기술사 시험 공부 - 크리이프(Creep) 현상
1. 개요
기계의 사용온도범위는 근래에 들어 대단히 넓어져 있고 저온 또는 고온에서 사용되는 기계요소는 그 재질의 온도에 의한 영향을 충분히 고려해야 한다. 고온에서 장시간에 걸쳐 정하중을 걸어두면 충분히 항복점이하의 조건에서도 응력 또는 변형률이 시간에 따라 변한다. 일정한 온도하에서 일정한 응력이 작용하고 있을 때 변형율이 시간과 더불어 증가하는 것을 크리이프 (Creep)라고 한다. 탄소강은 250도 이상에서 나타나기 시작하여 350~400도이상에서 크리이프가 현저하게 나타난다.
2. 크리이프 곡선 (Creep-time curve)
시간의 경과에 따른 크리이프의 성장과정을 표시한 변형률시간곡선을 크리이프 곡선이라 한다.
(그림: 크리이프 변형율% 5, 10,15%, 시간 1000, 2000,3000시간, I, II, III, 파단)
그림에서의 곡선과 같이 크리이프 과정은 다음의 3단계로 나눈다.
1) I 기 크리이프 (primary creep, 천이크리이크영역)
천이크리이프 (transient creep) 라고도 부르며 시간과 더불어 크리이프 속도가 감소하는 부분이다. (변형경화의 효과 > 열연화의 효과)
2) II 기 크리이프 (secondary creep, 정상크리이프영역)
정상크리이프 (steady creep)라고도 한다. 시간과 더불어 크리이프 속도가 거의 일정한 부분이다. (변형경화의 효과=열연화의 효과)
3) III 기 크리이프 (tertiary creep, 가속크리이프영역)
가속크리이프라고도 한다. 시간과 더불어 크리이프 속도가 증가하여 드디어 파단되는 부분이다. (변형경화의 효과 < 열연화의 효과)
3. 크리이프 한도 (creep limit)
응력이 작아질수록 크리이프 속도는 작아져 어느한도 이하에서는 어느시간후에 크리이프 속도가 0이되어 크리이프는 정지되고 파단이 일어나지 않는다. 이와 같이 어느 온도에서 어느 시간후에 크리이프가 정지하는 한도의 응력을 그 재료의 그 온도에 대한 크리이프 한도라 한다.
일정한 온도에서 하중이 작용한 후 t1~t2시간중에 평균 크리이프 속도가 규정값으로 되는 응력을 말한다.
미국에서는 10,000시간에 0.1% 혹은 1%의 변형률이 생기는 응력을 크리이프 한도라고도 한다.
4. 결론
크리이프는 I, II, III기로 나눌수 있다. 고온에서 사용하는 재료에 대해서는 그 재료의 크리이프한도 이하의 응력에서 사용하여야 한다. 크리이프 한도는 100~1000시간 이상의 장시간의 실험이 필요하고 또 그 측정이 곤란하므로 실용상으로는 일정시간후에 일정한 크리이프 속도에 이르는 응력 또는 일정한 크리이프 변형을 일으키는 응력을 크리이프 한도로 삼는 경향도 있다.
2024.1.18.
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