm / min. In an example, one or both of the radius of the indenter and the indentation speed may be different.
또한, 상기의 일반적 일실시예에서 압입자의 최종 압입깊이는 0.3mm(압입자 반경의 60%)가 되도록 하였으나, 다른 실시예에서는 압입자의 최종 압입깊이를 다르게 할 수도 있다.In addition, in the above general embodiment, the final indentation depth of the indenter is 0.3 mm (60% of the indenter radius), but in other embodiments, the final indentation depth of the indenter may be different.
또한, 상기의 일반적 일실시예에서인 것으로 하였으나, 다른실시예에서인 것으로 하거나, 특히, c는 -0.4 ~ -0.3이고 d는 1.05 ~ 1.15인 것으로 하거나, 또는을에 관한 2차 이상의 다항식 또는 기타의 함수인 것으로 할 수도 있다.In addition, in the above general embodiment In another embodiment, In particular, or c is -0.4 to -0.3 and d is 1.05 to 1.15, or of It may be a second or more polynomial or other function relating to.
또한, 상기의 일반적 일실시예에서 함수을 특정하는데 있어서 금속시편의 조합을 AISI1025, SA106, SA213, SA508, SM50, TMCP 강들의 조합인 것으로 하였으나, 다른 실시예에서는 기타의 조합으로 할 수도 있다. 즉, 상기한 일부 강을 다른 강으로 대체하거나, 다른 강을 추가하거나, 다른 강들 만으로 금속시편의 조합을 구성할 수도 있다.Also, in the above general embodiment the function In the specification, the combination of the metal specimens is a combination of AISI1025, SA106, SA213, SA508, SM50, TMCP steels, but may be other combinations in other embodiments. That is, some of the above steels may be replaced with other steels, other steels may be added, or other steels alone may be used to form a combination of metal specimens.
또한, 상기의 일반적 일실시예에서는 상수로서 0.1인 것으로 하였으나, 다른 실시예에서는 0.05~0.15인 상수인 것으로 할 수도 있다.In addition, in the above general embodiment Is 0.1 as a constant, but in another embodiment May be a constant of 0.05 to 0.15.
또한, 상기의 일반적 일실시예에서는 상수로서 1/3인 것으로 하였으나, 다른 실시예에서는 1/2.8~1/3.2인 상수인 것으로 할 수도 있다.In addition, in the above general embodiment Is 1/3 as a constant, but in another embodiment May be a constant of 1 / 2.8 to 1 / 3.2.
또한, 상기의 일반적 일실시예에서 가공경화지수추정단계 수행시 압입변형률-응력추정단계에서 얻은 모든를 이용하여 가공경화지수를 추정하였으나, 다른 실시예에서 가공경화지수추정단계를 수행하는 경우인만을 이용하여 가공경화지수를 추정할 수도 있다. 일반적으로 최대하중에서의 변형률은 가공경화지수와 같다고 알려져 있으므로 인장시험을 이용하여 진응력-진변형률을 측정할 경우에 의미있는 변형률 범위는 가공경화지수값과 같거나 작은 값이 되는 것이 그 이유이다.In addition, in the general embodiment described above, all the obtained in the indentation strain-stress estimation step when performing the work hardening index estimation step Estimate the work hardening index using, but in another embodiment performing the work hardening index estimation step sign Bayes can also be used to estimate the work hardening index. In general, the strain at maximum load is known to be the same as the work hardening index, which is why when the true stress-strain is measured using the tensile test, the meaningful strain range is equal to or less than the work hardening index. .
또한, 상기의 일반적 일실시예에서 제1회째의 가공경화지수설정단계 수행시의값은 0.3인 것으로 하였으나, 다른 실시예에서 제1회째의 가공경화지수설정단계 수행시의값은 달리 설정할 수도 있다.Further, in the general embodiment described above, when the first work hardening index setting step is performed, The value is 0.3, but in another embodiment, when performing the first work hardening index setting step, The value can be set differently.
한편, 상기의 일반적 일실시예는 진응력-진변형률결정단계를 갖지 않는 것으로 하였으나, 다른 실시예는 진응력-진변형률결정단계를 갖는 것으로 할 수도 있다. 이때, 진응력-진변형률은 마지막 압입변형률-응력추정단계에서 얻은,값이 각각 진변형률, 진응력이 된다.On the other hand, while the general embodiment described above does not have a true stress-strain determination step, another embodiment may have a true stress-strain determination step. In this case, true stress-strain is obtained from the last indentation strain-stress estimation step. , The values are true strain and true stress, respectively.
실시예2Example 2
이하, 구형압입자를 이용하여 AISI1025, SA106, SA213, SA508, SM50, TMCP, 초세립 강에 대해 본 발명에 따라 결정된 가공경화지수 및 상수와 이들을 결정하기 위해 필요한 데이터를 표로 나타낸다.Hereinafter, the work hardening index and the constants determined according to the present invention for AISI1025, SA106, SA213, SA508, SM50, TMCP, ultrafine steels using spherical pressure particles are shown in a table.
표1(AISI1025강)Table 1 (AISI1025 Steel)
표2(SA106강)Table 2 (SA106 Steel)
표3(SA213강)Table 3 (SA213 Steel)
표4(SA508강)Table 4 (SA508 Steel)
표5(SM50강)Table 5 (SM50 Steel)
표6(TMCP강)Table 6 (TMCP Steel)
표7(초세립강)Table 7 (Ultra Fine Steel)
표에서 hmax, hf및 Lmax는 압입하중-변위곡선으로부터 직접측정되고, S는 압입하중-변위곡선상의 하중제거곡선으로부터 계산된다. 나머지 변수들은 상기의 일반적 실시예에 따라 결정된다.In the table h max , h f and L max are measured directly from the indentation load-displacement curve, and S is calculated from the unloading curve on the indentation load-displacement curve. The remaining variables are determined in accordance with the general embodiment above.
여기서, 구형압입자의 반경은 0.5mm, 압입자의 압입속도는 0.1mm/min, 압입자의 최종 압입깊이는 0.3mm(압입자 반경의 60%),,인 것으로 하였다. 단, 초세립강의 경우 변형률이 보다 작은 범위의 실험 데이터를 얻기 위하여 구형압입자의 반경은 0.79375mm인 것으로 하였다.Where the radius of the spherical pressure particle Silver 0.5mm, indentation speed of indenter is 0.1mm / min, final indentation depth of indenter is 0.3mm (60% of indenter radius), , It was assumed to be. However, in the case of ultra fine steel, the radius of the spherical indented particles is obtained in order to obtain experimental data with smaller strain. Was 0.79375 mm.
또한,,,은 가공경화지수결정단계에서 결정된 가공경화지수값이인 경우, 마지막 접촉반경추정단계, 압입변형률-응력추정단계에서 추정된 접촉반경, 압입변형률, 압입응력으로서,번째 압입시의 진접촉반경, 진압입변형률, 진압입응력을 나타낸다.Also, , , Is the value of the work hardening index determined in the work hardening index determination step. In this case, as the last contact radius estimation step, indentation strain-stress estimation step, estimated contact radius, indentation strain, and indentation stress, The first contact radius, indentation strain, and indentation stress at indentation are shown.
본 실시예에 따른 응력계수 및 가공경화지수의 결정에 있어서, 표1, 표2, 표3, 표5, 표6에서는 2~9회째 압입시의 데이터만을 사용하고, 표4에서는 4~8회째 압입시의 데이터만을 사용하고, 표7에서는 5~9회째 압입시의 데이터만을 사용하였다. 초기단계의 압입시의 데이터는 실험시편의 표면부위가 경화 또는 연화되었을 경우 잘못된 정보를 제공할 염려가 있어 제거되고, 후기단계의 압입시의 데이터는 압입변형률이 가공경화지수보다 크므로 제거되었다. 특히 최종단계의 압입시의 데이터는 하중제거곡선에 있어서 hf점의 결정이 그 이전 단계의 경우와 다르기 때문에 제거되었다.In the determination of the stress coefficient and the work hardening index according to the present embodiment, in Table 1, Table 2, Table 3, Table 5, and Table 6, only the data of the second through ninth presses are used, and in Table 4, the fourth through eighth times. Only data at the time of indentation was used, and only data at the 5th to 9th indentation was used in Table 7. Data at the initial stage of indentation was removed because of the possibility of providing false information when the surface area of the test specimen was hardened or softened. Data at the later stage of indentation was removed because the indentation strain was larger than the work hardening index. In particular, the data from the final indentation were removed because the determination of the h f point in the load removal curve was different from that of the previous stage.
도7에는 AISI1025, SA106, SA213 강에 대해, 도8에는 SA508, SM50, TMCP 강에 대해, 도9에는 초립세강에 대해 구형압입자를 이용하여 측정된 압입하중-변위곡선이 도시되어 있다.FIG. 7 shows indentation load-displacement curves measured using spherical pressure particles for AISI1025, SA106 and SA213 steels, FIG. 8 for SA508, SM50 and TMCP steels and FIG. 9 for ultrafine steels.
도10에는 AISI1025강에 대해, 도11에는 SA106강에 대해, 도12에는 SA213강에 대해, 도13에는 SA508강에 대해, 도14에는 SM50강에 대해, 도15에는 TMCP 강에 대해, 도16에는 초립세강에 대해 본 발명에 따라 얻어진 진응력-진변형률이 점으로 도시되어 있고, 일축인장시험에 따라 얻어진 진응력-진변형률이 실선으로 도시되어있다.Fig. 10 for the AISI1025 steel, Fig. 11 for the SA106 steel, Fig. 12 for the SA213 steel, Fig. 13 for the SA508 steel, Fig. 14 for the SM50 steel, Fig. 15 for the TMCP steel, Fig. 16 Shows the true stress-strain obtained in accordance with the present invention with respect to the ultrafine steel, and the true stress-strain obtained according to the uniaxial tensile test is shown by the solid line.
도17에는 AISI1025, SA106, SA213, SA508, SM50, TMCP 강에 대해 본 발명에 따라 얻어진 가공경화지수와 인장시험에 따라 얻어진 가공경화지수가 점으로 도시되어 있는데, 세로축은 본 발명에 따라 얻어진 가공경화지수값을, 가로축은 인장시험에 따라 얻어진 가공경화지수값을 의미한다. 인장시험을 통해 얻은 가공경화지수값은 AISI1025강에 대하여는 0.2715, SA106강에 대하여는 0.2382, SA213강에 대하여는 0.203867, SA508강에 대하여는 0.17705, SM50강에 대하여는 0.228267, TMCP강에 대하여는 0.19755, 초세립강에 대하여는 0.1387이다.Fig. 17 shows the work hardening index obtained according to the present invention and the work hardening index obtained according to the tensile test for AISI1025, SA106, SA213, SA508, SM50, TMCP steels, with the vertical axis showing the work hardening obtained according to the present invention. The index value and the horizontal axis mean the work hardening index values obtained by the tensile test. The work hardening index values obtained through tensile tests were 0.2715 for AISI1025 steel, 0.2382 for SA106 steel, 0.203867 for SA213 steel, 0.17705 for SA508 steel, 0.228267 for SM50 steel, 0.19755 for TMCP steel, and ultrafine grain steel. For 0.1387.
도10 내지 도16 및 도17를 참조하면 본 발명에 따라 얻어진 진응력-진변형률, 가공경화지수값은 인장시험에 따라 얻어진 진응력-진변형률, 가공경화지수값에 근접함을 알 수 있다.10 to 16 and 17, it can be seen that the true stress-strain and work hardening index values obtained according to the present invention are close to the true stress-strain and work hardness index values obtained by the tensile test.
본 발명은 연속압입시험에 따른 압입하중-변위곡선을 측정하고, 이 변위곡선을 분석하여 가공경화지수 및 진응력-진변형률곡선을 도출함으로써, 인장시험을 대체하는 효과가 있다.The present invention has the effect of replacing the tensile test by measuring the indentation load-displacement curve according to the continuous indentation test, and by analyzing the displacement curve to derive the work hardening index and the true stress-strain curve.
또한, 가공경화지수 및 진응력-진변형률곡선 도출시, 압입 주위에 발생하는 파일업/싱크인(pile-up/sink-in)현상을 고려하여 압입자와 시편의 접촉반경 및 변형률을 새롭게 정의함으로써 인장시험을 통해 얻는 값에 가까운 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, when the work hardening index and true stress-strain curve are derived, the contact radius and strain between the indenter and the specimen are newly defined in consideration of the pile-up / sink-in phenomenon occurring around the indentation. As a result, a result close to the value obtained through the tensile test can be obtained.
또한, 본 발명은 인장시험을 대체함으로써 인장시험에 드는 시간 및 비용을절감할 수 있고, 시편이 부족한 경우나 국부적 물성평가가 필요한 경우에 유용하게 적용될 수 있다.In addition, the present invention can reduce the time and cost of the tensile test by replacing the tensile test, it can be usefully applied in case of lack of specimen or local property evaluation is required.
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