크리프(Creep), 크리프 시험(creep test), 크리프 한도, 크리프 곡선

크리프시험이란?

 

 

<기출>

• 18-3-5 기계재료 시험에서 크리프 시험 (creep test), 크리프 곡선, 크리프 한도에 대하여 설명하시오. 

 

1. 개요

1) 크리프현상 (Creep) 정의 

 금속이나 합금에 외력이 일정하게 계속될 경우 온도가 높은 상태에서는 시간이 경과함에 따라 연신율이 지속적으로 늘어나다 파괴되는 현상
금속재료를 고온에서 긴 시간 외력을 걸면 시간이 경과됨에 따라 서서히 변형이 증가되는 현상 
구조물의 파괴를 방지하기 위해 크리프 시험을 반드시 해야함 

 

2) 크리프 관련 개념

• 크리프 한도
  크리프현상이 정지하여 크리프율이 0이 되는 응력의 한도 
• 크리프 곡선 
  크리프 현상을 확인하기 위한 특정 응력에서 시간에 따른 연신율의 추이 
• 크리프 시험 
  크리프 한도를 구하는 시험 
  보일러, 가스터빈, 제트엔진 등 장시간 고온 상태하에서 하중을 받는 내열재료 등에 대해 시험이 필요함 

 

2. 크리프 시험 

 

1) 크리프 시험 방법 

시험편을 일정한 온도로 유지하고, 여기에 일정한 하중을 가하여 시간과 더불어 변화하는 변형을 측정 
해당 결과로부터 크리프 곡선 및 크리프 강도(크리프 한도)를 구할 수 잇음 
응력의 종류에 따라 인장크리프시험, 압축크리프시험으로 구분된다 

인장 크리프 시험 방법

 

2) 크리프 곡선 

 

① 초기변형

하중을 가하는 순간 탄성변형 + 시간에 의존하지 않는 소성변형의 합 (e0)

② 제 1차 크리프 (천이 크리프) 

초기단계를 지나며 비교적 높은 속도로 변형율 증가, 하지만 변형속도는 감소

③ 제 2차 크리프 (정상 크리프) 

가공경화와 회복연화가 서로 균형을 이루면서 일정 변형속도가 유지되는 구간 

2차 크리프 구간의 평균 크리프 속도를 최소 크리프속도, 최소 크리프율 (minimum creep rate)이라 함 

④ 제 3차 크리프 (가속 크리프) 

변형속도가 점차 증가하여 파단에 도달할때까지의 구간, 재료에 수축이나 내부 공동의 형성으로 인한 유효 단면의 감소가 발생