크리프, 크리프곡선, 크리프시험

크리프[creep], 크리프곡선[creep-displacement-time curve], 크리프시험[creep test]

크리프[creep]

재료에 일정한 힘을 가해서 유지했을 때 생기는(시간경과에 따라) 변형의 총칭.

이 현상은 상온 부근에서는 거의 생기지 않는다. 즉 재료의 변형은 외부에서 가해지는 힘이 일정하면 힘을 가하고 있는 시간에 관계없이 결정되어 버린다. 그러나 시험온도가 상승함에 따라 크리프현상이 명료하게 볼 수 있게 된다. 중온(中溫)에서 변형과 시간의 관계(크리프곡선)는 대수함수적인 것(그림의 곡선C, B)으로 되고, 변형속도(크리프속도)는 시간과 함께 계속 감소하고, 변형속도(그림의 곡선구배)는 점근선(=0 또는 ∞>0)에 가깝다.

재료의 녹는점(절대온도)의 거의 1/2 이상인 온도에서 시험하면 변형속도는 거의 일정한 상태(정상크리프단계)가 출현한다(그림의 곡선A). 이것을 고온크리프라고 부르는 경우가 있다.

 

정상상태에 도달하기 이전의 기간을 전이크리프기(또는 1차크리프기)라고 한다. 이 기간의 재료는 계속 경화하고 크리프속도는 시간의 경과와 함께 계속 감소한다. 정상변형상태(크리프속도 일정)에 있는 기간을 정상크리프기라고 한다. 이 기간은 재료의 가공경화(변형경화)와 가공조직의 회복이 있는 종(種)의 밸런스를 유지하여 진행한다. 가공경화는 별로 온도에 의존하지 않으나 회복은 공공(원자)의 확산에 지배되고 있으므로, 정상크리프기의 변형속도(정상크리프속도)는 확산과 거의 같은 온도의존성을 나타내는 경우가 많다.

 

정상변형하는 기간(시간 및 변형량)은 재료, 크리프조건(시험온도, 압력)에 의해 현저하게 다르고, 크리프변형의 후기에서 크리프속도는 시간경과와 함께 증가함으로써(가속크리프 단계 또는 3차크리프 단계) 최종적으로 재료는 파단한다(크리프 파괴). 실온에서는 상당한 연성을 나타내는 재료에서도 크리프변형인 경우에는 극히 약간의 변형으로 파단하는 예가 많다.

 

크리프곡선[creep-displacement-time curve]

시험체에 단축인장하중을 걸었을 때의 신장변위 또는 신장변형의 시간변화를 나타내는 곡선.

초기는 보통 변형경화의 영향이 크고 크리프속도는 시간과 함께 점멸하며 하중이 낮을 때는 크리프가 정지한다. 하중이 얼마간 크면 일정크리프속도가 되어 멀지 않아 역학적안정조건이 부족함으로써 가속크리프의 상태가 되어 파단한다.

 

크리프시험[creep test]

인장시험편에 일정하중을 걸고 신장의 시간변화를 조사하는 시험.

고온에 쬐게 되는 재료, 예를들면 보일러 열교환용 파이프 등의 내열성을 조사하여 보일러 설계, 보일러 보수관리의 스케듈 결정 등의 기본 데이터를 구한다.

시험값의 지표로는 어느 일정 신장변형에 있는 시간으로 도달하는 응력값이나 일정시간으로 파단에 이르는 하중값 등이 쓰인다.

크리프시험기