Sertlik Ölçme Yöntemleri Nelerdir?

Sertlik ölçme yöntemleri, çeliklerin plastik deformasyon karşısındaki mukavemet durumunu saptar. Plastik deformasyon direnci, yüzeyin çeşitli etkilere gösterdiği dayanıklılıktır. Çizilme, kırılma, çatlama istenmeyen durumlardır.

Çelik standartları, bozulmanın engellenmesi için farklı koşullar öngörür. Karbon, krom, molibden, bakır, kurşun sertliği etkiler. Eğilme, bükülme, delinme, levha ve tel haline getirilebilme durumları sünekliğe bağlıdır. Çeliğin sertliği, uygun işlem proseslerini belirleyebilir.

Süneklik, tokluk, mukavemet arasında ilişki bulunur. Sertlik ölçme metotları, gözlemlenen direnç bakımından iki gruba ayrılır. Statik sertlik ölçme, durağan yüzeyin sivri uçlu ve baskılayıcı maddelere dayanımını inceler. Dinamik sertlik ölçme, hareketli çelik parçaların faaliyet sırasındaki direncini gözlemler.

Sertlik Nedir?

Sertlik, yüzeyde batma ve baskılama oluşturan kuvvetlerin gördüğü dirençtir. Element kapsamı, üretim standardı, kullanım yeri itibarıyla çelik özellikleri farklıdır. Zahmetsiz şekillendirme gereken alanlarda da belli bir sertlik aranabilir. Sertlik ölçme yöntemleri ile malzemelerin kıyaslanması kolaydır. Kaliteli çelikler yıpranmaya ve fiziksel işlemlere direnç gösterir.

Çabuk eğilip bükülebilen malzemelerin dayanıklılığı az olabilir. İdeal sertlikteki ürünler uzun ömürlüdür. Sertlik ölçümü, verimli prosesin belirlenmesini kolaylaştırır. Numuneye uygulanan sivri uçlu materyaller, farklı ebatta bozulmalar yaratır. İz büyüklüğü ve batma derinliği ölçülerek malzeme sertliği gözlemlenir.      

Sertlik Ölçme Yöntemleri

Çelik sertliği, üretim standardına uygunluk ve kullanılabilirlik açısından önemlidir. Demircilik sektörünün gelişmesiyle birçok yöntem oluşmuştur. Sertlik ölçme yöntemleri, aynı özelliğin farklı metotlarla incelenmesine dayanır. Farklı şiddetle uygulanmış denemelerin ortalaması alınır. Bir bölgedeki dayanımın farklı yerlerde gözlemlenebilmesi gerekir. Yapı homojenliği, kaliteye dair ipucu verir. Yaygın usuller şöyledir:

1. Brinell Sertlik Ölçme Yöntemi

Brinell sertlik ölçümü, İsveçli Mühendis Johan August Brinell tarafından geliştirilmiştir. 1900 Yılında tanıtılan teknik, günümüzde yaygınlığını korur. Uygulama, küçük boyuttaki materyallerin yüzeyde baskılanmasıyla gerçekleşir. Numune üzerine çelik parçalar koyulur. Konik uçlu ve yuvarlak bilyalar sık kullanılır.

Pres kuvvetleri, malzeme yapısına göre değişir, çoğunlukla 500 – 3000 kgf arasındadır. Kademeli artan veya stabil kalan kuvvet, 5 – 10 milimetre çapındaki bilyayı malzemeye gömer. Oluşan girintinin ölçüleriyle malzeme dayanıklılığı paraleldir. Ölçüm materyalleri durağan şekilde uygulandığından, Brinell statik bir gözlemdir. Sertlik standartlarının anlaşılmasında belirleyici faktörler şunlardır:

• Pres şiddeti
• Presleme süresi
• Bilya ebatı ve yapısı 

2. Vickers Sertlik Ölçme Yöntemi

Vickers ölçümü, adını İngiliz mühendislik şirketi Vickers Limited’den alır. Firmada çalışan George Sandland ve Robert Smith, 1921’de keşfettikleri metodu şirket ismiyle tanıtmıştır. Her metale uygulanabilmesi avantaj sunar. Hızlı sonuç veren, statik sertlik ölçme yöntemleri arasındadır.

Sivri başlı bir çubuk, 15 – 20 saniye yüzeyi baskılar. Baskıyla oluşan girinti ölçülerek sertlik düzeyi belirlenir. Elmas piramit uç denen başlık, yıldız tornavida ucuna benzetilebilir. Dörtgen girintinin boyutu değişkendir. Ucun yüzeye temas ettiği nokta, 136 derecelik tepe açısına sahiptir. Geniş ve sivri başlık, sert çeliklerin gözlemini kolaylaştırır.

3. Mikro Sertlik Muayenesi Deneyi

Mikro sertlik testi, malzemede mikroskobik gözlem gerektiren muayenedir. Hasar oluştururken, Vickers ölçümünde kullanılan sivri uçlu aparat kullanılır. Parlatılmış, düz yüzeylerin ve kaynak bölgelerinin sertliği ölçülebilir. Çelik yapısındaki kristallerin dayanım seviyesini görmek amaçlanır.

Vickers başlıkları, numuneyi uygun şiddetle yüzeye tatbik edilir. Sivri ucun ağırlığı, gözlemlenecek kristal seviyesine göre belirlenir. Büyüklüğü 7 – 25 Mikron arasında olan kristalleri değerlendirilmek basittir. Mikroskop gözlemiyle direnç seviyesi anlaşılır. Metot, sementasyon çeliklerinde ve kaplamalı malzemelerde sık kullanılır. 

4. Rockwell Sertlik Ölçme Yöntemi

Rockwell sertlik ölçme metodu, Brinell tekniğine alternatif olarak Amerikan mühendisler Hugh Rockwell ve Stanley Rockwell tarafından geliştirilmiştir. 1914’te tanıtılan yöntem, 1919’da patent almıştır. Sert çeliklerin sağlamlığını tahribatsız ölçmede yaygın kullanılır.

Statik sertlik ölçme yöntemleri arasındaki farkı, iki aşamalı olmasıdır. Tek aşamalı metotlar yumuşak ve orta sertlikteki malzemelere uygundur. Rockwell metodunda, sert çelik önce hafif sonra ağır yükle baskılanır. Girintinin ebatları, direncin detaylı gözlemini kolaylaştırır. Düşük maliyetiyle avantaj sunar.

5. HRB Yöntemi

HRB sertlik ölçümü, Rockwell metodunun türevlerindendir. HRC tekniğine alternatif oluşturur. 1 / 16 İnç boyutundaki çelik top, 100 kg / f kuvvetle yüzeye uygulanır. HRB ile HRC’nin farkı, uygulanabildikleri malzemelerdir. HRB, Rockwell tekniğinin yumuşak çeliğe uyarlanmış versiyonudur.

Alüminyum ve bakır alaşımlı, düşük karbonlu çeliklerin değerlendirilmesinde kullanılır. HRC, 100 kg / f kuvvete dayanarak bozulmayan sert malzemelere uygulanır. Uygulama kuvveti 150 kg / f seviyesindedir. Çelik bilyalı tekniklerin modernize edilmesiyle oluşan HRB ve HRC günümüzde yaygındır. 

6. Shore Sertlik Ölçüm Yöntemi

Shore sertlik ölçümü, dinamik ölçümler grubundadır. Gözlemde kullanılan malzeme hareketlidir. Uygulamada durometre adlı ekipman kullanılır. Teknik, Amerikan mühendis Ferdinand Shore’un 1915’te durometreyi icat etmesiyle ortaya çıkmıştır.

Gözlem, 20 gramlık bilyanın çeliğe düşmesiyle başlar. Otomatik bırakılan bilyanın düşüş hızı belirlenebilir. Materyal, yüzeye düştükten sonra seker. Sıçrama enerjisi, numunenin sertliğine bağlıdır. Yumuşak çeliklerde bilyanın sıçrama yüksekliği düşüktür.

Materyal, iş parçacığında şekil değişimi oluşturarak kuvveti yüzeye aktarır. Sert çeliklerde yüzey bozulması gözlenmez ve tüm kuvvet sıçramaya dönüşür. Sekme enerjisi, durometreyle gözlemlenir. Metot, yanılma payı düşük olan sertlik ölçme yöntemleri arasındadır.