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취성재료 - brittle material

작성자: MidasIT 반디통 | 2021. 12. 6 오후 3:00:00

유리나 도자기와 같은 물질은 힘을 받게 되면 변형이 거의 발생하지 않다가 힘이 얼마 이상으로 커지게 되면 갑자기 부서진다. 이러한 거동은 일반 플라스틱이나 금속과는 뚜렷이 구별되는 특성이며, 응력-변형률 선도(stress-strain diagram)로 표현하자면 하중의 증가와 더불어 거의 수직에 가까운 기울기로 응력이 증가한다. 다시 말해 탄성계수(elastic modulus)가 플라스틱이나 금속에 비해 엄청나게 큰 값을 가진다.

이러한 특성을 지닌 재료를 취성재료라고 부르며 이와 상반되는 재료를 연성재료(ductile material)로 분류하고 있다. 일반적으로 취성은 딱딱하다는 느낌으로 그리고 연성은 말랑말랑하다는 느낌을 준다. 금속은 일반적으로 연성재료로 분류되지만 용접이나 열처리를 하게 되면 취성이 증가한다. 가장 대표적인 예로 선박은 수많은 금속판들을 용접작업으로 조합하여 건조하게 된다. 그 결과 용접부위는 잔류 열응력에 의하여 높은 취성을 지니게 되어 선박 운항시 극심한 파도에 의해 파단되는 사고를 야기하곤 한다. 취성재료의 이러한 갑작스런 파괴를 취성파괴(brittle failure)라고 부른다.

취성재료은 압축하중에는 대단히 강한 반면 인장하중에는 취약하고, 소성변형(plastic deformation)이 거의 없이 곧바로 파괴된다. 그리고 대부분의 취성재료는 온도저하에 비례하여 취성이 증가한다. 취성파괴를 예측하기 위해서 최대수직응력이론(maximum normal stress theory), 쿨롱-모어이론(Mohr-Coulomb theory) 수정된 모어이론(modified Mohr theory)이 주로 사용된다.

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