이번 포스팅은 대표적인 압입형 경도시험 방법 3가지인 브리넬, 로크웰, 비커스 경도시험 방법에 대한 비교다. 시험시간, 누르개의 종류(형상, 소재, 크기), 시험하중, 시험자국 간 거리 등 시험 시 정리가 필요한 사항들을 정리하여 쉽게 비교할 수 있도록 했다. 본 글이 금속재료 기사, 금속재료 기능장, 일반기계 기사 수험생들에게 도움이 되길 바랍니다.
1. 시험 규격
| 구분 | 브리넬 경도시험 | 로크웰 경도시험 | 비커스 경도시험 |
| KS 규격 번호 | KS B 0805 | KS B 0806 | KS B 0811 |
각 시험별 규격번호를 적어놓은 이유는 시험의 이해를 위해서 규격서를 반드시 읽어봐야 하기 때문이다. KS 규격은 한국산업표준(KOREAN INDUSTRIAL STANDARDS)의 약어로, 대한민국의 산업 전 분야의 제품 및 시험, 제작 방법 등에 대하여 규정하는 국가 표준이다. 경도시험 규격서를 보면 시험원리, 절차, 시험편의 처리방법, 시험기의 조건 등 시험에 필요한 사항들이 명기되어 있다. 뿐만 아니라 경도시험 시 시험편의 최소두께, 시험편 형상에 따른 보정계수, 예비시험에 대한 내용 등 세부적인 상황에서의 절차도 명기되어 있기 때문에 반드시 확인해야 한다.
1-1. KS 규격 무료로 보는 방법
공식 사이트인 e-나라표준인증에 접속하여 시험명 혹은 규격번호를 검색하면 무료로 열람이 가능하다. 사이트 사용방법이 어려운 경우에 KS 규격 열람방법에 대한 상세 가이드를 참조하기 바란다. KS 규격 열람방법에 대한 상세 가이드 바로가기
2. 시험방법의 비교
| 구 분 | 브리넬 경도시험 | 로크웰 경도시험 | 비커스 경도시험 |
| 특 징 | - 소재에 남겨진 누르개 자국(압흔) 직경 측정을 통한 경도평가 - 누르개 직경, 시험하중이 다양함 |
- 소재에 남겨진 압흔 깊이 측정을 통한 경도평가 - 스케일에 따른 누르개 형상, 시험하중이 다양함 |
- 소재에 남겨진 압흔 대각선 길이 측정을 통한 경도평가 - 시험하중이 다양함 |
| 누르개 | - 초경합금 소재의 구 형상 - 직경 : (1, 2.5, 5, 10) mm |
- 120˚ 다이아몬드 원추 (A, C, D) - 1/16" 초경합금구 혹은 강구 (B,F) |
- 대면각 136˚ 다이아몬드 사각뿔 |
| 시험하중 | - (1 ~ 3000) kgf 사이 19개 - 누르개 지름에 따라 적용가능 하중이 있음. 규격서 참조 |
- A, F : 60 kgf (기준하중 10 + 부가하중 50) - B, D : 100 kgf (기준하중 10 + 부가하중 90) - C : 150 kgf (기준하중 10 + 부가하중 140) |
- (0.01 ~ 100) kgf 사이 18개 - 하중 구간별 명칭이 구분됨 - (0.01 ~ 0.1) kgf 범위 : 마이크로 비커스 경도 - (0.2 ~ 3)kgf 범위 : 저하중 비커스 경도 - (5 ~ 100)kgf 범위 : 비커스 경도 |
| 시험편 두께 | 압흔 깊이 8배 이상 | - 원추형 누르개 : 압흔깊이 10배 이상 - 구형 누르개 : 압흔깊이 8배 이상 |
압흔 평균 대각선 길이 1.5배 이상 |
| 시험 시간 | - 하중 증가시간 : 2 ~ 8 초 - 하중 유지시간 : 10 ~ 15초 |
- 기준하중 : ~ 3 초 - 부가하중 증가시간 : 1 ~ 8 초 - 부가하중 유지시간 : 2 ~ 6 초 |
- 하중 증가시간 : 2 ~ 8 초 - 하중 유지시간 : 10 ~ 15초 |
| 시험 위치 | - 시험편 가장자리에서 압흔 중신까지 2.5d 이상 - 이웃하는 압흔 중심사이 거리 3d 이상 - d :압흔 평균 지름 |
- 시험편 가장자리에서 압흔 중신까지 2.5d 이상 - 이웃하는 압흔 중심사이 거리 4d 이상 - d : 압흔 평균 지름 |
- 시험편 가장자리에서 압흔 중신까지 2.5d 이상 - 이웃하는 압흔 중심사이 거리 3d 이상 - d : 압흔 평균 대각선 길이 |
3. 시험결과 계산
경도 환산공식은 시험에 자주 출제되는 항목이므로, 원리를 이해하면 식을 외우기 쉽다.
3-1. 브리넬 경도시험
D : 누르개 직경(mm)
d : 압흔 직경(mm)
F : 시험 하중(kgf)
3-2. 로크웰 경도시험
h : 영구변형 깊이(mm) = 부가하중 제거 후 기준하중만 가했을 때의 압흔 깊이
3-3. 비커스 경도시험
d : 평균 대각선 길이(mm)
F : 시험하중(kgf)
4. 결과의 표기방법
| 구분 | 브리넬 경도시험 | 로크웰 경도시험 | 비커스 경도시험 |
| 표기 예시 | HBW 10/3000/20 40 | HRBW 59 | 530 HV10 |
| 설 명 | HBW : 브리넬 경도 단위 10 : 사용된 누르개 직경(mm) 3000 : 시험하중(kgf) 20 : 시험하중 유지시간[규격에 만족(10 ~ 15초)하면 생략가능] 40 : 브리넬 경도값 |
HRB : 로크웰 스케일 B 경도 단위 W : 누르개 초경합금구 사용(강구 사용시 : S), 다이아몬드 원추 사용 시 생략 59 : 로크웰 스케일 B 경도값 |
530 : 비커스 경도값 HV : 비커스 경도 단위 10 : 시험하중(kgf) |
5. 함께 보면 좋은 글
본 글은 이전에 브리넬, 로크웰, 비커스 경도시험 방법에 대해 작성한 글을 비교하기 쉽게 요약했다. 경도시험방법에 대해 좀 더 자세히 알고 싶다면, 각 경도 시험방법에 대하여 상세하게 작성한 이전글을 보면 이해가 쉽다.
- 브리넬 경도시험 방법 상세설명 바로가기
- 로크웰 경도시험 방법 상세설명 바로가기
- 비커스 경도시험 방법 상세설명 바로가기
6. 맺음말
경도시험 방법은 크게 세 가지로 분류한다. 누르개를 이용하여 시험편을 누르는 압입형, 금속 구를 시험편 표면에 낙하시켜 튀어 오르는 높이를 측정하는 반발형, 날카로운 모서리로 시험편을 긁어 긁힘 정도를 보는 긋기형이 있다. 그중 압입형 경도시험기는 시험실뿐만 아니라 산업현장에서도 가장 많이 채택되는 시험 방법이다. 본 글을 통해 자격증 수험생뿐만 아니라 관련 실무자나 학부생들에게 도움이 되길 바랍니다.