강도

강도(强度, Strength)는 물질이 변형에 저항하는 정도다. 주료 재료역학, 재료과학, 고체물리학에서 기본을 배우며 이를 전문적으로 연구하는 것을 강도학이라고 한다. 동음이의어 때문에 어감이 좋지 않아 관련 공부를 하는 사람들은 서럽다. 강도학의 권위자라고 하면 어감이 이상하잖아.

비전공자는 강도와 경도, 인성의 구분은 애매모호한데, 간단하게 말하자면 강도는 "휘어지거나 늘어나지 않는 정도", 경도는 "표면이 긁히거나 우그러들지 않는 정도", 인성은 "물체가 부숴지지 않는 정도."를 의미한다. 강도, 경도가 크면 굳세고 단단하나 쉬이 부러질 수 있고, 인성이 크면 질기고 잘 끊어지지 않으나 쉽게 휘는 특징이 있다. 그러므로 너무 강도만 높은 재료는 도리어 사용할 수가 없고(충격에 쉽게 깨지므로), 적절한 강도와 인성이 모두 요구된다.

1 강도의 종류[편집]

강도는 측정방법이나 기준에 따라 다음과 같은 것들이 있다.

  • 항복강도(Yield strength) : 인장 실험에서 시편이 탄성범위를 벗어나 소성변형이 일어나기 시작하는 강도.
  • 인장강도(Ultimate Tensile Strength:UTS) : 인장 실험에서 시편에 necking이 발생하는 강도.

2 금속의 강화기구[편집]

재료가 고강도를 가지기 위해서는 재료 내부에 존재하는 결함들이 전위(dislocation)의 이동을 방해하게 하여야 한다. 이렇게 재료 특히 금속을 강화하는 방법으로는 크게 다섯 가지 정도가 있다.

  • 고용강화(Solid solution hardening) : 금속 내에 합금원소를 고용시켜 합금원소로서 전위의 이동을 방해한다.(solute drag)
  • 석출강화(Precipitation hardening) : 금속 내에 이차상을 형성시켜 전위의 이동을 방해한다.
  • 가공경화(Work[또는 Strain] hardening) : 금속에 strain을 주어 전위끼리 얽히게 하여 전위의 이동을 방해한다.
  • 급냉경화(Quench hardening) : Austenite상의 강을 급냉하여 강도가 높은 Matinsite상으로 상변태를 일으켜 경화시킨다.
  • 분산강화(Dispersion hardening)

우리가 대장장이하면 떠올리는 망치을 두드리고, 비틀고 담금질하는 과정이 바로 금속을 단단하게 하기 위한 과정이라고 볼 수 있다.

3 각주